淺談聚丙烯纖維混凝土中纖維發生作用的條件

■張葉紅 ■內蒙古建筑職業技術學院，內蒙古 呼和浩特 010010

從纖維的外部和內部兩方面可以更深刻的來了解:

(1)纖維外部:纖維對集料的關系及纖維在混凝土/砂漿中所處的形態。纖維起重要作用的關鍵是纖維能否在混凝土/砂漿中亂向均勻分布。纖維能發揮正常作用的首要條件是必須保證纖維在混凝土/砂漿中呈均勻、亂向分布的狀況的作用機理。阻斷應力達到抗裂的作用是靠發展中的微裂縫，遭遇到纖維的阻擋，消耗了能量，使其難以進一步發展。對纖維表面采用不同的活性劑在生產過程中搭配處理，讓纖維遇水均勻分散后再使纖維和各種集料混合相互包裹，只有使用外力擠壓才能達到更好的效果。被工程界人們所公認的分散均勻的是杜拉纖維。做實驗最直觀觀察杜拉纖維長時間呈立體懸浮狀亂向分散實驗的是我們在透明的清水杯里放入少量纖維快速攪動。有些看起來相似的產品，經攪動后可能分散，而很快就上浮為一絮狀層。在混凝土/砂漿的真正配制過程中不容易均勻分散的是那些攪動后很快上浮一層絮狀物的纖維。這種觀察辦法和有人提出的“纖維層高穩定率”辦法大同小異。

(2)判斷纖維的分散性的方法是將不同品牌的短纖維放入量杯中攪拌后靜置，觀察其纖維在各個不同時間段其懸浮狀層高低的辦法來達到的，原因是因聚丙烯纖維的密度小于水還有纖維表面活性劑的作用，而分散在水中的纖維受浮力及表面活化能的影響，會逐漸呈現較為明顯的分層和離析的狀態。能否起作用的關鍵是纖維對集料的包裹狀況。避免在受力時被拔出，使纖維盡可能多的包裹集料。不同的纖維制成標準不同，在顯微鏡下可以看到呈現不同的握裹集料的情況。觀察纖維作用不好，不是纖維分散不好就是握裹里差，從加入纖維后看混凝土的塌落度有沒有損失看。

(3)纖維本身的力學性能也決定纖維能否起作用。如紫外光的老化能力，纖維均勻度，抗拉強度、拉伸極限和抗酸堿腐蝕等方面。某權威的人士說，拉伸極限和抗拉強度成一定的反比關系。解釋是產生高的阻裂效用并不是纖維的抗拉強度特別高，要有適合的比例。纖維在受到比例適當的拉力比值下發生拉伸變形，如果比例不適合抗拉強度有可能達不到要求。導致聚丙烯纖維脆性加大的原因是抗拉強度過大。混凝土/砂漿中的纖維在受力變形過程中不能控制裂紋，有可能是拉伸極限太大，超出范圍了。天然纖維的拉伸極限是0．15，而杜拉纖維的拉伸極限正好接近0．15左右，所以生產需要一定的控制技術。纖維的改性也表現在這一方面。拉伸極限指標是衡量纖維抗裂能否真正達到作用的一種指標。

(4)單純提出一種材料排斥另一種材料的做法是不可行的，要對每一種材料的特性和優劣鑒別清。要不斷使用新的材料，不斷鑒別新材料，材料是不斷創新的。對于工程中所遇到問題，要讓材料的復合效應充分得到發揮。例，在混凝土破壞過程中分別起著不同的作用的材料可以是高彈模的鋼纖維和低彈模的聚丙烯混用才能起作用。聚丙烯纖維由于其數量多及性能特點主要約束混凝土早期原生裂縫及微觀裂縫，在較低拉應力情況下起作用;對宏觀裂縫可以起到顯著的阻裂作用的是鋼纖維。對混凝土裂縫的產生和擴展起到約束作用的兩種纖維可以從各個不同的階段觀察到，綜合兩種不同彈模的纖維吸收能量的優點，加強混凝土的抗彎拉強度和抗拉強度，即有效增韌又有效增強，兩者對混凝土內部起到協同作用。又如，在水工混凝土的應用中摻加粉煤灰或硅粉增加抗沖耐磨強度和抗裂。黃委會實驗中心所做的配比試驗，在摻加20%粉煤灰和杜拉纖維0．6/0．9/1．2kg/m3摻量的情況下，抗沖磨強度分別增加6～18%。南京水科院的試驗證明，聚丙烯纖維和硅粉共摻，可以更有效地提高混凝土的抗沖磨性能33-58%。

(5)解決混凝土抗裂、抗滲問題的有不少是杜拉纖維與UEA合用在一起的。例:宜興西九大橋橋面鋪裝層和無錫錫澄運河大橋、C50P12砼、協和醫院外科大樓地下室C60P12砼、湖北出版城大面積地下室底板C40P12、重慶世貿中心大型轉換層C60砼等工程;廣州新國際機場航站樓超大超長樓板結構采用微膨脹劑、粉煤灰和杜拉纖維配制C40粉煤灰補償纖維混凝土，三種材料各自的抗裂效應互為補充充分發揮各自的特長，超過4萬m3的混凝土施工效果得到好評。產品和技術的普及，是靠鐵的事實來證明的，要堅持以事實為主，用科學的辦法和態度，來驗證和推廣，不能靠虛假夸大事實真相，久而久之，這種新技術就不會長久，就失去了原有的生命力。

(6)現在工程中使用的眾多品牌的合成纖維中，很多品種都不一樣，但是只有杜拉纖維被工程界公認，生產工程使用的纖維來自于化纖行業，所以化纖纖維被叫做工程纖維。纖維能不能均勻分散，是在工程界備受關注的，但是由于運用者對化纖行業非常陌生，尤其是對化纖的生產一竅不通，是無法用肉眼來觀察纖維優劣的。纖維只有分散性可以靠肉眼來觀察出來，而纖維的伸展極限，包裹力和纖維的抗拉強度等內在質量的好壞，不是靠觀察能觀察到的。顯而易見，常常被人們稱為次要加強筋的是指一種輔助作用，即纖維在混凝土中起到的作用。添加了纖維仍然會出現斷裂或者裂縫現象，所以混凝土也必須要正常養護。

適合于操作，又能規模化施工，又質量好其功能保證的纖維才叫合格的纖維。這種合格的纖維合成的纖維混凝土進行大規模施工，必須配置簡單，便捷，便宜，才會在工程界更廣和更范圍大的使用推廣，才不會使各種主觀意向性而對合成纖維混凝土產生影響。

［1］盧安琪等．聚丙烯纖維混凝土抗沖耐磨試驗研究［J］．水電技術，2002，(4):37-39．

［2］虞彭德等．評定建筑用聚丙烯纖維分散性能的方法［J］．新型建筑材料，2003，(7):50-52．