淺析高溫對(duì)聚丙烯纖維混凝土力學(xué)性能的影響

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1、淺析高溫對(duì)聚丙烯纖維混凝土力學(xué)性能的影響 　　我國(guó)纖維混凝土的大規(guī)模應(yīng)用是從鋼纖維混凝土和玻璃纖維混凝土起步的，下面是小編搜集整理的一篇探究高溫對(duì)聚丙烯纖維混凝土力學(xué)性能影響的論文范文，供大家閱讀參考。 　　摘要：研究發(fā)現(xiàn)，不同摻量的聚丙烯纖維對(duì)纖維混凝土高溫條件下的力學(xué)性能影響差異很大。本文結(jié)合國(guó)內(nèi)當(dāng)前研究成果對(duì)不同摻量的聚丙烯纖維混凝土力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行探討總結(jié)，對(duì)纖維混凝土的部分力學(xué)性能進(jìn)行分析，明確聚丙烯纖維對(duì)纖維混凝土力學(xué)性能的影響。主要針對(duì)聚丙烯纖維混凝土高溫條件下的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度及高溫劈拉強(qiáng)度進(jìn)行探討分析，最后給出本文結(jié)論。 　　關(guān)鍵

2、詞：聚丙烯;纖維混凝土;高溫;力學(xué)性能 　　1 研究背景 　　合成纖維混凝土的研究及應(yīng)用開始于20世紀(jì)60年代，在70年代得到了空前的發(fā)展。纖維對(duì)混凝土性能的提高，必須具備以下條件并且缺一不可：(1)分布均勻;(2)與混凝土的握裹性強(qiáng);(3)材料本身抗腐蝕、抗堿集料反應(yīng)強(qiáng);(4)材質(zhì)的抗拉強(qiáng)度好。通過以上條件來提高混凝土的抗碎、抗裂、抗折、抗沖擊、抗?jié)B水、抗疲勞等綜合性能。在合成纖維中聚丙烯纖維的耐腐蝕性、強(qiáng)度、抗堿反應(yīng)均優(yōu)于其它纖維。 　　但是非常薄弱的一個(gè)特征是抗火性差，在火災(zāi)高溫中爆裂的幾率比普通混凝土大很多。因?yàn)榛炷恋谋?，使得鋼筋外露在火?zāi)中，而鋼筋在

3、火災(zāi)中很容易受熱軟化，導(dǎo)致承載能力急劇下降，導(dǎo)致構(gòu)件、建筑物的危險(xiǎn)程度大大提高。 　　因此在積極利用纖維混凝土甚至高強(qiáng)混凝土優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，必須努力改善纖維混凝土的高溫爆裂破壞性能。掌握高溫后高性能混凝土力學(xué)性能和損傷規(guī)律，為全面地評(píng)價(jià)高溫(火災(zāi))后高性能混凝土結(jié)構(gòu)性能變化和損傷程度提供理論依據(jù)，指導(dǎo)混凝土結(jié)構(gòu)高溫(火災(zāi))后的合理而有效的加固修復(fù)，具有重要的理論意義和工程價(jià)值。 　　2 國(guó)外研究現(xiàn)狀 　　國(guó)外對(duì)于聚丙烯纖維混凝土的研究，開始于20世紀(jì)60年代。纖維混凝土的研究應(yīng)用與合成纖維技術(shù)的突破有非常重要的關(guān)聯(lián)。九十年代以后，國(guó)外許多學(xué)者對(duì)聚丙烯纖維混凝土的抗彎性

4、能、抗裂能力、彎剪性能、抗沖擊性能分別作了研究。有關(guān)纖維混凝土的理論研究逐漸形成。 　　F.Hernandez-01ivares，G.Barluenga研究了表面粗糙的橡膠纖維在不同摻量下對(duì)高強(qiáng)混凝土高溫爆裂性能的改善，發(fā)現(xiàn)橡膠的摻入有助于降低高強(qiáng)混凝土的高溫爆裂的可能性，盡管抗壓強(qiáng)度和韌性有所降低，但是降低量不大[1]。 　　Yer.Ottens(1975)、Waubke和Schneider(1973)、Zhukov(1976) 等對(duì)普通混凝土的研究表明：混凝土結(jié)構(gòu)在火災(zāi)受熱過程中可能發(fā)生毀壞性爆裂。對(duì)于脆性和密度更大、滲透性更低的一般高強(qiáng)高性能混凝土，爆裂更易產(chǎn)生，導(dǎo)致

5、材料強(qiáng)度損失甚至構(gòu)件坍塌，而且壓應(yīng)力越大，這種破壞越嚴(yán)重。 　　3 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀及成果 　　我國(guó)纖維混凝土的大規(guī)模應(yīng)用是從鋼纖維混凝土和玻璃纖維混凝土起步的。20世紀(jì)70年代纖維混凝土技術(shù)傳入中國(guó)。20世紀(jì)90年代初，能夠應(yīng)用于纖維混凝土的有機(jī)纖維通過商業(yè)渠道流入我國(guó)，成為纖維混凝土在我國(guó)大量應(yīng)用的契機(jī)。1998年6月26日，建設(shè)部科技發(fā)展促進(jìn)中心(站)印發(fā)了《美國(guó)杜拉纖維技術(shù)研討會(huì)紀(jì)要》，并由此推開了纖維混凝土在我國(guó)應(yīng)用的嶄新局面。 　　為了更加深入了解聚丙烯纖維對(duì)纖維混凝土高溫性能的改變，國(guó)內(nèi)相關(guān)專家針對(duì)聚丙烯纖維混凝土的高溫性能做了大量的實(shí)驗(yàn)，得到了聚丙烯纖

6、維混凝土高溫下力學(xué)性能的許多重要結(jié)論。例如： 　　林志威的研究認(rèn)為高性能混凝土具有低滲透性，在火災(zāi)高溫下不可避免地發(fā)生爆炸。試驗(yàn)設(shè)計(jì)了144個(gè)摻有不同聚丙烯纖維(PPF)摻量的高性能混凝土立方體試塊，在經(jīng)歷了20～800℃的溫度后，研究高性能混凝土在高溫后的物理、力學(xué)性能變化規(guī)律。最后分析了聚丙烯纖維影響混凝土高溫后性能的機(jī)理[2]。 　　肖健莊設(shè)計(jì)了79塊摻有聚丙烯纖維的C50，C80和C100高性能混凝土立方體試塊。在經(jīng)歷了20～900℃的溫度后，得出了外摻聚丙烯纖維高性能混凝土高溫后的質(zhì)量損失率和殘余抗壓強(qiáng)度，以及未發(fā)現(xiàn)高溫爆裂的結(jié)論。分別針對(duì)試塊尺寸、強(qiáng)度等級(jí)和經(jīng)歷

7、溫度等因素，研究了聚丙烯纖維高性能混凝土的高溫抗壓性能，通過統(tǒng)計(jì)回歸分析，得出了可供工程設(shè)計(jì)和事故鑒定用的抗高溫設(shè)計(jì)曲線[3]。 　　徐曉勇通過對(duì)聚丙烯纖維高強(qiáng)混凝土高溫后力學(xué)性能的試驗(yàn)研究，探討了聚丙烯纖維高強(qiáng)混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度在不同溫度下的變化規(guī)律，并與高強(qiáng)混凝土火災(zāi)后性能變化規(guī)律進(jìn)行比較，分析了聚丙烯纖維改善高強(qiáng)混凝土高溫爆裂現(xiàn)象的機(jī)理，還闡述了聚丙烯纖維對(duì)高強(qiáng)混凝土受高溫作用后力學(xué)性能的影響機(jī)理[4]。 　　朱江等人經(jīng)過高溫試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)聚丙烯纖維的加入能有效地改善高強(qiáng)混凝土和橡膠粉高強(qiáng)混凝土的高溫抗爆裂性能，聚丙烯纖維與適量的橡膠粉混雜有利于提高橡膠

8、粉高強(qiáng)混凝土的剩余抗壓強(qiáng)度。 　　同時(shí)，他們通過實(shí)驗(yàn)比較，發(fā)現(xiàn)聚丙烯纖維與橡膠粉混雜的高強(qiáng)混凝土，其工作性能優(yōu)于單一的聚丙烯纖維高強(qiáng)混凝土。通過對(duì)高溫后試件爆裂表觀形態(tài)的比較，發(fā)現(xiàn)聚丙烯纖維與橡膠粉混雜的高強(qiáng)混凝土與單一的聚丙烯纖維高強(qiáng)混凝土抗爆裂效果相近，但前者有更好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保作用。通過試件高溫前后的立方體抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，得到高溫前后試件的抗壓強(qiáng)度值，并通過剩余強(qiáng)度率比較了單摻聚丙烯纖維、單摻橡膠粉和二者混雜的試件高溫后抗壓強(qiáng)變化值，總結(jié)出800℃高溫后聚丙烯纖維與再生橡膠混雜后的抗壓強(qiáng)度剩余率高于橡膠粉高強(qiáng)混凝土。 　　4 結(jié)語(yǔ) 　　本文通過對(duì)國(guó)內(nèi)當(dāng)前不同

9、摻量下的聚丙烯纖維混凝土在高溫條件下的力學(xué)性質(zhì)的研究成果進(jìn)行簡(jiǎn)要探討，主要有以下結(jié)論： 　　1 聚丙烯纖維混凝土增強(qiáng)高溫抗壓性能的原理為：在較高溫度下，聚丙烯纖維熔融后，形成新的通道釋放蒸汽壓，避免了抗壓強(qiáng)度過分損失甚至爆裂[1]。纖維混凝土的抗壓強(qiáng)度隨著聚丙烯纖維摻量的改變有稍微的變動(dòng)，但影響不大。 　　2 聚丙烯纖維對(duì)混凝土劈拉性能的影響實(shí)質(zhì)上是高溫熔化后所留空洞的問題。一方面，與外界連通的孔洞為蒸汽壓的釋放提供通道，降低了熱損傷，防止了高溫爆裂，并有效改善了聚丙烯纖維混凝土的高溫中劈拉性能;另一方面，孔洞的存在使混凝土基體內(nèi)部缺陷增多，降低了聚丙烯纖維混凝土的高溫中劈

10、拉性能。 基于以上兩種相反的作用效果，聚丙烯纖維摻量在適當(dāng)范圍內(nèi)，融化產(chǎn)生的孔洞較少，引起的內(nèi)部缺陷也較少，產(chǎn)生的不利作用小于釋放蒸汽壓產(chǎn)生的有利作用，從而對(duì)聚丙烯纖維混凝土高溫中劈拉性能有所改善。纖維混凝土的劈拉性能隨著聚丙烯纖維摻量的增加會(huì)先提高然后再降低，但仍然比普通混凝土的劈拉強(qiáng)度有所提高。 　　3 聚丙烯纖維對(duì)混凝土的高溫后抗折性能的影響與聚丙烯纖維的摻量有關(guān)，隨著聚丙烯纖維摻量的逐漸提高，聚丙烯纖維混凝土的抗折強(qiáng)度也不斷提高。(作者單位：鄭州大學(xué) 水利與環(huán)境學(xué)院) 　　參考文獻(xiàn)： 　　[1] F.Herna’ndez—Oliva

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