聚丙烯长纤维混凝土性能研究

  本文关键词：聚丙烯长纤维混凝土性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

大连理工大学

硕士学位论文

聚丙烯长纤维混凝土性能研究

姓名：曹继锋

申请学位级别：硕士

专业：结构工程

指导教师：丁一宁

20051201

大连理工大学硕士研究生学位论文

摘要

合成纤维因材质不同、使用性能不同、类别不同，在混凝土中的用途也不同，传统的聚丙烯短纤维是一种单丝纤维，属于外掺料型短纤维，在混凝土中的主要作用是阻止基体中原有的微裂缝扩展并延缓新裂缝的出现，提高基体的变形能力，但对于混凝土的韧性并没有明显的改善。

高性能混凝土不仅要有良好的强度与工作性能，还应有优异的耐久性能和较好的韧性，以满足不同的工程需要。传统高强素混凝土材料的脆性大、抗冲击性差是影响其实际应用的一个重要因素。钢纤维可以显著提高混凝土的抗裂、抗折、抗冲击、抗疲劳等性能，其理论研究正不断走向成熟，工程应用领域也在不断扩大，但在特殊环境下容易锈蚀进而影响其耐久性且价格较高。聚丙烯纤维混凝土具有纤维掺量少、耐化学腐蚀性好、成本低等优点，其应用领域和应用工程量不断扩大。随着聚丙烯纤维混凝土技术的发展，纤维品种的多样化以及聚丙烯纤维质量的提高，国外已尝试使用部分聚丙烯长纤维或者将其和钢纤维混杂应用于混凝土中来增强增韧混凝土材料，这在国内研究的还比较少。

本文按照国际标准对新型仿钢丝聚丙烯合成长纤维增强高性能混凝土的工作度、含气量、强度、弯曲韧性、断裂能、截面纤维分布、梁的破坏形态等进行了试验研究。其中对纤维混凝土的弯曲韧性按照国际材料与结构联合会（ＲＩＬＥＭ）标准进行了深入的研究，应用ＲＩＬＥＭ标准来评价合成纤维混凝土的弯曲韧性有其优势，可以客观全面的反映合成纤维的增韧性能。

同时还研究了钢纤维混凝土及新型聚丙烯长纤维与钢纤维混杂时对纤维混凝土性能的影响。在弯曲韧性试验中，将滤波后的数据按照ＲＩＬＥＭ标准给出的公式计算得出了不同纤维混凝土的能量吸收值和等效抗弯强度，深入研究了新型聚丙烯长纤维部分取代钢纤维的可能性。试验表明：聚丙烯长纤维高性能混凝土可以得到较好的工作度、较强的能量吸收能力，可以明显的改善高性能混凝土的抗弯强度和弯曲韧性；在保证较好工作性能及较高抗压强度的前提下，将聚丙烯长纤维和钢纤维混杂应用于混凝土中可以充分发挥两种纤维各自的优势，可以取代部分钢纤维而达到相同或者更好的增韧效果，达到既可提高韧性又能降低成本的目的。关键词：聚丙烯长纤维；混杂纤维；弯曲韧性；截面纤维分布；梁的破坏形态

曹继锋：聚丙烯长纤维混凝土性能研究

ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄｙｏｎＢｅｈａｖｉｏｕｒｏｆＭａｃｒｏ－ＰｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅＦｉｂｅｒ

ＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＣｏｎｃｒｅｔｅ

Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃｆｉｂｅｒｈａｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｑｕａｌｉｔｉｅｓａｎｄｐｕｒｐｏｓｅｓｗｈｅｎｉｔｉｓ

ｔｏｕｓｅｓａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏａｍｉｘｅｄｉｎｃｏｎｃｒｅｔｅ．Ｃｌａｓｓｉｃｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｆｉｂｅｒｉｓｍｏｎｏｆｉｌａｍｅｕｔｂｅｌｏｎｇｉｎｇｍｉｃｒｏ－ｆｉｂｅｒｗｈｉｃｈ

ｉｓｃａｒ／ｂｅｕｓｅｄｔｏｒｅｄｕｃｅｓｈｒｉｎｋａｇｅｃｒａｃｋｓｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅａｔｅａｒｌｙａｇｅ．Ｍｏｓｔｌｙ，ｉｔｕｓｅｄｔｏｐｒｅｖｅｎｔ

ｃａｎｅｘｔｅｎｓｉｏｎｏｆｏｌｄｃｒａｃｋｉｎｔｈｅｃｏｎｃｒｅｔｅｍａｔｒｉｘａｎｄｄｅｌａｙｔｈｅａｐｐｅａｒａｎｃｅｏｆｎｅｗｃｒａｃｋ．Ｉｔａｌｓｏ

ｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｍａｔｒｉｘ．Ｂｕｔｉｔｈａｓｈ’ｔｏｂｖｉｏｕｓｌｙｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅ．

Ｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ

ｓｌｒｅｎｇｔｈｃｏｎｃｒｅｔｅ（ＨＰＣ）ｓｈｏｕｌｄｓｈｏｗｖａｒｉｏｕｓａｎｄｗｏｒｋａｂｉｌｉｔｙ，ｇｏｏｄｔｏｕｇｈｎｅｓｓａｎｄｅｘｃｅｌｌｅｎｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．ｓｕｃｈａｓｒｅｌａｔｉｖｅｈｉｇｈｄｕｒａｂｉｌｉｔｙａｎｄｔｏｍｅｅｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙｉｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｐｌａｉｎｃｏｎｃｒｅｔｅｈａｓｈｉ出ｂｒｉｔｔｌｅｎｅｓｓａｎｄｌｏｗｓｈｏｃｋｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ＳＯｉｔｈａｓ

ｗｉｄｅｓｐｒｅａｄａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ．Ｓｔｅｅｌｆｂｅｒｃａｒｌ．ｏｂｖｉｏｕｓｌｙｅｎｈａｎｃｅｃｒａｃｋｉｎｇｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｂｅｎｄｉｎｇｂｅｈａｖｉｏｕｒ，ｉｍｐａｃｔｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，，ｆａｔｉｇｕｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｓｔｅｅｌｆｉｂｅｒｉｓｎｅａｒｌｙｂｅｃｏｍｉｎｇｍａｔｕｒｅａｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｆｉｅｌｄｓｏｆｓｔｅｅｌｆｉｂｅｒａｒｅｅｘｐａｎｄｉｎｇ．Ｂｕｔ

ｃｏｎｃｒｅｔｅｔｈｅｐｒｉｃｅｏｆｓｔｅｅｌｆｉｂｅｒｉｓｈｉｇｈｗｈｉｃｈｌｉｍｉｔｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ

ｔｏｈａｓｍｅｒｉｔｓｓｕｃｈａｓｌｏｗｆｉｂｅｒｃｏｎｔｅｎｔ，ｌｏｗｃｏｓｔｅｘｃｅｌｌｅｎｔｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｃｈｅｍｉｃａｌｅｒｏｓｉｏｎａｎｄｉｔｈａｓｅｘｔｅｎｓｉｖｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ａｓｔｈｅ

ｃｏｎｃｒｅｔｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｏｆｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ

ｑｕａｌｉｔｙｏｆｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｆｉｂｅｒ，ｓｏｍｅｓｃｈｏｌａｒｓｈａｖｅａｔｔｅｍｐｔｅｄ

ｉｎｔｏｃｏｎｃｒｅｔｅａｎｄｔｈｅａｄｖａｎｃｅｏｆｔｈｅｔｏｍｉｘｍａｃｒｏ－ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｆｉｂｅｒｆｏｒｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｏｆｅｎｈａｎｃｉｎｇｔｈｅｔｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅａｂｒｏａｄ．Ｗｅａｌｓｏｃｏｕｌｄｍｉｘ

ａｎｄｍａｃｒｏ－ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｆｉｂｅｒｔｏｇｅｔｈｅｒｉｎｔｏｃｏｎｃｒｅｔｅｔｏｒｅｓｅａｒｃｈｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆ

ｓｔｅｅｌ－ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｈｙｂｒｉｄｆｉｂｅｒ－ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅａｎｄｕｓｅｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｆｉｂｅｒｔｏｐａｒｔｌｙｒｅｐｌａｃｅｓｔｅｅｌｆｉｂｅｒｓｔｅｅｌｆｉｂｅｒ

Ｔｈｉｓｔｏｒｅｉｎｆｏｒｃｅｃｏｎｃｒｅｔｅ．Ｔｈｅｒｅｉｓｌｉｔｔｌｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｅｓｅｎｔｓｏｎｉｔｉｎｌａｎｄｐｒｅｓｅｎｔｌｙ．ａｒｔｉｃｌｅｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｏｆｍｏｄｉｆｉｅｄｍａｃｒｏ—ｐｏｔｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｆｉｂｅｒ

ｃｏｎｃｒｅｔｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｕｃｈａｓｗｏｒｋａｂｉｌｉｔｙ，ａｉｒｃｏｎｔｅｎｔ，ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｎｇｔｈ，

ｏｎｆｌｅｘｕｒａｌｔｏｕｇｈｎｅｓｓ，ｆｚａｃｔｕｒｅｅｎｅｒｇｙ，ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｆｉｂｅｒｓｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｆｏｒｍｏｆｔｈｅｂｅａｍ．

ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｈａｓＴｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｈａｖｅ

ａｄｖａｎｔａｇｅｓ

ｒｅｆｅｃｔｔｒｕｅｂｅｅｎｃａｒｒｉｅｄｏｕｔａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ．ＴｈｅｆｌｅｘｕｒＮｔｏｔｏｕｇｈｎｅｓｓｈａｓｂｅｅｎｄｅｅｐｌｙａｎａｌｙｚｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇＲＩＬＥＭｇｕｉｄｅｌｉｎｅ．ＲＩＬＥＭｉｎｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇｆｌｅｘｕｒａｌｔｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆｓｙｎｔｈｅｔｉｃｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅａｎｄｃｏｕｌｄｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｓｙｎｔｈｅｔｉｃｆｉｂｅｒ．

ｓｔｅｅｌｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔＴｈｅ

ｈａｓｂｅｅｎｔｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆｂｅａｍｓｗｉｔｈａｎｄｗｉｔｈｈｙｂｒｉｄｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｔｈｅｅｎｅｒｇｙａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｆｌｅｘｕｒａｌｓ订ｅｎｇｔｈｈａｖｅｂｅｅｎ

大连理工大学硕士研究生学位论文

ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｍｏｄｉｆｉｅｄｍａｃｒｏ－ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｆｉｂｅｒｈａｓｂｅｔｔｅｒｗｏｒｋａｂｉｌｉｔｙａｎｄｅｎｅｒｇｙａｂｓｏｒｐｔｉｏｎｃａｐａｂｉｌｉｔｙ．ＷｅｃａｌｌＵＳｅｔｈｅｍｏｄｉｆｉｅｄｍａｃｒｏ－ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｆｉｂｅｒｔｏｏｂｖｉｏＵＳｌｙｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｆｌｅｘｕｒａｌｔｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅ

ｃｏｓｔ．ａｎｄｃａｒｌｐａｒｔｌｙｒｅｐｌａｃｅｓｔｅｅｌｆｉｂｅｒ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｆｌｅｘｕｒａｌｔｏｕｇｈｎｅｓｓａｎｄｒｅｄｕｃｅｔｈｅ

ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｍａｃｒｏ—ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｆｉｂｅｒ；ｈｙｂｒｉｄｆｉｂｅｒ；ｆｌｅｘｕｒａｌｔｏｕｇｈｎｅｓｓ；ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｆｂｅｒ：ｔｈｅｆａｆｌｕｒｅｆｏｒｉｎｏｆｔｈｅｂｅａｍ

独创性说明

作者郑重声明：本硕士学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得大连理工大学或者其他单位的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。作者签名：

  本文关键词：聚丙烯长纤维混凝土性能研究，由笔耕文化传播整理发布。