浅析高温对聚丙烯纤维混凝土力学性能的影响

浅析高温对聚丙烯纤维混凝土力学性能的影响 我国纤维混凝土的大规模应用是从钢纤维混凝土和玻璃纤维混凝土起步的，下面是小编搜集整理的一篇探究高温对聚丙烯纤维混凝土力学性能影响的论文范文，供大家阅读参考。摘要：研究发现，不同掺量的聚丙烯纤维对纤维混凝土高温条件下的力学性能影响差异很大。本文结合国内当前研究成果对不同掺量的聚丙烯纤维混凝土力学性质进行探讨总结，对纤维混凝土的部分力学性能进行分析，明确聚丙烯纤维对纤维混凝土力学性能的影响。主要针对聚丙烯纤维混凝土高温条件下的抗压强度、抗折强度及高温劈拉强度进行探讨分析，最后给出本文结论。关键词：聚丙烯;纤维混凝土;高温;力学性能1 研究背景合成纤维混凝土的研究及应用开始于20世纪60年代，在70年代得到了空前的发展。纤维对混凝土性能的提高，必须具备以下条件并且缺一不可：(1)分布均匀;(2)与混凝土的握裹性强;(3)材料本身抗腐蚀、抗碱集料反应强;(4)材质的抗拉强度好。通过以上条件来提高混凝土的抗碎、抗裂、抗折、抗冲击、抗渗水、抗疲劳等综合性能。在合成纤维中聚丙烯纤维的耐腐蚀性、强度、抗碱反应均优于其它纤维。但是非常薄弱的一个特征是抗火性差，在火灾高温中爆裂的几率比普通混凝土大很多。因为混凝土的爆裂，使得钢筋外露在火灾中，而钢筋在火灾中很容易受热软化，导致承载能力急剧下降，导致构件、建筑物的危险程度大大提高。因此在积极利用纤维混凝土甚至高强混凝土优点的同时，必须努力改善纤维混凝土的高温爆裂破坏性能。掌握高温后高性能混凝土力学性能和损伤规律，为全面地评价高温(火灾)后高性能混凝土结构性能变化和损伤程度提供理论依据，指导混凝土结构高温(火灾)后的合理而有效的加固修复，具有重要的理论意义和工程价值。2 国外研究现状国外对于聚丙烯纤维混凝土的研究，开始于20世纪60年代。纤维混凝土的研究应用与合成纤维技术的突破有非常重要的关联。九十年代以后，国外许多学者对聚丙烯纤维混凝土的抗弯性能、抗裂能力、弯剪性能、抗冲击性能分别作了研究。有关纤维混凝土的理论研究逐渐形成。F.Hernandez-01ivares，G.Barluenga研究了表面粗糙的橡胶纤维在不同掺量下对高强混凝土高温爆裂性能的改善，发现橡胶的掺入有助于降低高强混凝土的高温爆裂的可能性，尽管抗压强度和韧性有所降低，但是降低量不大1。Yer.Ottens(1975)、Waubke和Schneider(1973)、Zhukov(1976) 等对普通混凝土的研究表明：混凝土结构在火灾受热过程中可能发生毁坏性爆裂。对于脆性和密度更大、渗透性更低的一般高强高性能混凝土，爆裂更易产生，导致材料强度损失甚至构件坍塌，而且压应力越大，这种破坏越严重。3 国内研究现状及成果我国纤维混凝土的大规模应用是从钢纤维混凝土和玻璃纤维混凝土起步的。20世纪70年代纤维混凝土技术传入中国。20世纪90年代初，能够应用于纤维混凝土的有机纤维通过商业渠道流入我国，成为纤维混凝土在我国大量应用的契机。1998年6月26日，建设部科技发展促进中心(站)印发了美国杜拉纤维技术研讨会纪要，并由此推开了纤维混凝土在我国应用的崭新局面。为了更加深入了解聚丙烯纤维对纤维混凝土高温性能的改变，国内相关专家针对聚丙烯纤维混凝土的高温性能做了大量的实验，得到了聚丙烯纤维混凝土高温下力学性能的许多重要结论。例如：林志威的研究认为高性能混凝土具有低渗透性，在火灾高温下不可避免地发生爆炸。试验设计了144个掺有不同聚丙烯纤维(PPF)掺量的高性能混凝土立方体试块，在经历了20800的温度后，研究高性能混凝土在高温后的物理、力学性能变化规律。最后分析了聚丙烯纤维影响混凝土高温后性能的机理2。肖健庄设计了79块掺有聚丙烯纤维的C50，C80和C100高性能混凝土立方体试块。在经历了20900的温度后，得出了外掺聚丙烯纤维高性能混凝土高温后的质量损失率和残余抗压强度，以及未发现高温爆裂的结论。分别针对试块尺寸、强度等级和经历温度等因素，研究了聚丙烯纤维高性能混凝土的高温抗压性能，通过统计回归分析，得出了可供工程设计和事故鉴定用的抗高温设计曲线3。徐晓勇通过对聚丙烯纤维高强混凝土高温后力学性能的试验研究，探讨了聚丙烯纤维高强混凝土的抗压强度、抗拉强度和抗折强度在不同温度下的变化规律，并与高强混凝土火灾后性能变化规律进行比较，分析了聚丙烯纤维改善高强混凝土高温爆裂现象的机理，还阐述了聚丙烯纤维对高强混凝土受高温作用后力学性能的影响机理4。朱江等人经过高温试验，发现聚丙烯纤维的加入能有效地改善高强混凝土和橡胶粉高强混凝土的高温抗爆裂性能，聚丙烯纤维与适量的橡胶粉混杂有利于提高橡胶粉高强混凝土的剩余抗压强度。同时，他们通过实验比较，发现聚丙烯纤维与橡胶粉混杂的高强混凝土，其工作性能优于单一的聚丙烯纤维高强混凝土。通过对高温后试件爆裂表观形态的比较，发现聚丙烯纤维与橡胶粉混杂的高强混凝土与单一的聚丙烯纤维高强混凝土抗爆裂效果相近，但前者有更好的经济效益和环保作用。通过试件高温前后的立方体抗压强度试验，得到高温前后试件的抗压强度值，并通过剩余强度率比较了单掺聚丙烯纤维、单掺橡胶粉和二者混杂的试件高温后抗压强变化值，总结出800高温后聚丙烯纤维与再生橡胶混杂后的抗压强度剩余率高于橡胶粉高强混凝土。4 结语本文通过对国内当前不同掺量下的聚丙烯纤维混凝土在高温条件下的力学性质的研究成果进行简要探讨，主要有以下结论：1 聚丙烯纤维混凝土增强高温抗压性能的原理为：在较高温度下，聚丙烯纤维熔融后，形成新的通道释放蒸汽压，避免了抗压强度过分损失甚至爆裂1。纤维混凝土的抗压强度随着聚丙烯纤维掺量的改变有稍微的变动，但影响不大。2 聚丙烯纤维对混凝土劈拉性能的影响实质上是高温熔化后所留空洞的问题。一方面，与外界连通的孔洞为蒸汽压的释放提供通道，降低了热损伤，防止了高温爆裂，并有效改善了聚丙烯纤维混凝土的高温中劈拉性能;另一方面，孔洞的存在使混凝土基体内部缺陷增多，降低了聚丙烯纤维混凝土的高温中劈拉性能。 基于以上两种相反的作用效果，聚丙烯纤维掺量在适当范围内，融化产生的孔洞较少，引起的内部缺陷也较少，产生的不利作用小于释放蒸汽压产生的有利作用，从而对聚丙烯纤维混凝土高温中劈拉性能有所改善。纤维混凝土的劈拉性能随着聚丙烯纤维掺量的增加会先提高然后再降低，但仍然比普通混凝土的劈拉强度有所提高。3 聚丙烯纤维对混凝土的高温后抗折性能的影响与聚丙烯纤维的掺量有关，随着聚丙烯纤维掺量的逐渐提高，聚丙烯纤维混凝土的抗折强度也不断提高。(作者单位：郑州大学 水利与环境学院)参考文献：1 F.Herna’ndez—Olivares,G.Barluenga.Fire performance ofrecycled rubber—filled high—strength concrete.Cement andConcrete Research 34(2004)109—117;2 林志威.不同PPF掺量的高性能混凝土高温后性能研究J.华中科技大学学报.2007,24(2)：1-2;3 肖健庄.掺聚丙烯纤维高性能混凝土高温后的抗压性能J.建筑材料学报.2004,7(3);4 徐晓勇，聚丙烯纤维对改善高强混凝土高温作用后劣化性能的研究J.吉林建筑工程学院学报.2009;5 王 平.聚丙烯纤维在混凝土高温后抗压抗折中不同表现的分析J.浙江工业大学学报.2004.