普通混凝土在浇筑后早期硬化阶段,会因泌水和水分散失而产生塑性收缩,使混凝土产生细微龟裂;在硬化后期还会产生干缩裂缝,削弱其整体性。在温度应力及其它外力作用下,裂缝将进一步发展甚至碎裂,从而影响到混凝土的耐久性和抗磨性能;而且因裂缝渗水,钢筋容易锈蚀。这一问题在薄板型结构和需要快速硬化的情况下,尤其突出。1963年,Goldfein在给美国陆军工程师兵团的报告中提出多种纤维产品可以改善混凝土的抗冲击、破碎性能(29),其中特别推荐了聚丙烯纤维。80年代中期,美国陆军工程师团的罗博特协会,为解决军用工事的混凝土结构在炮弹、炸弹的轰击下碎裂的问题,研究和开发了聚丙烯纤维网,并申请了专利,由美国纤维网公司投入生产,商标名称为Fibermesh(1,4)。聚丙烯纤维作为一种次要的混凝土加强系统(即不代替受力钢筋),成功地解决了普通混凝土的上述缺点,而且较为经济和容易施工。因此在公路及桥梁路面、机场跑道、停机坪、停车场、工业与民用建筑、水泥和混凝土制品、水池、化污池、港口码头、隧洞喷锚加固、基坑支护、水渠、水工建筑物抗渗和抗冲刷等混凝土建筑工程中,迅速得到推广使用,目前已在全球60多个国家和地区应用,效益显著(1,4)。除上述Fibermesh 外,美国还有Amerisack、Bonifiber、Durafiber(8)和欧共体的 Eurofiber等产品,其中Bonifiber为聚酯纤维。
一、聚丙烯纤维的性能 聚丙烯纤维是由丙烯聚合物或共聚物制成的烯烃类纤维。根据其生产过程可以分为两种。聚丙烯在熔融状态下挤压成薄片(flat sheet)或进行抽取为长丝(filament),再经过牵伸使纤维分子定向。前者经过破碎、切断成为原纤化纤维(fibrillated fiber),其断面一般为不规则、近似矩形,纤维之间互相关联或成束状;后者则切断后成为圆形断面的复丝或单丝纤维(22,,27,29)。
聚丙烯材料的优点是强度较高,比重比一般聚合物低,完全不吸水,为中性材料,与酸碱不起作用,而且经济性好,这些特点使它特别适用于掺加在混凝土中。其中使用较普遍的纤维性质如下(8,11):
纤维长度 5~51 mm(可根据用户需要定)
比 重 0.91
燃 点 590℃
熔 点 160~170 ℃
抗拉强度 200-300MPa
拉伸 15%
吸 水 性 无
抗酸、抗碱能力 不受酸碱侵蚀
导 电 性 低
导 热 性 低
杨氏弹性模量 3400-3500 Mpa
中国国家建材局苏州混凝土水泥制品研究院和国内其它一些测试单位对上述技术指标进行了测试,结果良好。广州、上海建委已分别颁发了推广许可证。