聚丙烯纤维增强混凝土的耐用性
聚丙烯纤维通常指的是聚丙烯微纤维,该纤维是一种人造有机纤维(线性均聚),通过喷丝工艺加工而成的单丝微纤维。常规规格以FD9130 和FD9180 两种,长度和包装可以根据需求定制。清水混凝土成本低,但是有很多缺点,如结构多孔、开裂、韧性差、抗剥落能力低等。为了改善和增强素混凝土,需要添加一些二次加强材料或者添加剂,如纳米硅粉,纳米钙粉,增强剂或者有机或者无机纤维,其中聚丙烯纤维因重量轻,强度高、韧性好、耐腐蚀性好,成本低等优点,被广泛和大量的应用到混凝土中。
聚丙烯纤维对混凝土耐用性的影响主要体现在以下几点:
1. 聚丙烯纤维混凝土具有良好的抗裂性能
新鲜混凝土是多孔结构,水分的蒸发和迁移,会使得混凝土体积发生改变从而导致裂缝的产生。研究表面,混凝土中加入聚丙烯纤维,可以形成一个3D的内部结构支撑体系,有效减少因为水分流失造成的混凝土体积变化,从而减少混凝土的开裂,增加混凝土的耐用性能。但是纤维的细度和长度,以及用量都会对该性能造成影响。
2. 聚丙烯纤维混凝土具有良好的抗渗透性能
抗渗透是影响混凝土耐久性的重要指标之一。早期混凝土由于水分的蒸发快,从而引发大面积的塑性微型开裂。微型开裂会增加混凝土对水分的吸收以及水分对混凝土内部结构的渗透,进一步的影响钢筋的性能。添加聚丙烯纤维后,塑性开裂会得到有效的控制,从而减少水分的渗透和渗入。但是,研究表面,并不是纤维的使用量越大越好。由于聚丙烯纤维与水泥的握裹力相对较差,纤维使用量太大,会造成纤维和水泥间的游离空间变大,从而降低了混凝土的抗渗透性能。另外,纤维直径对抗渗性能也会产生影响。
3. 聚丙烯纤维混凝土具有良好的抗化学侵蚀的能力
氯离子和硫酸根离子是普遍而广泛存在的混凝土化学腐蚀现象。氯离子、硫酸根离子的会通过裂缝渗透、不断的扩散和渗入混凝土内部,从而腐蚀钢筋等内部结构,对混凝土造成破坏,影响混凝土的使用寿命。聚丙烯纤维的加入会改善混凝土的微孔结构和混凝土内部的结构,减少混凝土微开裂,阻止氯离子和硫酸盐从表面向内部的侵入,从而提高了混凝土的性能。
4. 聚丙烯纤维混凝土具有良好的抗冻融能力
抗冻融能力检验混凝土的重要指标,特别是水利工程。水分上冻与融化对混凝土内部的微孔结构会产生影响。素混凝土再冻融循环后,其强度和耐用性都会下降。添加聚丙烯纤维后,一方面可以提高混凝土的闭水性能,减少水分的渗入,另一方面,由于纤维改变了混凝土的微孔分布和结构,冻融所产生的膨胀力得到了抑制。
5. 聚丙烯纤维混凝土具有良好的耐火性能
混凝土在遇到火灾的情况下,由于内部的高温产生的张力,对混凝土结构会产生破坏性影响,甚至威胁其寿命。研究标明,聚丙烯纤维的加入,会改善混凝土内部的微孔分布和结构,在温度超过180度的情况下,纤维融化后会形成气孔网络,从而释放内部的热量,减少内部的张力。在火灾中保护混凝土寿命。但是,当温度高于600度是,纤维的作用非常有限。
6. 聚丙烯纤维混凝土具有良好的抗碳化性
混凝土初期阶段,二氧化碳进入内部后,会与水性化合物发生反应,特别是氢氧化钙成分,改变了混凝土的酸碱性,同时,对混凝土内部的微孔结构产生影响。聚丙烯纤维加入后,会阻止和减少对微孔结构的变动。
聚丙烯纤维由于模量较低,所以对混凝土的强度和抗蠕变性能的是负面的。