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聚丙烯纤维在控制混凝土的塑性收缩裂缝上的主要作用

2017-04-13 08:49:57      点击:

      混凝土产生裂缝的原因主要为三种:外荷载直接应力引起的裂缝,即按常规计算的主要应力引起的裂缝;外载作用下,结构次应力引起的裂缝:由变形引起的裂缝,如温度、收缩和膨胀、不均匀沉降等因素引起的裂缝。裂缝通常由其中一种或几种因素共同作用而形成,而三种产生裂缝的因素中,尤以变形变化引起的裂缝最多,占80%以上。

      要提高混凝土的抗裂能力,可适当增配构造钢筋,但这种方法只是对抵抗由于外荷载应力引起的裂缝有效,而对于第三种裂缝,尤其是塑性收缩裂缝,单靠配构造钢筋是难以奏效的,因为钢筋难以细密分布,而聚丙烯纤维则可弥补这方面的不足。当在混凝土中掺入适量的聚丙烯纤维后,由于聚丙烯纤维与水泥基集料有极强的结合力,可以迅速而轻易地与混凝土材料混合,分布均匀而细密。

      聚丙烯纤维在控制混凝土的塑性收缩裂缝上的主要作用为:阻滞塑性收缩裂缝的产生和限制裂缝的发展。混凝土的塑性开裂主要发生在混凝土硬化之前,特别是在混凝土浇注后4~5小时之内,此阶段由于水分的蒸发和转移,混凝土内部的抗拉应变能力低于塑性收缩产生的应变,因而引起混凝土内部塑性裂缝的产生。而掺入了聚丙烯纤维后,由于聚丙烯纤维分布均匀,起到类似筛网的作用,减缓了由于粗粒料的快速失水所产生的裂缝,延缓了第一条塑性收缩裂缝出现的时间。而当裂缝出现后,聚丙烯纤维的存在又使得裂缝尖端的发展受到限制,裂缝只能绕过纤维或把纤维拉断来继续发展,这就需要消耗巨大的能量来克服纤维对裂缝发展的限制作用,纤维的体积掺量越大,这种限制作用越强。而在普通混凝土中裂缝的尖端没有受到这样的限制作用,可自由发展,这就使得普通混凝土中的裂缝比加入纤维的混凝土中的裂缝要宽、要长。如图1所示,混凝土塑性收缩裂缝面积、裂缝最大缝宽及失水速率均随着纤维体积含量的增大而显著降低,说明聚丙烯纤维有效地提高了混凝土的抗裂性能。