普通的聚丙烯纖維耐老化性能差，混凝土攪拌易結(jié)成團，只有經(jīng)過改性處理的纖維，才能與水泥基材共同工作，在混凝土工程中應(yīng)用。早期大多采用聚丙烯膜裂纖維，20世紀80年代初，美國成功開發(fā)出單絲聚丙烯纖維，由于成本低，以及改善混凝土性能效果顯著，而廣泛用在地下工程防水、工業(yè)與民用建筑屋面、地面以及公路、橋梁工程。我國自20 紀90年代中期開始，已有數(shù)以千計的工程采用聚丙烯纖維混凝土，如廣州新中國大廈、重慶世界貿(mào)易中心、北京亞運村、武漢長江大橋、三峽工程等并取得顯著成效。
1 聚丙烯纖維混凝土的特性
混凝土的極限拉伸率低，一般為0.01%～0.20%，而聚丙烯纖維的拉伸率高達15%～18%，均勻散布于混凝土中的聚丙烯單絲纖維，不僅阻止了骨料的下沉，改善和易性及泌水，減少離析，而且有效地承受因混凝土收縮而產(chǎn)生的拉應(yīng)變，延緩或阻止混凝土內(nèi)部微裂縫及表面宏觀裂縫的發(fā)生發(fā)展，提高混凝土的抗?jié)B性。聚丙烯纖維混凝土受沖擊荷載作用時，阻止混凝土裂縫的擴展，提高混凝土的抗沖擊性、抗凍性、抗碳化性能等。
1.1 物理性能
1) 抗收縮性 抗收縮性是聚丙烯纖維應(yīng)用于混凝土中最為主要的性能，有資料表明，摻入體積摻率為1%左右的聚丙烯膜裂纖維，可使混凝土的收縮率降低約75%。
2) 抗?jié)B性 根據(jù)國家建筑材料測試中心測試結(jié)果，0.05%摻量的聚丙烯纖維混凝土在1.2MPa 的水壓作用下，與同強度(28d齡期) 未摻聚丙烯纖維混凝土比較，抗?jié)B性能提高70%。
3) 耐火性 最近的耐火試驗表明，在混凝土中摻入低熔點纖維(直徑0.1mm，長12cm，摻量4kg/m3) 具有良好的耐火前景，這樣的纖維混凝土柱經(jīng)過標準耐火試驗幾乎觀察不到破壞，說明低熔點纖維能防止混凝土爆裂。
4) 和易性 在混凝土中摻入體積率在0.05%～0.07%的聚丙烯纖維，可有效地抑制混凝土拌合物的離析與泌水，改善混凝土的和易性。
1.2 力學(xué)性能
1) 抗壓及抗拉強度 聚丙烯纖維混凝土抗壓及抗拉強度與普通混凝土接近。
2) 抗彎強度 摻入體積率為l %左右的聚丙烯膜裂纖維后，砂漿或混凝土抗彎強度的提高不超過25 % ，但破壞前有很高的變形能力。
3) 抗沖擊性 國家建筑材料測試中心試驗結(jié)果表明，摻有0.05%與0.1%纖維的砂漿的抗沖擊強度與素砂漿比較分別提高17.7%與25.8%。
4) 抗疲勞性 抗疲勞試驗試件施荷速率為20次循環(huán)/S，經(jīng)過200萬次循環(huán)后，素混凝土可承受的最大應(yīng)力為其抗折強度的50%，0.3%摻量的纖維混凝土可承受的最大應(yīng)力則為其抗折強度的65%。
1.3 耐久性能
1) 抗凍融性 國家建筑材料測試中心采用GBJ 82-1985對兩種體積摻率聚丙烯纖維混凝土的抗凍性能進行了測試， 試體尺寸100×100×100mm，齡期28d，以最冷月平均氣溫為-5～0 ℃地區(qū)為例，抗凍標號為100- 50，測試觀察50次凍融循環(huán)后混凝土硬化抗壓強度的變化率。測試結(jié)果表明:加人聚丙烯纖維混凝土后可以有效地提高混凝土的抗凍能力。
2) 抗碳化及抗堿骨料反應(yīng)性 聚丙烯纖維混凝土抗碳化及抗堿骨料反應(yīng)性主要是通過減少混凝土內(nèi)部的各種裂縫，以提高混凝土的密實度的途徑實現(xiàn)的。
2 聚丙烯纖維混凝土的應(yīng)用
2.1 建筑工程
聚丙烯纖維混凝土用于現(xiàn)場澆筑地下室底板、側(cè)墻、頂板、屋面、水池等自防水混凝土及高層建筑基礎(chǔ)大體積混凝土、轉(zhuǎn)換層的梁板等超寬、超厚、超大混凝土構(gòu)件。混凝土和易性好，并有助于提高自防水混凝土的抗?jié)B、防裂及抗凍性，有效解決大體積混凝土因溫度應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫。
2.2 土木工程和水利工程
摻有聚丙烯纖維的混凝土路面、橋梁板面、水庫大壩及港灣、渡槽等，其綜合性能如抗折、抗裂、抗疲勞、耐磨損性、耐海水侵蝕性等各項指標均優(yōu)于普通混凝土工程，特別是在交通量大、車輛通行頻繁的條件下，聚丙烯纖維的抗疲勞性能表現(xiàn)更為突出，在氣候變化劇烈、凍融頻繁的條件下，聚丙烯纖維混凝土的抗凍融性能更能得到充分體現(xiàn)。
2.3 預(yù)制混凝土制品
聚丙烯纖維混凝土用于鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件，水泥制品(管、砌塊等) 可明顯提高外觀質(zhì)量，有助于防止與減少預(yù)制構(gòu)件表面裂縫，減少缺邊掉角，并可增加其抗?jié)B性，防止鋼筋銹蝕。
2.4 預(yù)拌混凝土
摻有聚丙烯纖維的預(yù)拌混凝土能明顯改善混凝土的和易性，減少泌水，防止商品混凝土產(chǎn)生塑性裂縫。聚丙烯纖維在混凝土中能與任何化學(xué)外加劑配制成泵送及其它高性能混凝土。高性能混凝土以其高強度、大流動性、優(yōu)異的耐久性能廣泛應(yīng)用于高層建筑，大跨度橋梁等。采用聚丙烯纖維復(fù)合的途徑能有效地提高高性能混凝土的韌性、抗裂性及延性。
3 應(yīng)用實例
3.1 在高層建筑轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)的應(yīng)用
濟南東興商住樓是一座大底盤雙塔樓建筑，總建筑面積88755m2，高99. 9m(最高處111.7m)，地下3層，地上30層。地上1至4層為商業(yè)用房，地上5至30層為住宅，雙塔樓剪力墻結(jié)構(gòu)，第4 層為轉(zhuǎn)換層，轉(zhuǎn)換層大梁截面尺寸有950mm×2500mm、1000mm×2500mm、1150mm×2800mm三種，轉(zhuǎn)換層現(xiàn)澆樓板厚150mm，轉(zhuǎn)換層為C50高強混凝土，轉(zhuǎn)換層的施工時間為2001年8月初。
高強混凝土存在受壓時高度脆性及大體積高強混凝土的大面積開裂等缺陷，使得高強混凝土的優(yōu)越性得不到充分發(fā)揮，為此進行了抗裂方案的優(yōu)越選擇，最終決定在轉(zhuǎn)換層C50高強混凝土中摻入濟南產(chǎn)改性聚丙烯纖維(長度15～19mm，抗拉強度580～780MPa，彈性模量370MPa及NF-2高效減水劑，每1m3混凝土中摻入0.9kg聚丙烯纖維。本工程轉(zhuǎn)換層混凝土經(jīng)檢測質(zhì)量優(yōu)良，未發(fā)現(xiàn)可見裂縫，28d抗壓強度即達到56.7MPa，由此表明在深梁和大面積樓板的混凝土裂縫控制上，在混凝土材料中適量摻入聚丙烯纖維是一種有效途徑。
3.2 在混凝土路面工程中的應(yīng)用
平頂山市平東線姚孟段，路面寬12m，屬于廠區(qū)和村鎮(zhèn)過街路段。原為瀝青路面，由于交通量大，超載嚴重，造成路面損壞嚴重。雖經(jīng)多次維修，使用效果未能得到根本改善，社會影響較大。為此，平頂山市公路局于2001年決定對該路面進行大修，在接近市區(qū)的柏樓段試驗性鋪設(shè)了200m長的聚丙烯纖維混凝土路面，試驗段寬9m， 分兩段施工，各長100mm，其中一段采用全摻纖維混凝土，路面厚度減薄為18cm，另一段采用素混凝土與纖維混凝土復(fù)合路面，路面總厚24cm，表層8cm摻入聚丙烯纖維，其下層仍采用普通水泥混凝土，聚丙烯纖維采用美國纖維網(wǎng)公司生產(chǎn)的聚丙烯合成纖維，纖維長度1.8cm，每1m3凝土中加入0.9kg成品聚丙烯纖維。通過對試驗路二年通車試驗的調(diào)查分析，無明顯斷板、裂縫、錯臺等現(xiàn)象，使用效果良好。采用纖維混凝土造價比普通混凝土雖有增加，但它相對養(yǎng)生期短，使用壽命長，養(yǎng)護工作量大為減少，方便行車，與鋼筋混凝土路面相比，造價每千米節(jié)約28萬元。綜合來看，使用纖維混凝土可以獲得較好的經(jīng)濟效益和社會效益。
4 結(jié)語
聚丙烯纖維混凝土的綜合性能優(yōu)于普通混凝土，具有施工方法簡單，安全無害，質(zhì)量性能可靠的特點，尤其適用于剛性防水混凝土、大體積混凝土、高強混凝土等，具有明顯的技術(shù)、經(jīng)濟優(yōu)勢。由于聚丙烯纖維初期投入成本略高，當(dāng)前，只用于重點工程以及特殊工程的重點部位。隨著聚丙烯單絲纖維逐步國產(chǎn)化，建筑技術(shù)不斷進步，在水利、工業(yè)與民用建筑、道橋等領(lǐng)域的應(yīng)用必將越來越廣泛。
參考文獻
1 龔益等，杜拉纖維在土建工程中的應(yīng)用，北京，機械工業(yè)出版社，2002.10.
