聚丙烯纤维对混凝土动力学特性的影响研究

聚丙烯纤维对混凝土动力学特性的影响研究

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聚丙烯纤维对混凝土动力学特性的影响研究
曹
诚
(天津市市政工程研究院) (东南大学土木工程系)
刘家彬 
〔提 要〕测试了聚丙烯纤维混凝土的抗冲击和疲劳特性。通过和普通混凝 土对比后得出结论： 较低掺量的聚丙烯纤维能有效提高混凝土的冲击韧性和抗疲 劳性能，改善混凝土的抗动载能力。对产生上述结果的机理文中也给予了分析。 关键词〕 〔关键词〕聚丙烯纤维混凝土 冲击韧性 疲劳寿命 疲劳损伤 1. 前言 聚丙烯纤维是一种新型的混凝土增强纤维。该纤维的特点是：直径小 (10μm～100μm)、数量多、易分散，但弹性模量较低(3.5GPa～3.8GPa)。在混 凝土中的通常用法是以较低的掺量(纤维体积率 Vf 一般不大于 0.2％)直接投入 混凝土拌合物中，依靠拌合物自身的摩擦和揉搓作用使纤维分散。由于聚丙烯纤 维具有直径小、数量多、纤维间距小等特点，因而能减小混凝土因失水、温差、 自干燥等作用因素引起的原生裂隙尺度，增强混凝土的抗塑裂能力。通常把聚丙 烯纤维当作混凝土的防裂纤维或"次要增强筋"使用。聚丙烯纤 维的这种功能使 其很适用于路面、桥面工程，对提高面板的整体性、改善使用功能有利。 作为路用材料使用，应测试聚丙烯纤维对混凝土抗冲击、抗疲劳等抗动载能 力的影响。由于微细的聚丙烯纤维对混凝土性能的改善是通过减小裂隙尺度、改 善混凝土的内在品质实现的，该种纤维应对混凝土的抗动载能力有提高作用。本 文测试了聚丙烯纤维掺入后对混凝土的冲击韧性、 疲劳寿命和疲劳损伤过程的影 响，并对作用 机理进行了分析。 2. 聚丙烯纤维混凝土的抗冲击性能 2.1 试验介绍 冲击试验按 ACI(美国混凝土协会)544 委员会推荐的方法进行，试验方法见 图 1。其中：
(1)按标准方法成型试件，尺寸 150×64mm。标准养护 28 天； (2)冲击锤重 4.5kg，下落高度 h＝457mm。传力球直径 64mm，测试挡板和试 件间距 5mm； (3)传力球和试件同心，并在冲击锤的中线上。测试时，冲击锤自由落下； 该试验方法通过以下几项指标评价或比较混凝土的抗冲击能力： ①出现第一 条裂缝(初裂)的冲击次数 n1；②初裂后，试件体积膨胀，当试件和 4 块挡板中 任意 3 块接触时的冲击次数 n2。n2 被定为试件破坏次数；③试件初裂和破坏时 冲击次数的差值(n2-n1)；④冲击韧性 W 和 ΔW，即试件破坏过程吸收的全部冲 击能量和初裂后能继续吸收的冲击能量。计算式如下： W=n·mgh  其中：h--冲击锤下落高度(457mm)， g--重力加速度 9.81m/s2。 试验原

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