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【摘 要】阐述了在建筑砂浆或混凝土中加入聚丙烯纤维后可改善砂浆、混凝土的抗裂、抗渗、抗冲击、抗冻性能和混凝土的高温抗爆性能等的优越性，并通过工程实例，说明其应用效果。
【关键词】聚丙烯纤维；防渗抗裂；纤维混凝土；纤维砂浆
Application of polypropylene fiber in structure impermeable crack engineering
Luan Fei, Tian Fang-sheng
(Power Distribution Engineering Company Transmission Branch Kunming Yunnan Kunming 650216)
【Abstract】The article described mortar or concrete in the construction of polypropylene fibers added to improve after the mortar, concrete cracking, permeability, impact resistance, frost resistance and concrete advantages such as high temperature antiknock performance, and through engineering examples , illustrate the application of results.
【Key words】Polypropylene fiber; Impermeable crack; Fiber reinforced concrete; Fiber mortar
1. 引言
上世纪8O年代以来，聚丙烯纤维混凝土在国外得到了广泛的研究和应用。我国近年来对聚丙烯纤维混凝土也进行了大量的试验研究，并在工程中根据研究成果得到了积极应用。聚丙烯纤维是由聚丙烯合成的一束束交互织成的纤维网，加入混凝土中搅拌受到骨料的冲击，就会张开，成为一根根单独的纤维，均匀分布于混凝土中，使混凝土的整体性能得到改善，较大程度改善混凝土的抗裂、抗渗、抗冲击、抗冻性能及混凝土的高温抗爆性能。将聚丙烯砂浆和混凝土应用于建筑工程中，可取得较好的效果。
2. 聚丙烯纤维的特性
2.1 改善混凝土的抗裂性
2.1.1 我国著名专家王铁梦教授认为，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；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为最多。
2.1.2 对于第三种裂缝，尤其是塑性收缩裂缝，单靠构造钢筋是难以奏效的，因为钢筋难以密布，而聚丙烯纤维可弥补这方面不足，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，可以迅速轻易地与混凝土材料混合，分布均匀而细密。
2.1.3 聚丙烯纤维在控制混凝土的塑性收缩裂缝上的主要作用有：阻滞塑性收缩裂缝的产生和限制裂缝的发展。混凝土的塑l生FF裂主要发生于混凝土硬化之前，特别是混凝土浇注后4-5 h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，从而引起混凝土内部塑性裂缝的产生。而掺入聚丙烯纤维后，由于聚丙烯纤维的乱向分布形式，可有效阻碍骨料的离析；无数的纤维丝在混凝土内部分布均匀细密，起到类似筛网的作用，减缓了粗粒料快速失水所产生的裂缝。延缓了塑陛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发展。
2.2 改善混凝土的抗渗性。
在混凝土中掺入聚丙烯纤维，可有效地抑制混凝土早期干缩裂缝及离析裂缝的产生和发展，减少混凝土的收缩裂缝，尤其是有效抑制了连通裂缝的产生；另外，均匀分布在混凝土中彼此相粘连的大量聚丙烯纤维起了“承托”骨料的作用，降低了混凝土表面的泌水与集料的离析，从而使混凝土中直径为50-100 um和大于100 um的孔隙的含量大大降低，一般来说，只有100 um以上的的孔隙才对抗渗性有害，小于5O um的孔隙的数量的多少可以反映出凝胶体数量的多少，水化产物多，则抗渗性好，由此可见掺入聚丙烯纤维后由于有效地降低了混凝土的孔隙率，避免了连通毛细孔的形成，因而对于普通混凝土而言，提高了混凝土的抗渗性能。
2.3 提高混凝土的抗冲击韧性。
由于纤维细微，故表面积大，每千克聚丙烯纤维连起来的总长度可绕地球1O多圈，若分布在1 m。混凝土中，则可使每cm3的混凝土中有近2O多条纤维丝，故能在混凝土内部构成一种均匀的乱向支撑体系，这种均匀的乱向支撑体系，有助于提高混凝土受冲击时动能的吸收。在混凝土受冲击荷载作用时，纤维可以吸收冲击荷载所产生的动能，从而提高混凝土的抗冲性能。
2.4 可提高混凝土的抗冻性能。
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。按混凝土抗冻试验法，经25次反复冻融，无分层与龟裂等现象产生。实践及研究表明，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的手段。
2.5 改善高性能混凝土高温爆裂性能。
高性能混凝土具有较高的密实度，这一特性有利于提高建筑物的耐久性，但不利于建筑物的防火。因为一旦建筑物发生火灾，致密的混凝土将水蒸气和热量无法排出，从而引起保护层爆裂剥落，构件强度降低，严重的则会引起建筑物的倒塌，而若在高性能混凝土中掺入聚丙烯纤维，由于聚丙烯纤维混凝土在耐火性能方面所具有的特性，即当温度超过了聚丙烯纤维的熔点165oc时，混凝土的聚丙烯纤维熔化挥发逸出，并在混凝土中留下7#R当于纤维所占体积的孔道，而聚丙烯纤维由于能均匀乱向分布在混凝土中，因此所留下的孔道也是均匀分布在构件中，这对于由于温度升高所产生的水蒸气和热量的排出都是很有利的，因此亦改善了高性能混凝土的耐高温性能。
3. 聚丙烯纤维在建筑工程中的应用
3.1 聚丙烯纤维砂浆
3.1.1 墙体砂浆面层由于温差、应力等变化引起的收缩龟裂现象，不仅严重影响建筑物观感质量，而且极易造成墙面的渗漏，利用聚丙烯纤维的抗拉性能可以改善砂浆面层抗拉强度不足的缺陷。聚丙烯纤维砂浆可有效地防止墙体抹灰龟裂现象的产生。
3.1.2 适用于各类涂料的基层。外墙涂料对砂浆基层提出了更高的要求，纤维砂浆因具有良好的抗裂、抗冲击及抗冻能力，可极大地改善其工程技术特性，满足涂料施工工艺上的各项要求并从根本上保证其施工质量。
3.1.3 能最大限度地弥补新型轻质墙体材料推广应用的技术缺陷。各类轻质节能墙体材料均不同程度地存在砂浆面层开裂和抗渗性能不足的缺陷，影响了其推广应用的价值。在使用这些墙体材料的同时，配套使用纤维砂浆作为抹灰面层，可充分弥补其性能缺陷，有利于保证工程质量。
3.1.4 有利于保证饰面砖面层施工质量。采用聚丙烯纤维砂浆做基层，由于其开裂现象的减少或者基本没有，保证了饰面砖粘结强度，防止砖缝开裂和空鼓等现象的发生。
3.1.5 可部分或全部代替钢丝网或钢丝挂网构造作用。由于聚丙烯纤维材料在水泥基体中的物理配筋作用，在一定程度上可代替钢丝网或钢丝挂网，至少可以部分代替。
【关键词】聚丙烯纤维；防渗抗裂；纤维混凝土；纤维砂浆
Application of polypropylene fiber in structure impermeable crack engineering
Luan Fei, Tian Fang-sheng
(Power Distribution Engineering Company Transmission Branch Kunming Yunnan Kunming 650216)
【Abstract】The article described mortar or concrete in the construction of polypropylene fibers added to improve after the mortar, concrete cracking, permeability, impact resistance, frost resistance and concrete advantages such as high temperature antiknock performance, and through engineering examples , illustrate the application of results.
【Key words】Polypropylene fiber; Impermeable crack; Fiber reinforced concrete; Fiber mortar
1. 引言
上世纪8O年代以来，聚丙烯纤维混凝土在国外得到了广泛的研究和应用。我国近年来对聚丙烯纤维混凝土也进行了大量的试验研究，并在工程中根据研究成果得到了积极应用。聚丙烯纤维是由聚丙烯合成的一束束交互织成的纤维网，加入混凝土中搅拌受到骨料的冲击，就会张开，成为一根根单独的纤维，均匀分布于混凝土中，使混凝土的整体性能得到改善，较大程度改善混凝土的抗裂、抗渗、抗冲击、抗冻性能及混凝土的高温抗爆性能。将聚丙烯砂浆和混凝土应用于建筑工程中，可取得较好的效果。
2. 聚丙烯纤维的特性
2.1 改善混凝土的抗裂性
2.1.1 我国著名专家王铁梦教授认为，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；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为最多。
2.1.2 对于第三种裂缝，尤其是塑性收缩裂缝，单靠构造钢筋是难以奏效的，因为钢筋难以密布，而聚丙烯纤维可弥补这方面不足，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，可以迅速轻易地与混凝土材料混合，分布均匀而细密。
2.1.3 聚丙烯纤维在控制混凝土的塑性收缩裂缝上的主要作用有：阻滞塑性收缩裂缝的产生和限制裂缝的发展。混凝土的塑l生FF裂主要发生于混凝土硬化之前，特别是混凝土浇注后4-5 h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，从而引起混凝土内部塑性裂缝的产生。而掺入聚丙烯纤维后，由于聚丙烯纤维的乱向分布形式，可有效阻碍骨料的离析；无数的纤维丝在混凝土内部分布均匀细密，起到类似筛网的作用，减缓了粗粒料快速失水所产生的裂缝。延缓了塑陛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发展。
2.2 改善混凝土的抗渗性。
在混凝土中掺入聚丙烯纤维，可有效地抑制混凝土早期干缩裂缝及离析裂缝的产生和发展，减少混凝土的收缩裂缝，尤其是有效抑制了连通裂缝的产生；另外，均匀分布在混凝土中彼此相粘连的大量聚丙烯纤维起了“承托”骨料的作用，降低了混凝土表面的泌水与集料的离析，从而使混凝土中直径为50-100 um和大于100 um的孔隙的含量大大降低，一般来说，只有100 um以上的的孔隙才对抗渗性有害，小于5O um的孔隙的数量的多少可以反映出凝胶体数量的多少，水化产物多，则抗渗性好，由此可见掺入聚丙烯纤维后由于有效地降低了混凝土的孔隙率，避免了连通毛细孔的形成，因而对于普通混凝土而言，提高了混凝土的抗渗性能。
2.3 提高混凝土的抗冲击韧性。
由于纤维细微，故表面积大，每千克聚丙烯纤维连起来的总长度可绕地球1O多圈，若分布在1 m。混凝土中，则可使每cm3的混凝土中有近2O多条纤维丝，故能在混凝土内部构成一种均匀的乱向支撑体系，这种均匀的乱向支撑体系，有助于提高混凝土受冲击时动能的吸收。在混凝土受冲击荷载作用时，纤维可以吸收冲击荷载所产生的动能，从而提高混凝土的抗冲性能。
2.4 可提高混凝土的抗冻性能。
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。按混凝土抗冻试验法，经25次反复冻融，无分层与龟裂等现象产生。实践及研究表明，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的手段。
2.5 改善高性能混凝土高温爆裂性能。
高性能混凝土具有较高的密实度，这一特性有利于提高建筑物的耐久性，但不利于建筑物的防火。因为一旦建筑物发生火灾，致密的混凝土将水蒸气和热量无法排出，从而引起保护层爆裂剥落，构件强度降低，严重的则会引起建筑物的倒塌，而若在高性能混凝土中掺入聚丙烯纤维，由于聚丙烯纤维混凝土在耐火性能方面所具有的特性，即当温度超过了聚丙烯纤维的熔点165oc时，混凝土的聚丙烯纤维熔化挥发逸出，并在混凝土中留下7#R当于纤维所占体积的孔道，而聚丙烯纤维由于能均匀乱向分布在混凝土中，因此所留下的孔道也是均匀分布在构件中，这对于由于温度升高所产生的水蒸气和热量的排出都是很有利的，因此亦改善了高性能混凝土的耐高温性能。
3. 聚丙烯纤维在建筑工程中的应用
3.1 聚丙烯纤维砂浆
3.1.1 墙体砂浆面层由于温差、应力等变化引起的收缩龟裂现象，不仅严重影响建筑物观感质量，而且极易造成墙面的渗漏，利用聚丙烯纤维的抗拉性能可以改善砂浆面层抗拉强度不足的缺陷。聚丙烯纤维砂浆可有效地防止墙体抹灰龟裂现象的产生。
3.1.2 适用于各类涂料的基层。外墙涂料对砂浆基层提出了更高的要求，纤维砂浆因具有良好的抗裂、抗冲击及抗冻能力，可极大地改善其工程技术特性，满足涂料施工工艺上的各项要求并从根本上保证其施工质量。
3.1.3 能最大限度地弥补新型轻质墙体材料推广应用的技术缺陷。各类轻质节能墙体材料均不同程度地存在砂浆面层开裂和抗渗性能不足的缺陷，影响了其推广应用的价值。在使用这些墙体材料的同时，配套使用纤维砂浆作为抹灰面层，可充分弥补其性能缺陷，有利于保证工程质量。
3.1.4 有利于保证饰面砖面层施工质量。采用聚丙烯纤维砂浆做基层，由于其开裂现象的减少或者基本没有，保证了饰面砖粘结强度，防止砖缝开裂和空鼓等现象的发生。
3.1.5 可部分或全部代替钢丝网或钢丝挂网构造作用。由于聚丙烯纤维材料在水泥基体中的物理配筋作用，在一定程度上可代替钢丝网或钢丝挂网，至少可以部分代替。