聚丙烯纤维规格及使用特点
聚丙烯纤维一般分为单丝和网形两种规格，其物理性能 基本相同。即聚丙烯纤维不溶于水，无味、无毒，密度约为0.91ｇ/75px ，熔点约为 160℃，燃点约为 580℃，耐热性能好，导电性、导热性极低，抗酸碱性极高。为了增强纤维与混凝土的表面粘结力，纤维表面都经过了特殊的工艺处理。
聚丙烯纤维经过特殊的抗紫外线处理后，具有一定的抗紫外线老化能力。聚丙烯纤维的化学性质非常稳定，只是依靠改变混凝土的物理结构而改变混凝土的性能，而本身不会吸收其它物质，同混凝土的骨料、外加剂、掺合料和水泥都不会有任何化学作用，故与混凝土材料有良好的亲和性。聚丙烯纤维对搅拌设备及搅拌工艺也没有特别的要求。
施工时，在保持混凝土原配合比不变的条件下，可根据配合比直接将整袋纤维投入到搅拌机或分次投入，只要适当保证搅拌时间即可使用，无论是在搅拌站还是在施工现场都十分简便。值得注意的是，加入纤维后，混凝土的原配合比不变，混凝土的粘聚性有所增强，坍落度有很小的损失，但不会对工作性有不利影响。如确需提高坍落度，不可加大用水量，只需稍增大减水剂用量
使用纤维该产品能提高混凝土的抗冻性。在混凝土中加入聚丙烯纤维，可以缓解温度变化而引起的混凝土内部应力的作用，阻止温度裂缝的扩展；同时，混凝土抗冻能力的提高也有利于其抗冻能力的提高。实践及研究都表明，在混凝土中加入聚丙烯纤维可作为一种有效的混凝土温差补偿抗裂手段。
使用该纤维产品能提高砂浆、混凝土韧性，显著提高制品的棱角及表面完整性，从而有利于制品内部钢筋不易受腐蚀。
使用该纤维产品能显著提高纤维与砂浆、混凝土的粘结性能，提高砂浆、混凝土先期的防开裂，有效阻止砂浆、混凝土原生裂缝的发生和发展，保证泌水均匀，防止管料离析，阻碍沉降裂缝的形成。实验证明，体积掺量 0.1% 的纤维，砂浆混凝土的抗裂能力提高 70% ，同时也能显著提高抗渗性能力达 60%-70%( 相比较普通水泥 ) 。
聚丙烯纤维具有强度高、韧性好、耐化学品性和抗微生物性好及价格低等优点，因此广泛用于绳索、渔网、安全带、箱包带、安全网、缝纫线、电缆包皮、土工布、过滤布、造纸用毡和纸的增强材料等产业领域。
利用聚丙烯纤维强度高、耐酸、耐碱、抗微生物、干湿强力一样等优良特性制造的聚丙烯机织土工布，能对建造在软土地基上的土建工程（如堤坝、水库、高速公路、铁路等）起到加固作用，并使承载负荷均匀分配在土工布上，使路基沉降均匀，减少地面龟裂。建造斜坡时，采用机织丙纶土工布可以稳定斜坡，减少斜坡的坍塌，缩短建筑工期，延长斜坡的使用寿命。在承载较大负载时，可使用机织土工布和非织造布为基体的复合土工布。聚丙烯纤维可作为混凝土、灰泥等的填充材料，提高混凝土的抗冲击性、防水隔热性。
使用该纤维产品能显著提高混凝土的抗冲击性能和耐磨性能。聚丙烯纤维虽然刚度较低，传递荷截的能力差，但能吸收冲击能量，有效减小裂隙，增强介质材料连续性，减小了冲击波被阻断引起的局部应力现象，因而能大大提高混凝土抗冲击性能和韧性。
使用纤维该产品能提高混凝土的抗冻性。在混凝土中加入聚丙烯纤维，可以缓解温度变化而引起的混凝土内部应力的作用，阻止温度裂缝的扩展；同时，混凝土抗冻能力的提高也有利于其抗冻能力的提高。实践及研究都表明，在混凝土中加入聚丙烯纤维可作为一种有效的混凝土温差补偿抗裂手段。
聚丙烯纤维化学稳定性好，安全无毒，耐酸碱，抗磁防锈，与水泥结合力强，不改变原配合比，施工简易无特殊要求。经济可靠，施工简易，可以不改变原有的配比，无特殊要求，现在在很多大型工程中经过使用，取得了用户的一致好评。
聚丙烯网状纤维使用方法：
1.掺加比例：每立方米混凝土、砂浆中聚丙烯网状纤维的掺加量一般体积为0.1%，重量为0.9kg，掺加量越大，抗裂效果越好，但掺加量一般不超过0.15%。
2.纤维长度：聚丙烯网状纤维使用于混凝土的推荐长度为19mm，用于水泥砂浆中的长度为10-15mm。一般当纤维长度小于20mm时，纤维长度越长，塑性阻裂效果越好，纤维越长，制作的混凝土弯曲韧性越好。
3.混合过程：可与其他混合料填装之前、后或同时加入搅拌机。
4.搅拌时间：在通常情况下搅拌时间不变或比常规搅拌时间稍许延长3-4分钟，延长搅拌不会影响纤维的分布和纤维强度，更不会造成结团。
5.搅拌机选择：优先选用双轴卧式强制式搅拌机，也可采用自落滚筒式搅拌机，或浆板式搅拌机。
碳纤维长度对再生混凝土力学性能的影响分析
崔永升山东省菏泽市牡丹区公路事业发展中心养护科摘 要：为研究碳纤维长度对再生混凝土力学性能的影响，选择了长度分别为3mm、6mm及9mm的碳纤维，通过抗压强度测试和劈裂抗拉强度测试，对比分析了不同碳纤维长度、不同龄期再生混凝土的抗压强度及劈裂抗拉强度的变化规律。结果表明：不同长度碳纤维的掺入均可提升再生混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度，对于混凝土前期强度而言，3mm碳纤维可有效增强再生混凝土的抗压强度，而9mm碳纤维可有效增强再生混凝土的劈裂抗拉强度；对于混凝土后期强度而言，6mm碳纤维对于增强再生混凝土的抗压强度及劈裂抗拉强度效果较好。由此说明，掺加6mm长度的碳纤维对于增强再生混凝土力学性能的效果最佳。
关键词：再生混凝土;碳纤维;抗压强度;劈裂抗拉强度;
作者简介：崔永升（1978—），男，山东菏泽人，高级工程师，研究方向为路基路面工程。;
0 引言近年来，我国在建设新建筑和拆除旧建筑时产生的废弃混凝土被大量运用到混凝土制备中，较大程度地解决了废料堆弃和环境污染问题[1,2]。但再生混凝土存在强度低、吸水率高及空隙大等缺点，相对于传统混凝土，在实际工程应用中还存在很大局限性。因此，如何有效提升再生混凝土的整体性能已成为当前研究的重要课题[3,4]。
目前，国内外学者针对纤维增强再生混凝土的性能展开了大量研究，如：王伟等[5]研究了纤维掺量对混凝土开裂强度和极限抗压强度的影响，揭示了纤维混凝土在局部受压条件下的破坏机理，基于拉-压杆模型得到了带孔纤维增强混凝土局部受压承载力提高系数；郭光玲[6]研究了不同钢纤维掺量下，单一混凝土试件和钢纤维增强混凝土试件的力学性能指标，发现钢纤维能够有效增强混凝土性能，提高混凝土韧性，防止裂缝出现；张常安[7]通过在混凝土中添加钢纤维、玻璃纤维、聚丙烯单丝纤维以及聚丙烯网状纤维，研究了4种纤维对混凝土的工作性能和力学性能的影响规律，得出每种纤维最佳掺量；刘逸等[8]研究了不同玄武岩纤维体积掺量对再生粗骨料取代率为50%的玄武岩纤维再生混凝土抗压强度和早期抗开裂性能的影响，并与普通混凝土进行了对比分析。上述研究主要集中在纤维掺量或种类对再生混凝土性能的影响，而关于纤维参数对再生混凝土性能的影响还有待进一步完善。基于此，本文选取碳纤维作为研究对象，通过室内对比试验，研究了不同碳纤维长度对再生混凝土力学性能的影响规律，以期为再生混凝土的性能提升提供参考。
1 试验原材料(1）水泥水泥采用P·O42.5R级普通硅酸盐水泥，其性能指标如表1所示。
表1 水泥性能指标 下载原图
(2）粗骨料天然粗骨料采用石灰岩碎石，粒径为2～20mm，再生骨料采用废弃混凝土块，经破碎、清洗及筛分处理后得到粒径为5～25mm粗骨料，其性能指标如表2所示。
表2 粗骨料性能指标 下载原图
(3）细骨料细集料为人工水洗中砂，其表观密度为2.63g/cm3，含泥量为0.7，空隙率为42.3%，细度模数为2.7。
(4）纤维纤维选用长度分别为3mm,6mm和9mm的无胶短切碳纤维。
(5）减水剂减水剂采用粉末状聚羧酸高效减水剂，减水率在30%以上。
(6）水拌和水采用符合要求的自来水。
2 试验方案及配合比设计2.1 试验方案根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T50081—2016）的要求测试不同碳纤维长度再生混凝土试件的力学性能。试件均采用150mm×150mm×150mm的标准立方体，采用200t万能试验机进行轴心受压试验，标准养护周期为7d,14d和28d。碳纤维长度分别为3mm,6mm和9mm，设置未掺碳纤维试件为参照组，试验分4组进行，每组6个试件，共计24个试件，研究不同碳纤维长度对再生混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度的影响规律。为保证计算结果的准确性，每组试件进行3次测试，计算结果取平均值。
2.2 配合比设计本文主要研究碳纤维长度对再生混凝土力学性能的影响，试件配合比设计中水灰比为0.45，碳纤维掺量为0.12%，再生骨料掺量为50%。以上参数保持不变，采用未掺碳纤维试件和所掺碳纤维长度分别为3mm,6mm,9mm的试件，通过抗压强度试验和劈裂抗拉强度试验来评价不同龄期再生混凝土的力学性能，其配合比设计如表3所示。
表3 再生混凝土配合比设计 下载原图
3 再生混凝土力学性能分析为研究碳纤维长度对再生混凝土力学性能的影响，分别测试不同碳纤维长度再生混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度，并针对龄期为7d,28d的再生混凝土力学性能进行对比分析，具体分析过程如下。
3.1 抗压强度通过对未掺碳纤维及碳纤维长度分别为3mm,6mm,9mm的再生混凝土进行抗压强度试验，得到不同碳纤维长度的再生混凝土抗压强度变化曲线，如图1所示。
图1 纤维长度—抗压强度变化曲线 下载原图
根据图1可知，掺入不同长度的碳纤维后，再生混凝土的抗压强度均有所提升，说明不同长度碳纤维均可增强再生混凝土的抗压强度。对于龄期为7d的混凝土试件，未掺碳纤维的混凝土抗压强度为31.2MPa，掺入3mm碳纤维的混凝土抗压强度为35.4MPa，增强了13.5%，掺入6mm碳纤维的混凝土抗压强度为34.1MPa，增强了9.3%，掺入9mm碳纤维的混凝土抗压强度为33.5MPa，增强了7.4%，其中碳纤维长度为3mm的混凝土抗压强度增强效果较好。对于龄期为28d的混凝土试件，未掺碳纤维的混凝土抗压强度为37.3MPa，掺入3mm碳纤维的混凝土抗压强度为41.7MPa，增强了11.8%，掺入6mm碳纤维的混凝土抗压强度为46.2MPa，增强了23.9%，掺入9mm碳纤维的混凝土抗压强度为43.4MPa，增强了16.3%，其中碳纤维长度为6mm的混凝土抗压强度增强效果较好。由此可见，3mm碳纤维有助于增强再生混凝土的前期抗压强度，而6mm碳纤维有助于增强再生混凝土的后期抗压强度。
3.2 劈裂抗拉强度通过对未掺碳纤维及碳纤维长度分别为3mm,6mm,9mm的再生混凝土进行劈裂抗拉强度试验，得到不同碳纤维长度的再生混凝土劈裂抗拉强度变化曲线，如图2所示。
根据图2可知，掺入不同长度的碳纤维后，再生混凝土的劈裂抗拉强度均有所提升，说明不同长度碳纤维均可增强再生混凝土的劈裂抗拉强度。对于龄期为7d的混凝土试件，未掺碳纤维的混凝土劈裂抗拉强度为3.1MPa，掺入长度为3mm,6mm及9mm碳纤维的再生混凝土劈裂抗拉强度分别为3.1MPa,3.2MPa和3.4MPa，其中9mm碳纤维再生混凝土的劈裂抗拉强度增幅相对显著。对于龄期为28d的混凝土试件，未掺碳纤维的混凝土劈裂抗拉强度为3.3MPa，掺入3mm碳纤维的混凝土劈裂抗拉强度为3.5MPa，增强了6%，掺入6mm碳纤维的混凝土劈裂抗拉强度为3.8MPa，增强了15.2%，掺入9mm碳纤维的混凝土劈裂抗拉强度为3.6MPa，增强了9.1%，其中碳纤维长度为6mm的混凝土抗压强度增强效果较好。由此可见，9mm碳纤维有助于增强再生混凝土的前期劈裂抗拉强度，而6mm碳纤维有助于增强再生混凝土的后期劈裂抗拉强度。
图2 纤维长度—劈裂抗拉强度变化曲线 下载原图
4结论本文通过对比分析不同碳纤维长度对再生混凝土抗压强度及劈裂抗拉强度的影响规律，得到以下主要结论：
(1）不同长度碳纤维均可增强再生混凝土的抗压强度。对于龄期为7d的混凝土试件，长度为3mm的碳纤维对混凝土抗压强度的增强效果较好；对于龄期为28d的混凝土试件，长度为6mm的碳纤维对混凝土抗压强度增强效果较好。
(2）不同长度碳纤维均可增强再生混凝土的劈裂抗拉强度。对于龄期为7d的混凝土试件，9mm碳纤维的再生混凝土劈裂抗拉强度增幅相对显著；对于龄期为28d的混凝土试件，长度为6mm的碳纤维对混凝土抗压强度的增强效果较好。
(3）综合来看，采用长度为6mm的碳纤维有助于同时增强再生混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度，对于再生混凝土力学性能的改善效果显著。
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