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 产品介绍-》慕湖产品


4001 聚丙烯单丝纤维
polypropylene fiber

  聚丙烯纤维,又称为工程纤维、混凝土纤维、抗裂纤维、防裂纤维或合成纤维,塑料纤维等,是一种以聚丙烯为主要原料,以独特生产工艺制造而成的高强度束状单丝纤维。加入混凝土或砂浆中可有效的控制混凝土(砂浆)固塑性收缩、干缩、温度变化等因素引起的微裂缝,防止及抑止裂缝的形成及发展,大大改善混凝土的阻裂抗渗性能,抗冲击及抗震能力,可以广泛的使用于地下工程防水,工业民用建筑工程的屋面、墙体、地坪、水池、地下室等,以及道路和桥梁工程中。
一、 聚丙烯纤维的物化性能

原料成份

聚丙烯

纤维类型

束状单丝

截面形状

三叶型圆形

当量直径

15 ~ 45μm

比重

0.91 ~ 0.93

长度

20mm

颜色

自然色

抗拉强度

> 500MPa

断裂延伸率

≥ 8%

弹性模量

≥ 3850 MPa

熔点

160 ~ 180 ℃

耐酸碱性 ( 强力保持率 )

≥ 94.4%

吸水性

热传导性

注:长度范围 3 ~ 50mm ,可根据客户要求生产

二、 纤维增强高性能混凝土的概述
      水泥混凝土材料是目前世界上应用最广泛的人造建筑材料,但混凝土因脆性而容易产生裂缝是其固有的弱点,普通高强混凝土其抗拉强度远远低于抗压强度,而易发生脆性破坏,影响了工程的使用寿命。随着我国城市建设的高速发展,建筑技术的不断革新,高层建筑、高架路桥、地铁交通等都对混凝土的性能提出了诸如:高抗拉抗压、高韧性、高抗渗、阻裂、易于施工等更高的要求,于是在改造混凝土的过程中,纤维增强混凝土应运而生。
      纤维增强混凝土,即是在普通混凝土中掺加或合成纤维或钢纤维或玻璃纤维或碳纤维等,这体现了复合材料设计的思想,尤其是合成纤维增强混凝土,既保留了混凝土原存的高抗压性的特点,又能大大增加其抗裂性能、韧性、及抗渗性、列加符合现代高新建筑工程的要求。
三、聚丙烯纤维的作用机理
      由美国的 Remuald 和 Baton 提出的纤维间距理论,根据线弹性断裂力学来说明纤维对于裂缝发生和发展的约束作用。此理论认为聚丙烯纤维掺入混凝土中可降低混凝土体内裂缝尖端的应力集中系数。如下图示:

  根据 Remuald 的理论分析,当水泥基体中纤维的平均中心距< 7.6mm 时,纤维混凝土的抗拉或抗弯初裂强度均得以明显提高,他还推导出了呈三维乱向分布的纤维平均中心间距的计算公式:

     纤维在混凝土中的阻裂效应很大程度上取决于纤维的平均间距 S 值与单位体积纤维混凝土中纤维的根数 N 值。
    Krenchel 推导出的 S 值和 N 值计算公式如下:

四、聚丙烯纤维对混凝土的增强功能
1 、对混凝土的阻裂作用:
      聚丙烯纤维在混凝土中呈三维立体分布,可有效的降低微裂缝尖端的应力集中,可使混凝土或砂浆因干缩引起的拉应力消弱或消除,阻止微裂缝的发生和扩展。在塑性混凝土中,聚丙烯纤维起到了支撑集料的作用,可以减少和抑制混凝土的离析倾向,故而减少甚至阻止了混凝土的表层裂缝的产生。

图 1 纤维对混凝土干缩率的影响

2 、对混凝土抗渗性能的改善:
      聚丙烯纤维可有效的减少混凝土的塑性裂缝,并抑制裂缝的发展和相互贯通。均匀分布的纤维单丝形成了承托体系,阻碍了表面析水和集料的沉降,降低了混凝土的泌水性,减少了混凝土的泌水通道,使混凝土中的孔隙率大大降低,故而使混凝土的抗渗性有明显的提高。

图 2 纤维对混凝土抗渗性的影响

实验条件:按国标 GBJ82-85 的规定进行混凝土的配合比 :
水泥 : 砂 =1:1.7, 水灰比 =0.4
试件龄期为 28 天
            初始水压为 0.1MPa, 之后每经 8 小时增加 0.1MPa, 最大达到 1.4MPa 为止。
3 、对混凝土抗冻融性的提高:
   由于混凝土中聚丙烯纤维的存在可以有效的减少多次冻融循环而引起的混凝土内的抗拉应力集中,阻止了微裂缝的进一步扩展。另外,由于混凝土抗渗性的提高,当然也有利于改善其抗冻融性。

图 3 纤维对混凝土的抗冻融性的影响

实验条件:混凝土的配合比: 水泥 : 碎石 : 砂 =1:4:3, 水灰比 =0.6
       试件尺寸为 100×100× 350mm 圆柱形 , 龄期为 28 天
           冻结温度为 -17± 1 ℃ , 解冻温度 8± 1 ℃ , 共进行 300 次冻融循环 , 每一循环为 4 小时
4 、对混凝土抗冲击性和韧性的提高
      纤维有助于吸收混凝土构件受冲击时的动能,并且由于纤维的阻裂效应,在混凝土受冲击荷载作用时,纤维可以阻内部裂缝的迅速扩展,故而可以有效的增进混凝土的抗冲击性和韧性。

图 4 纤维对混凝土抗冲击强度的影响

实验条件:按国标 GB/T15231.5-94 的规定进行
混凝土的配合比 : 水泥 : 砂 =1:2, 水灰比 =0.38
试件尺寸为 :120×50× 10mm ×6 块 , 龄期为 28 天

5 、对混凝土耐久性的改善:
      纤维由于良好的阻裂效果,从而大大减少裂缝的发生和发展,内部孔隙率的降低,使得外部环境中的水分腐蚀性和化学介质,氯盐等的侵蚀、渗透减缓,也就是说,需要由裂缝提供的使破坏性、腐蚀性作用逐渐渗透并扩大的渠道,由于裂缝的大量减少,而变得微乎其微,对结构主筋的锈蚀的危害减少,从而使混凝土的耐久性得到极大的改善和提高。
6 、对混凝土耐火性能的提高:
      在混凝土中,尤其是高强混凝土中掺加聚丙烯纤维,由于大量均匀分布的聚丙烯单丝纤维形成的立体网络结构,当在火焰炙烤的混凝土构件内部温度上升到 165 ℃ 以上时,纤维熔化,形成内部连道的孔道以供强高压蒸气从混凝土内部逃逸,所以可有效的避免火灾环境下的爆裂。

五、聚丙烯纤维的用途及施工工艺
1 、聚丙烯纤维同混凝土骨料、外加剂、掺合料和水泥都不会有任何冲突,对搅拌设备也没有特别的要求。2 、聚丙烯纤维使用方便,不必改变混凝土原设计配比,不必改变原设计中的配筋率,亦不能随意减少设计中的主要受力筋。
3 、按设计掺量和混凝土搅拌方量,准确称量纤维,备好砂石料后,将纤维连同集料一起加入搅拌机,应适当延长搅拌时间 30 秒~ 60 秒。搅拌完成后随机取样,如纤维已均匀分散,则混凝土可投入使用。若仍有成束纤维则延长搅拌时间 30 秒,即可使用。
4 、加入聚丙烯纤维的混凝土同普通混凝土施工及养护工艺完全相同。

六、聚现烯纤维的规格及包装
1 、基本规格 按长度可分为: 3 、 6 、 10 、 12 、 15 、 19 、 24 、 30 、 36 、 40(mm)
2 、基本包装 内包装为 0.9kg / 袋或 1.0kg / 袋塑膜包装;外包装为 18kg / 包或 20kg / 包 编织袋包装。
   另外可根据客户要求生产和包装。




一、产品简介 Introduction

    聚丙烯单丝纤维又称聚丙烯微纤维,及改性聚丙烯纤维,是我公司引进国外先进的喷丝生产技术,通过添加功能母料改性,并经特殊表面处理而成的,掺加到混凝土中后,具有分散性好,亲水性强、与水泥基体的握裹力强等优点。适用于各类水泥混凝土 / 砂浆工程的防裂增强,尤其适用于建筑物顶层、墙面、地面等水泥工程。

二、性能参数 Specifiication

原料 Raw Material

聚丙烯 Polypropylene

断裂伸长率 Crack Elongation

20% ± 5%

纤维类型 Fiber Type

单丝 Monofilament

密度 Density

0.91 ± 0.01g/cm 3

纤维直径 Fiber Dia

0.02-0.05 ± 0.005 ㎜

熔点 Melting Point

160 ~ 170 ℃

拉伸强度 Tensile Strength

≥ 450MPa

抗酸碱性 Resistance to Acid,Alkali

强 Strong

规格 Size

6,10,12,15,19,20,24,48 ㎜

吸水性 Water Absorbency

不吸水 No

聚丙烯单丝纤维
Polypropylene Monofilament

推荐使用工程 Suitable Engineering

    工业及民用建筑层面防水层、地面处理、内外墙面处理;工业厂房、仓库、停车场等表面防裂增强处理;游泳馆地面、游泳池、水池、水渠等防裂防渗增强处理;公路、桥梁等混凝土路面工程;其它砂浆工程和普通混凝土工程。水泥混凝土预制件;地下室、车库等抗渗防裂工程。

三、使用说明 Applying Instruction

    1 、掺量: 一般表面防裂,每立方米水泥混凝土 / 砂浆掺量不少于 0.9kg 。

    2 、配比及搅拌: 不改变水泥、砂石骨科比例,可将水泥、骨科、添加剂及纤维一块加入,并加入水后搅拌,充分混合后即可使用,也可先与水泥及其它骨料干搅均匀后,在施工现场加水搅拌即可使用。

    3 、包装 : 每袋 0.9kg ,可根据用户要求改变包装型式及规格。

四、使用注意事项 Attention

    1 、纤维混凝土 / 砂浆的综合性能指标比普通混凝土有明显提高,但纤维不能作为“增强筋”来承受荷载,因此不能改变工程设计中主要受力筋的配筋率。

    2 、纤维混凝土 / 砂浆的粘聚性大,坍落度稍有降低,但不影响正常施工。工程确需提高坍落度时,需适当加大减水剂用量,不得单独加大用水量。

    3 、加入聚丙烯纤维后,不得改变原工程结构设计。

    4 、纤维混凝土 / 砂浆仍需按国家有关工程施工标准进行养护,才能发挥其良好作用。

五、聚丙烯纤维的储存 Storage

    应存放于干燥阴凉处,远离火源,不应长期曝晒于强烈日光下。

六、聚丙烯纤维对混凝土的增强功能 Reinforcing Function to Concrete

    作为高分子聚合物,聚丙烯纤维具有化学稳定性强,不吸水,抗酸碱能力强,弹性模量与混凝土相当等优点,将其掺加到混凝土 / 砂浆中后,仅通过改变其物理结构而改善其以下性能,不发生任何化学变化,不需要改变其设计配合比,对其综合性能无任何不良影响。

    1 、提高抗裂性能

    纤维在混凝土中均匀分布后,数量超过 5000 万根 /m 3 ,可使混凝土 / 砂浆内部形成均匀的整体受力体系,有效阻止收缩离析、沉降及其它裂缝的形成和发展。实验表明,同样使用条件下,纤维混凝土 / 砂浆的裂缝出现时间可延缓 2 倍以上。

    2 、提高抗渗性能

    纤维对混凝土 / 砂浆抗裂性能的改善,可抑制混凝土内部连续裂缝的产生,大大提高混凝土 / 砂浆的密实性,从而显著提高其抗渗性能。添加推荐掺量纤维的混凝土 / 砂浆实验数据表明,其抗渗能力提高 50% 以上。

    3 、提高韧性、延展性、抗冲击性和抗疲劳特性

    纤维以其自有的延伸率大、韧性好、弹性模量较小的优点,通过在混凝土 / 砂浆中吸收外来力,避免出现应力集中,而改善其承受冲击载荷和疲劳载荷的能力,从而提高了混凝土的塑性变形能力、抗弯拉强度和抗折强度。

    4 、提高耐磨性,抗剥离性

    纤维的掺加,使混凝土 / 砂浆内部形成无规则的乱向支撑体系,增强了拌合料之间的结合力,改善了水泥基体界面的粘结性能,从而使其表面更为牢固,阻止水泥颗粒、砂料等介质的脱落、离析,从而提高了混凝土砂浆的耐磨性和抗剥离性。

    5 、提高抗冻融性能

    混凝土 / 砂浆中加入聚丙烯纤维后能够引入微量空气,起到加气混凝土的效果,这样可以对因冻融循环导致的膨胀 / 收缩进行补偿,部分游离水也可以进入这些细微气泡中,从而降低混凝土 / 砂浆的早期冻融伤害。

聚丙烯纤维

聚丙烯纤维经特殊生产工艺和表面处理技术,可有效提高纤维与基料的握裹力,应用于砂浆 / 混凝土中,可阻止、减少和延缓早期塑性开裂,极大提高砂浆 / 混凝土的韧性、抗冻性、抗疲劳性、抗冲击性、抗渗防水等综合性能。 Fiber for cement concrete

仿钢丝纤维

有机仿钢丝纤维经过独特纺丝工艺加工而成,具有强度高、耐酸碱性强、与混凝土握裹力强等特点,可明显改善混凝土的抗弯强度和弯曲韧性。其优异的抗锈蚀性能又使混凝土具有更高的耐久性,在恶劣的环境下使用极为方便,经济效益明显。

聚酯纤维

聚酯纤维及聚丙烯腈纤维初始模量大、抗拉强度高、化学稳定性好,与沥青吸附力强、分散性好、耐高温、抗低温,在沥青混凝土路面中掺入后,沥青混凝土各方面性能均有不同程度的提高,由其是沥青混凝土路面的高温稳定性、低慢抗裂性、抗疲劳性等,对抵抗路面反射裂缝具有独特功效,且施工工艺简单,便于使用。


七、聚丙烯纤维施工工艺
  
纤维同混凝土骨料、外加剂、掺合料和水泥都不会行任何冲突。施工时,根据配比直接将纤维投入搅拌机。对搅拌及施工工艺没有特别的要求,只要适当保证搅拌时间即可使用。

使用步骤
1 、据每次搅拌混凝土的方量,按照配合比要求 ( 或建议掺量 ) 正确计量每次加入纤维的重量。
2 、砂石料备好后,将纤维加入。建议使用强制式搅拌机。
3 、将集料连同纤维一起加入搅拌机,但须注意应保证纤维加在集料之间,干拌 45s 左右,加入水泥和水,湿拌 30s 左右,使纤维充分分散。
4 、搅拌完成后随机取样,如纤维已均匀分散成单丝,则混凝土可投入使用,如果仍有成束纤维则延长搅拌时间 25~30s 即可使用。
5 、加入纤维的混凝土同普通混凝土施工及养护工艺完全相同。
6 、砂浆建议使用单丝纤维,砂浆掺量为: 0.9~ 1.2kg /m 3 。


聚丙烯纤维 - 水泥砼(砂浆)专用

聚酯纤维 - 沥青混凝土专用

聚丙烯网状纤维

三大应用:砂浆 / 混凝土、沥青混凝土、喷射混凝土
三大性能:抗裂、增韧、防渗
三大作用:三维、加筋、耐久
三大用途 :

 
     水利       公路       房建 

 


[ 应用实例 1]

聚丙烯纤维在水泥抹灰砂浆中的应用

    1 、聚丙烯纤维的应用状况

    各种纤维的抗拉强度和物理性能见下表。从表中可知,聚丙烯纤维的抗拉强度为 300 ~ 450MPa ,相当于 I 级钢~ III 级冷拔钢丝的强度。

    几种合成纤维的主要物理性能

纤维名称

密度 (g/cm3)

抗拉强度( MPa )

杨氏模量 (GPa)

极限延伸率 ( % )

聚酯

1.35

900 ~ 1100

14 ~ 17.5

14 ~ 15

聚丙烯腈

1.18

600 ~ 700

16 ~ 18

6 ~ 9

尼龙

1.16

900 ~ 960

5

18 ~ 20

聚乙烯

0.96

200 ~ 300

5 ~ 6

3 ~ 3.5

聚丙烯

0.91

300 ~ 450

3.5 ~ 5

1.5 ~ 1.8

素水泥砂浆

2.3 ~ 2.4

l ~ 4

30 ~ 40

0.01 ~ 0.02

    —般来说,对于 1 : 2.5 以上的水泥砂浆批荡层,强度及防渗性能就可以得到保证了,但往往缺陷就是砂浆的抗裂性不足、脆性大。聚丙烯纤维能显著减少塑性收缩裂纹是许多学者通过试验得出的结论。它能阻止水泥砂浆批荡层原有微裂缝的扩展并有效延缓新裂缝的出现,同时,大大减少批荡层中的连通裂缝,提高抗渗能力以及耐受变形能力,使批荡层抗冲击强度、韧性大大改善。

    杜拉纤维是一种经过改性处理的束状聚丙烯单丝纤维。它不但具有在砂浆中良好的分散性,还与砂浆确良好的粘结力。

    聚丙烯纤维不需要特别的施工操作工艺,只要在常规搅拌水泥砂浆时,延长搅拌时间 1 ~ 2min 即可。砂浆中单丝状纤维的掺量宜控制在 0.6 ~ 1.0kg/m 3 ,过低和过高的掺量对于改善砂浆基体性能的效果不明显,作用不能充分发挥。

    2 、 主要技术性能

    ( 1 )抗裂能力

    束状单丝聚丙烯纤维进行委托检测,如下表。

    束状单丝聚丙烯纤维对水泥砂浆抗干缩开裂性能的影响 ( 单位: mm)

品种

裂缝长度

裂缝宽度

权 值

基准砂浆

纤维砂浆

束状单丝聚丙烯
( 掺量 :0.9 ㎏/m3 )

d ≥ 3

3

900

0

3 > d ≥ 2

2

380

480

2 > d ≥ 1

1

1720

590

1 > d ≥ 0.5

0.5

590

510

d < 0.5

0.25

0

0

开裂指数(裂缝长度 × 权值)

/

5475

1805

    水泥砂浆抗干缩开裂性能试验及结果评定按照美国混凝土学会 ACI - 544“ 纤维增强混凝土的性能测试 ” 技术报告中 P.P.Kraai 提出的砂浆及混凝土干燥收缩裂缝测试方法进行试验。试验方法简述如下:

    试件成型于 914mm×610mm×19mm 的木模,模板底部衬有聚乙烯薄膜,以减少底模对试件收缩变形的影响。木模的周围订有一圈金属网,用于限制收缩变形。金属网系用宽 25mm ,网眼为 2mm 的金属网沿中线弯折 900 制成。砂浆配合比为 C : S : W=1 : 1.5 : 0.5 ,经砂浆搅拌机搅拌 3 分钟后,浇注并流满整个木模,用刮刀刮平试件表面后,开启电风扇和碘钨灯,风速约为 4.5m/s ~ 5.5m/s 的电风扇位于试模边约 150mm 处,连续吹 24 小时;三只 1000W 碘钨灯位于试模上方约 1.5m 处,光照 4 小时。试验结果评定:根据裂缝宽度把裂缝分为四级,每一级对应着一个权值,用每级宽度的裂缝长度分别乘以其相应的权值,再相加起来得到的总值和称为开裂指数,据此衡量开裂程度。

    ( 2 )防水抗渗能力

    在水泥砂浆中掺入适量聚丙烯纤维后,均匀分布在砂浆中彼此相粘连的大量纤维起了 “ 承托 ” 骨料的作用,降低了砂浆表面的析水与集料的沉降,从而使砂浆中直径为 50 ~ 100nm 和大于 100nm 的孔隙含量大大降低,有效提高了砂浆的抗渗能力。此外,由于纤维的存在,减少了砂浆的收缩裂缝尤其是连通裂缝的产生,因而减少了渗水通道,提高了砂浆的抗渗性能。

    对分别含有体积率为 0.9 %的聚丙烯单丝纤维或聚丙烯膜裂纤维的砂浆与混凝土地渗水量的测定结果表明,低掺率的聚丙烯纤维有助于大幅度提高水泥基材的抗渗性。

    3 、工程应用实例

    总建筑面积分别为 16969m 2 、 11506m 2 。两栋工程均为地上五层现浇框架结构,维护结构采用轻质烧结空心砖材料,外墙贴 235×52 阴阳色瓷砖。贴砖基层采用 1 : 3 纤维防水水泥砂浆。水泥采用 32.5 普通硅酸盐水泥, M=2.4 的中砂,纤维选用慕湖牌聚丙烯纤维。

    施工工配合比 ( 重量比 ) : 水泥:砂:水:纤维 =1 : 3.38 : 0.78 : 0.002

    通过这两栋工程外墙聚丙烯纤维砂浆批荡层的施工,极为明显地提高了外墙的抗裂防渗性能,改善了外墙的观感质量,降低了工程造价并节约了工程施工和修缮成本。这两栋工程由于各分部分项施工质量控制有力,施工技术先进,采用了较多的科技含量高的新材料,基本上杜绝了建筑工程质量通病的出现,在大学城屡次施工检查评比中得到了好的口碑和声誉。将于 2006 年参评市优良样板工程,被评选省优良样板工程。

[ 应用实例 2]

聚丙烯纤维在车库工程中的应用

1 、混凝土裂缝产生的原因

    随着商品混凝土的普及,混凝土裂缝也呈现了多样化、复杂化的特点。有变形引起的裂缝,如温度变 化、收缩、膨胀、不均匀沉陷等原因引起的干缩裂缝、塑性收缩裂缝等;有外载作用引起的裂缝;有养护不当和化学作用引起的裂缝,如碱骨料反应引起的裂缝等。混凝土结构越大,内外温差越大,导致温度裂缝甚至是贯穿的温度裂缝越严重;混凝土强度等级越高,脆性越强,对施工中的养护条件要求越高;如有工期限制早拆模、超长结构取消后浇带及伸缩缝的要求时,裂缝产生的概率就更大。

    混凝土在浇筑初期,本身弹性模量非常小,抗裂能力亦很小,处于流动塑性状态,随着水化反应、水分蒸发,混凝土逐渐硬化,弹性模量逐渐升高。此过程是一个复杂的物理化学变化过程,由于水泥水化和水分蒸发导致混凝土体积收缩,生成不同直径、长度的非贯通毛细孔道,毛细孔水随着水泥水化和外部温度、湿度影响而散失,在此时如果湿养护不足、环境恶劣、混凝土内外温差过大就会导致这些原生的毛细孔道逐渐扩展、延伸,最终形成贯通的不可见裂缝并逐渐发展成可见裂缝,影响结构适用性。一般来讲,混凝土前 14d 的收缩值超过前 90d 的 50 %,这就是说,有效控制混凝土裂缝的时间是在混凝土浇筑初期、硬化之前。

    2 、掺加纤维的作用

    控制混凝土初期塑性裂缝的方法主要是靠控制用水量、掺加外加剂、选用低热低碱水泥、加强养护等,在设计和使用上都存在着一些操作复杂、抗裂防渗效果难以控制的问题。经国内外研究表明,将低掺量的纤维加入混凝土中可起到阻裂与增韧作用。

    纤维对混凝土最大的贡献是抗裂,防止混凝土在初期出现塑性裂缝,从而提高混凝土材料的整体工作性能,提高抗渗性、抗冻性、韧性和耐久性能,起到次要加强筋的作用。

    作用原理:以其在混凝土、砂浆中良好的均匀乱向三维分布来抑制混凝土、砂浆由于水泥石脱水收缩 ( 干缩 ) 、水泥水化引起内外温差 ( 温缩 ) 、水泥水化过程中的体积变形 ( 化学收缩 ) 引起的微裂缝隙的生成和发展,提高混凝土、砂浆的整体性、柔韧性、连续性,从而提高混凝土、砂浆材料的抗裂、抗渗性能及低温柔性、抗冲击性能,明显提高材料的综合使用性能。主要性能如下。

    ( 1 )提高抗裂能力:无数的纤维丝在混凝土内部形成的乱向承托体系可以有效阻碍骨料的离析,保证混凝土早期均匀的泌水性,从而阻碍沉降裂纹的形成。

    ( 2 )提高抗渗能力:主要是混凝土表面及内部的微裂缝明显减少、密实性增加,减少了渗水通道。

    ( 3 )提高抗冲击能力:主要是由于纤维混凝土在受冲击过程中,基体中三维乱向分布的大量短纤维的脱离、粘结、拉长、拔出要吸收很大能量,同时纤维对震动波传播具有阻尼作用。

    ( 4 )提高抗冻能力:可以缓解温度变化引起的混凝土内部应力的作用,提高抗水浸能力,从而提高混凝土抗反复冻融的性能。在混凝土中可以加入聚丙烯纤维作为混凝土温差补偿抗裂的手段。

    3 、在工程中的实际应用

    纤维选用要满足抗裂、抗冲击、防渗、抗冻和无毒的要求。经甲方、设计、监理、施工方研究论证,最后决定选用慕湖牌聚丙烯纤维,长度为 19mm ,每 0. 9㎏ 中含有几千万根长纤维,截面呈 Y 形,与相同当量直径的圆形截面相比,慕湖牌纤维比表面积是其 1.25 倍,增加了纤维与基体的粘附面积,增强了握裹力。

    纤维的加入不会影响结构的强度,但应在每个工程使用前对已确定的混凝土配合比进行掺加纤维和不掺加纤维的对比试验。我们针对设计要求及本工程的特点在配合比上做了以下试验。

    ( 1 )掺量的选择:根据聚丙烯纤维厂家推荐掺量进行试验,并与基准混凝土进行比较。纤维掺量 0. 9㎏/ m 3 掺入混凝土,与基准混凝土相比,分析此种纤维对混凝土和易性的影响。试验结果如下。

    1) 对拌合物和易性的影响见表 1 。

表 1 混凝土拌合物的和易性

纤维掺量 / (㎏/m3)

坍落度 /mm

扩展度

1h 后坍落度 /mm

1h 后扩展度

0

220

580

180

480

0.9

200

500

180

400

    从表 1 中我们可以看出,随着聚丙烯纤维的掺入,混凝土的坍落度和扩展度减小,粘稠度增加;混凝土的坍落度和扩展度损失也比较大,所以我们对外加剂的组分进行适当调整,对外加剂中的缓凝组分进行增加,减水效果也有所提高,这对于长时间保持混凝土的工作性能,完成长距离运输的施工很有好处。

    重新使用新调整外加剂试验结果见表 2 。

表 2 调整后的混凝土拌合物的和易性

纤维掺量 / (㎏/m3)

坍落度 /mm

扩展度

1h 后坍落度 /mm

1h 后扩展度

0

220

580

180

480

0.9

210

550

190

460

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;2) 力学性能的影响见表 3。

表 3 混凝土的力学性能

掺量 / (㎏/ m 3 )

抗压强度 /MPa

抗拉强度 /MPa

抗折强度 /MPa

弹性模量 /×10 4 MPa

收缩率 /%

0

49.5

3.51

6.5

2.20

0.051

0.9

45.8

4.3

8.0

3.10

0.042

    从表 3 中数据我们可以看出,掺入纤维后,抗压强度略有下降,抗拉强度、抗折强度明显增加。因此,混凝土中加入适量的纤维能有效抵抗收缩应力、温度应力及外力应力引起的裂缝。

    ( 2 )配合比:在本工程中最终采用的配合比见表 4 、 5 。水胶比为 0.43 ,水灰比为 0.45 ,砂率为 44% 。

表 4 C35P12 混凝土配合比

材料

水泥

外加剂

粉煤灰

纤维

掺量 / (㎏/m3)

310

170

806

1026

9.95

88

0.9

表 5 C50P12 混凝土配合比

材料

水泥

外加剂

粉煤灰

纤维

掺量 / (㎏/m3)

384

160

657

1119

11.61

80

0.9

    在实际操作中,为最大地发挥纤维的作用,我们采取了以下措施:

    1) 要求纤维厂家按每立方米混凝土纤维掺量进行独立包装,从而保障纤维投放量的准确性;

    2) 要求搅拌站设置专门的投放口,设专人均匀投放,并同监理随时抽查,从而保障纤维在混凝土中的 分散性;

    3) 纤维在加入干料 ( 砂石、水泥等 ) 之后,加水之前投入,搅拌时间比不加纤维的混凝土搅拌时间延长 3 0~ 60s ;

    4) 在搅拌站设专门的仓库存放,避免阳光长时间照射;

    5) 混凝土浇筑后立即进行一次压面,待混凝土初凝结束前完成二次压面,压面时应尽量采用钢或铁质抹子,木质的不够光滑,会勾出纤维。

    6) 掺纤维的混凝土在成型时无特殊要求,但应保证混凝土充分振实,养护无特殊要求,可按正常混凝 土的养护进行,但不能因掺入纤维而放松对混凝土的早期养护。

聚丙烯短纤维

产品理化性能
纤维类型:束状单丝 规格: 3mm 、 5mm 、 8mm 、 15mm 、 19mm
比重: 0.91 抗拉强度:> 400MPa
抗酸碱性:极高 弹性模量:> 3.5Gpa
熔点:约 160 ℃ 纤维直径; 48 ч m
导热性:极低 燃点:约 580 ℃
含湿度:< 0.1 % 安全性:无毒材料
抗低温性:经 -78 ℃ 实验检测纤维性能无变化。
抗老化性:纤维经过了特殊的抗老化处理。

聚丙烯短纤维在工程中的应用
聚丙烯短纤维可广泛应用于水利枢纽、水电站、港口、码头、河道、输水渠道的面板坝、泄洪道、导流洞、堤岸加固、斜坡加固、坝面修复等浇注混凝土和喷射混凝土工程中。房建中的屋顶及地下室抗裂防水,楼板及立柱、梁的抗裂,内外墙砂浆抹面的抗裂,厂房地面的抗震抗冲击、易爆裂的部位及建筑物的修补。机场、市政设施、公路、桥梁等经常受到冲击的混凝土结构 GRC 制品、欧式构件、艺术雕塑、轻质墙板、预混砂浆等方面。

聚丙烯短纤维能很好地提高砂浆 / 混凝土的抗裂性、抗渗性、抗冲磨性、抗冻能力、抗爆能力及改善混凝土的和易性。数以千万计的纤维均匀分布在砂浆 / 混凝土中,起到很好的微配筋作用,这样很好地保持了结构的整体性,避免了结构受到冲击破坏时分散成许多碎片,防止了结构中钢筋的锈蚀,能大大延长了工程的使用寿命,减少工程的维护成本。

聚丙烯短纤维掺量为 0.6-1.8 公斤 / 立方米砂浆或混凝土,一般为 0.9 公斤 / 立方米砂浆或混凝土。根据工程部位各地域,纤维的掺量应有所不同,对于冻融比较厉害的地域和冲磨比较厉害的部分掺量应高一些。

 

Polypropylene Fiber

Physical chemical property of the product

Type of fiber: bunched monofilament Specification: 3mm 、 5mm 、 8mm 、 15mm 、 19mm
Specificgravity:0.91 tensile strength: > 400MPa
Acid and alkaline resistance: Super high Modulus of elasticity :> 3.5Gpa
Melting point: about 160 ℃ Diameter of fiber: 48 ч m
Thermal conductivity: much low Fire point: about 580 ℃
Moisture content: < 0.1 % Secuirity:Nontoxic material
Low temperature resistance: it is detected by experiment that fiber function does not change under -78 ℃ .
Aging resistance: the fiber has got special aging proof treatment.

Application of Polypropylene fiber in Engineering
  Polypropylene fiber can be used in casing concrete and ejecting concrete engineering in panel dam, spillway, diversion tunnel, banking strengthening, slop strengthening and dam surface repairing and etc. of hydro project, hydroelectric station, dock, riverway and canals for water conveyance broadly, crack and water resistance of roof and basement, crack resistance of floor plate, column and girder, crack resistance of mortar plastering surface of external and internal walls, shock and concussion resistance of floor plate, column and girder, crack resistance of mortar plastering surface of external and internal walls, shock and concussion resistance of the floor in the workshop and the repair of the dangerous part buildings in house building, and concrete structures usually suffering from concussion such as airdrome, public utilities, roads and bridges as well as GRC products, continental components, artistic sculptures, light wallboard ,premixed mortar and so on .

  Polypropylene fiber can much increase the crack resistance, leakage resistance, concussion and wearing resistance, freeze proof ability and antidetonating ability of mortar/concrete, also can improve workability of concrete. Hundreds of thousands fibers distribute uniformly in the mortar/concrete, playing as tiny reinforcing bar, which keep the integrity of the structure well and prevent the structure from several fragments when destroyed by concussion. Also, it prevents corrosion of steel bar in the structure, much prolong the service life of engineering and reduce the maintaining cost.

  The dosage of polypropylene fiber for each stere mortar or concrete should be 0.6 ㎏ --1.8 ㎏ ,generally is 0.9 ㎏ .
The dosage of fiber should be different for the engineering in different regions, and it should be higher for the region suffered from serious freeze and concussion.

[ 应用实例 3]

聚丙烯纤维在外保温系统抗裂砂浆中的应用

  研究不同掺量、不同长度的聚丙烯纤维对抗裂砂浆施工性、物理性能、强度、干缩率、裂缝指数和分层度的影响。试验表明,随着聚丙烯纤维掺量增加,砂浆脆性降低,韧性增加,抗裂性显著提高,适宜掺量为 1. 9 ㎏ /m 3 。聚丙烯纤维长度适宜在 19mm 以内,但要大于 4mm ,如果太短效果增加不明显,压折比小于 3 。综合分析采用聚丙烯纤维掺量为水泥质量的 0.45 %和长度为 1 9 ㎜ 时,其压折比为 2.48 , 28d 收缩率为 0.0531 %,拉伸粘结强度为 0.92MPa 。
   建筑围护结构保温以外墙外保温技术的发展最为迅速。但由于外墙外保温系统所处的环境温度和湿度变化较大,若施工方法不当,易造成墙面空鼓、开裂、脱落等,引起墙体渗漏、透风、剥落等问题,严重制约了保温隔热材料的推广应用。传统砂浆保水性差、收缩大、拉伸粘结强度低以及抗裂性差,而建筑外墙外保温的抹面抗裂砂浆需具有粘结强度高、形变性能好、不脱落、不开裂、无灰缝、防雨水入侵、抗侵蚀性能高、耐冲击以及和易性好等功能。脆性和收缩裂缝是阻碍和限制水泥基材料在工程上广泛应用的两大因素。收缩裂缝导致渗漏,故抗裂砂浆对抗渗性要求很高。水泥基材料存在自重大、抗拉强度低、易干燥开裂 ( 塑性收缩开裂和硬化干燥收缩开裂 ) 等缺陷。本文对改善砂浆的脆性和减少收缩裂缝进行了研究,研制的聚丙烯纤维外保温系统抗裂砂浆能够有效抑制水泥砂浆塑性收缩微裂缝,提高水泥制品的韧性。

1 原材料及性能测试方法

1 . 1 原材料
水泥: P.O42.5R 普通硅酸盐水泥。
砂:特细砂,细度模数 0.89 ;
乳胶粉:乳胶粉 (VAE)5044 ;
纤维素醚:羟丙基甲基纤维素 (HPMC) ,黏度 75000Pa · s 。
纤维:长度分别为 4 、 6 、 15 、 19mm 的聚丙烯纤维。
木质纤维:木质纤维 (ZZ8/2CAl) 。

1 . 2 性能测试
1 . 2 . 1 砂浆稠度、分层度、湿密度、收缩试验
   按 JGJ 70 — 90 《建筑砂浆基本性能试验方法》进行测试,砂浆稠度控制在 7.5cm 左右。

1 . 2 . 2 砂浆抗压强度和抗折强度试验
   按 GB/T17671 — 1999 《水泥胶砂强度检验方法 (ISO 法 ) 》进行测试,试件规格为 40m m × 40m m × l 60mm 。

1 . 2 . 3 砂浆拉伸粘结强度、浸水拉伸粘结强度试验
   按 JG/T24 — 2000 《合成树脂乳液砂壁状建筑涂料》中 6.14 的规定进行测试。

1 . 2 . 4 砂浆开裂指数试验
   参考国内外,试验设计:采用 350m m × 500m m × 20mm 的木模,砂浆实验装置中的模板如图 1 所示,试模底部铺设塑料薄膜,以减小底模对试件收缩变形的影响,并在距木模内侧 15mm 钉一圈铁钉,铁钉间距为 20mm 。试模长边设置电风扇,风速为 2 ~ 3m /s ,风吹 4h 后停止,光照 24h 。采用 40 倍带光源读数显微镜测量裂缝宽度及相应的长度,评定抗裂性。根据裂缝宽度 d 的 4 个范围: d ≥ 3mm 、 3mm > d ≥ 2 ㎜、 2 ㎜> d ≥ 1 ㎜、 1 ㎜> d ≥ 0.5 ㎜, 对应的权值分别是 3 、 2 、 1 、 0.5 ,计算出砂浆开裂指数 ( 每一权值和相应长度的乘积之和即为开裂指数 ) 。

图 1 模板示意

2 结果与讨论
  
本实验采用 1 : 3 的灰砂比, VAE 、 HPMC 的掺景均以水泥质量百分数计。

2 . 1 聚丙烯纤维掺量对砂浆性能的影响
   以单方水泥用量 42 0 ㎏ 计算,采用纤维长度为 19mm 。

2 . 1 . 1 聚丙烯纤维掺量对砂浆物理、力学性能的影响
   如果控制砂浆的稠度,当聚丙烯纤维掺量增加后,砂浆的施工和易性变得很差,因此,采用固定水灰比的方式来达到同样的工作度,分析不同掺量的聚丙烯纤维对砂浆的物理力学性能的影响 ( 结果见表 1 、图 2) 。

表 1 聚丙烯纤维掺量对砂浆物理力学性能的影响

纤维掺量 / ( ㎏ /m 3 )

水灰比

稠度 /cm

湿密度 /(kg/m 3 )

7d 抗压强度 /MPa

7d 抗折强度 /MPa

7d
压折比

28d 抗压强度 /MPa

28d 抗折强度 /MPa

28d 压折比

0

0.4

1.0

1.5

2.0

2.5

0.97

0.96

0.96

0.96

0.96

0.96

7.7

7.5

6.7

5.7

6.5

6.3

2056

2058

2063

2058

2055

2052

12.5

13.1

12.9

12.4

11.7

9.8

4.1

4.3

4.4

4.4

4.1

3.4

3.05

3.05

2.93

2.82

2.85

2.88

20.1

18.1

17.3

16.9

15.9

12.8

4.6

5.5

5.6

5.8

5.3

4.1

4.37

3.29

3.09

2.91

3.00

3.12

  从表 1 可以看出,用水量相同时,随着聚丙烯纤维掺量的增加,砂浆的稠度下降很大,湿密度相差不大。在试验过程中发现,纤维掺量越多,砂浆的和易性变差,由此可见,聚丙烯纤维对砂浆的施工和易性有不利的影响。
   从表 1 还可看到,随着纤维掺量的增加: (1)7d 、 28d 抗压强度出现下降的趋势。 (2)7d 、 28d 抗折强度出现先增大后减小的趋势。在掺量不大于 1. 5 ㎏ /m 3 时,抗折强度呈增大的趋势:当掺量大于 1.5kg /m 3 时,抗折强度降低。 (3)7d 、 28d 压折比出现先减小后增大的趋势。当纤维掺量为 1. 5 ㎏ /m 3 时,砂浆的 28d 压折比达到最小值 2.91 。
   从图 2 看到,随着聚丙烯纤维掺量增加,收缩率减小,但当纤维掺量达到 1. 5 ㎏ /m 3 时,掺量再增加收缩率减小不明显。随着龄期的增长掺聚丙烯纤维的抗收缩性能更加明显。因此,聚丙烯纤维适宜掺量为 1. 5 ~ 2. 0 ㎏ /m 3 。

图 2 聚丙烯纤维掺量对砂浆收缩率的影响

2 . 1 . 2 聚丙烯纤维掺量对砂浆抗裂性能的影响
   聚丙烯纤维抗裂试验的裂缝分布情况及开裂指数的对比见表 2 。
   从表 2 可看出,在没有加入聚丙烯纤维的砂浆中,裂缝比较宽且长,而加入体积掺量为 0.4 %的聚丙烯纤维之后,裂缝的分布发生明显的变化,裂缝宽度则主要集中在 0.5 ~ 2mm ,随着掺量的增加,这种趋势更加明显。当掺量为 0.5 %时,砂浆没有出现开裂,当掺量增加到 0.9 %时,砂浆出现细小的裂缝。可见纤维在低含量的范围内可有效地控制砂浆塑性裂缝的产生,降低裂缝的宽度。因此,在配制抗裂砂浆时,综合各种外加剂的作用,聚丙烯纤维的最佳掺量为水泥质量的 0.45 %。

表 2 聚丙烯纤维抗裂试验的裂缝分布情况及开裂指数

纤维掺量 / %

不同裂缝宽度范围内的裂缝长度 / ㎝

开裂指数

d ≥ 3mm

3mm > d ≥ 2 ㎜

2 ㎜> d ≥ 1 ㎜

1 ㎜> d ≥ 0.5 ㎜

d < 0.5 ㎜

0

0.10

0.25

0.40

0.50

0.70

0.90

22.5

0

0

0

0

0

0

27.1

40.0

3.7

0

0

0

0

8.2

18.8

61.6

8.7

0

0

0

22.1

17.4

42.2

8.5

0

0

0

28.5

28.3

22.0

13.1

0

0

4.3

154.4

114.6

95.6

16.2

0

0

1.1

2 . 2 聚丙烯纤维长度对砂浆性能的影响
   聚丙烯纤维掺量为水泥质量的 0.45 %时,不同长度聚丙烯纤维对灰砂比 1 : 3 特细砂砂浆物理力学性能及砂浆收缩率的影响见表 3 及图 3 。

表 3 聚丙烯纤维长度对砂浆物理力学性能的影响

纤维长度 / ㎜

水灰比

稠度 /cm

湿密度 /(kg/m 3 )

7d 抗压强度 /MPa

7d 抗折强度 /MPa

7d
压折比

28d 抗压强度
/MPa

28d 抗折强度 /MPa

28d 压折比

0

4

6

15

19

1.01

1.12

1.02

1.14

1.09

7.7

7.5

7.5

7.4

7.4

2058

2039

2058

2058

2069

12.5

12.0

11.9

10.6

10.0

4.1

4.6

4.8

4.9

4.9

3.05

2.61

2.48

2.16

2.04

20.1

18.1

15.0

14.5

14.5

4.6

5.2

5.2

5.0

5.2

4.37

3.48

2.88

2.90

2.79

图 3 聚丙烯纤维长度对砂浆收缩率的影响

  从表 3 可看出,随着纤维长度的增加,水灰比略有增大,湿密度没有明显的变化趋势;另外,随着纤维长度的增加, 7d 、 28d 抗压强度、压折比的变化势都是呈减小趋势。当聚丙烯纤维长度不小于 4mm 时,除 28d 压折比为 3.48 ,其余长度纤维的 7d 和 28d 压折比均小于 3 。这表明掺加聚丙烯纤维能够改善砂浆的韧性。当纤维长度为 19mm 时, 7d 、 28d 压折比最小,且都小于 3 ,满足 JCl58 — 2004 对抗裂砂浆压折比的要求。
   从表 3 还可看出,随着纤维长度增加,砂浆稠度降低,纤维在砂浆中的分散性变差,砂浆的施工和易性变差。聚丙烯纤维使特细砂干混砂浆稠度降低,需水量增加:聚丙烯纤维使砂浆脆性降低,断裂韧性提高,抗裂性、抗渗性显著提高。
   从图 3 可以看出,除了掺 4mm 的纤维砂浆外,其余的在各龄期都比空白试样的收缩率小,当长度为 19mm 时,收缩率最小。对于短纤维来说,当微小裂缝刚开始出现时,短纤维跨接在裂缝之间,对裂缝有一定的约束力,当裂缝扩展到一定程度后,由于纤维太短,与水泥基材料粘结不牢,容易被拔出,抗塑性不高。随着纤维长度的增加抗塑性增加。
   综合上述分析可知,长度为 19mm 的聚丙烯纤维的 7d 压折比、 28d 压折比、收缩率最小。因此,在研究聚丙烯纤维掺量对砂浆性能影响以及配制抗裂砂浆时,采用长度为 19mm 的聚丙烯纤维。

2 . 3 聚丙烯纤维长度、掺量对砂浆抗裂性能的综合影响
   综合上述试验结果,抗裂抹面砂浆的最佳配比为: m(42.5R 普通硅酸盐水泥 ) : m( 特细砂 )=1 : 3 ,聚丙烯纤维掺量为 0.45 %, VAE5044 掺量为 2.4 %, HPMC 掺量为 0.25 %,木质纤维掺量为 0.4 %,膨胀剂掺量为 9 %,聚丙烯纤维长度为 19mm ,其综合性能为:稠度 7.6cm ,分层度 9mm ,湿密度 188 5 ㎏ /m 3 ,立方体抗压强度 16.3MPa ,抗折强度 6.2MPa ,抗压强度 15.4MPa ,压折比 2.48 ,拉伸粘结强度 0.92MPa , 28d 收缩率 0.0531 %。

3
(1) 随纤维掺量增加至不大于 1. 5 ㎏ /m 3 时抗折强度呈增大的趋势,并且在 1 . 5kg /m 3 时,压折比为 2 . 91 ,小于 3 。掺量再增加收缩减小不明显。综合考虑开裂指数,聚丙烯纤维的适宜掺量为 1. 9 ㎏ /m 3 ,即为水泥质量的 0.45 %。
(2) 聚丙烯纤维长度对砂浆的施工和易性有不利的影响,但能够显著改善砂浆的韧性和抗裂性。掺长度为 19mm 的聚丙烯纤维的收缩率最小, 7d 、 28d 压折比最小 ( 均小于 3) ,收缩率最小 (21d 为 0.0398 % ) 。抗裂砂浆宜采用长度为 19mm 的聚丙烯纤维。
(3) 聚丙烯纤维和易性好,能均匀分散,能够阻止裂缝扩展并细化裂缝,有效地提高砂浆的抗裂性。聚丙烯纤维掺量为水泥质量的 0.45 %。
(4) 最佳抗裂抹面砂浆的配比为: m(42.5R 普通硅酸盐水泥 ) : m( 特细砂 )=1 : 3 ,聚丙烯纤维掺量为 0.45 %, VAE 5044 掺量为 2.4 %, HPMC 掺量为 0.25 %,木质纤维掺量为 0.4 %,膨胀剂掺量为 9 %,用该配比配制的抗裂抹面砂浆物理力学性能优良,其综合性能为:稠度 7.6cm ,分层度 9mm ,湿密度 1885kg /m 3 ,立方体抗压强度 16.3MPa ,抗折强度 6.2MPa ,抗压强度 15.4MPa ,压折比 2.48 ,拉伸粘结强度 0.92MPa , 28d 收缩率 0.0531 %。

检验报告




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