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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流杜拉纤维.精品文档.1、问：什么是杜拉纤维？其材质与特性如何？答：杜拉纤维的英文原名为；Durafiber，DURA是Durability的缩写，其意为“耐久”，故可将杜拉纤维理解为耐久的合成纤维。此种纤维是美国所产混凝土专用纤维的一个品牌，在北美、澳洲以及亚洲均得到较广泛的应用。有人以为杜拉纤维是纤维的一种类型，是因为杜拉纤维进入我国工程界比较早，而且工程较多，影响较广，误传而已。杜拉纤维是由加有抗老化剂的等规聚丙烯树脂经热熔、拉丝、表面涂复、短切等工序制成的，其主要特点是：比重小（0.91）、抗拉强度高（270Mpa）、弹性模量低（3.8
2、Gpa）；抗老化性好；耐化学侵蚀（抗碱与抗酸性均好）；在水中立即分散成为单丝，不结团；与水泥浆粘结性好；保水率低（0.1%）。杜拉纤维的外观为切成一定长度的白色纤维束，每一束中有几百根单丝纤维，每根单丝纤维圆形截面，直径为48微米。目前可提供的杜拉纤维产品有三种长度规格，长度为5mm与10mm的纤维主要用于素浆或砂浆；长度为19mm的主要用于混凝土。2、问：杜拉纤维掺入于混凝土中起什么作用？其作用原理如何？答：杜拉纤维掺入于混凝土中可以起到以下四方面的作用：保证混凝土的均质性：通常混凝土在浇灌后会发生离析现象，即比重较大的骨料下沉与水泥砂浆有所分离，同时混凝土表面出现析水，因而降低了混凝土的均
3、质性，使混凝土上、下部位的性能存在一定的差异，严重时还会使混凝土出现裂缝（即所谓“沉降裂缝”）。当在混凝土中掺加适量杜拉纤维后，均匀分布于混凝土中的纤维可以起到承托作用，阻止上述离析现象的发生，从而保证混凝土的均质性。减少混凝土的收缩裂缝，提高混凝土的抗渗性与耐久性：混凝土在浇灌后的24小时内，若其表面暴露于大气中，因为气候干燥或刮风等原因会使混凝土表面失水较多，从而发生塑性收缩并出现裂缝；混凝土在硬化后，如果周围环境湿度较低，则会因为失水而引起干燥收缩并出现干缩裂缝。在上述两种情况下混凝土之所以会出现裂缝，主要是由于混凝土内部因为收缩而出现局部的拉应变，当拉应变超过其极限应变值时，裂缝就会不
4、可避免地产生。当有大量的单丝纤维均匀地分布于混凝土当中时，即可承受因混凝土收缩而产生的拉应变，延缓或阻止混凝土出现裂缝。由于杜拉纤维在混凝土内分布均匀，产生显著的阻裂效应，所以能提高混凝土的抗渗性、耐蚀性与抗冻性。降低混凝土的脆性：由于杜拉纤维的弹性模量低于混凝土，也即其极限拉伸率高于混凝土，故在动荷载与冲击荷载作用下可吸收能量，从而提高了混凝土的变形能力，并相应地降低了混凝土的脆性。这从掺有杜拉纤维的混凝土在受弯时韧性的提高可以得到佐证。混凝土的脆性是其与生俱来的弱点，降低混凝土脆性具有十分重要的工程价值。提高混凝土的耐火性：高强混凝土具有相当高的密实度，在火焰中因混凝土内部的自由水与分解的
5、化学水所形成的水汽难于溢出，而常导致混凝土构件的爆裂。当混凝土内含有大量均匀分布的杜拉纤维单丝时，在火焰中因纤维的熔化（其熔点为165）而形成水汽可由混凝土内部溢出的通道，防止构件在火灾中发生爆裂。3、问：杜拉纤维在混凝土中的适宜掺量是多少？答：杜拉纤维能够在混凝土中发挥其作用，很大程度上取决于纤维单丝在混凝土中的数量及其均匀分布。由于杜拉纤维的表面覆有专门的膜层，可使数以千万计的单丝纤维在混凝土中非常均匀地分布。为此，在一般情况下，杜拉纤维在混凝土中的掺量不必太高，1m3混凝土中掺加0.8-1.2kg即可。设取杜拉纤维的掺量为1m3混凝土加入0.9kg，则1m3混凝土中单丝纤维的数量即可达到
6、2900多万根。4、问：是否要用专门的搅拌机来拌制掺有杜拉纤维的混凝土？能否在商品混凝土中掺加杜拉纤维？答：不必使用特殊的设备。以建筑工地上常用的强制式混凝土搅拌机即可制备掺有杜拉纤维的混凝土。为了确保纤维在混凝土中搅拌均匀，可以适当延长搅拌时间。一种做法是先按常规拌制成混凝土，然后在不停机的情况下，使已称量好的杜拉纤维加入混凝土中，继续搅拌4-5分钟即可，使杜拉纤维成为一根根的单丝均匀分布于混凝土拌合料中。在实际工程中更多采用的方法，是直接将杜拉纤维与砂石物料一起投入搅拌机中进行搅拌，效果更好。在混凝土搅拌站内可制备掺有杜拉纤维的商品混凝土。可以从搅拌设备加料平台上的加料口处以人工方式直接投
7、入称量好的杜拉纤维。虽然杜拉纤维的容重只有0.91，但实际操作中表明在投料时不会产生飞扬现象。杜拉纤维加入于混凝土中会使混凝土的塌落度略有下降，不过并不影响混凝土的工作性，也不影响混凝土塌落度的经时变化（混凝土塌落度的经时变化主要取决于所用的减水剂）。5、问：在混凝土中掺加膨胀剂与掺加杜拉纤维均可达到防裂抗渗的目的，二者的作用效果有何不同？答：在混凝土中掺加膨胀剂或杜拉纤维均可达到防裂抗渗之目的。但是二者因作用机制不同，所以在使用效果上也有一定的差异。在混凝土中掺入适量膨胀剂，主要是通过化学反应生成钙矾石（C3A3CaSO432H2O）晶体或氢氧化钙（Ca(OH)2）晶体，使混凝土发生膨胀以补
8、偿其收缩，从而减少或阻止混凝土裂缝之产生。但是掺有膨胀剂的混凝土只有在潮湿环境中才能获得较好的防裂抗渗效果，若处于干燥环境中则可能不见效甚至适得其反。此外，如果混凝土中掺有硫铝酸盐类膨胀剂，若温度（包括水化热和其他原因）超过70时，更会因为有可能生成二次钙矾石而导致混凝土的开裂。在混凝土中掺加少量杜拉纤维，籍助于物理与力学作用以减少或阻止混凝土裂缝的产生，不论在潮湿或干燥环境中均能获得很好的防裂抗渗效果，即使当温度超过70时也不会产生负面影响。此外，掺加杜拉纤维还有助于降低混凝土的脆性，提高高强混凝土的耐久性，而膨胀剂在混凝土则不会有这样的作用效果。6、问：在混凝土中掺加杜拉纤维的同时，能否适
9、当减少混凝土的单方水泥用量？答：在混凝土中掺加体积率为0.050.20%（相当于1m3混凝土中的掺量为0.461.8kg）的杜拉纤维，无助于提高混凝土的抗压、抗拉与抗弯强度。这主要是由于杜拉纤维的弹性模量较低，且体积率太小之故，为此，决不能减少混凝土的单方水泥用量，否则将会降低混凝土的强度。7、问：在钢筋混凝土结构或构件中掺加杜拉纤维，是否有可能适当降低钢筋的配筋率？答：杜拉纤维在钢筋混凝土结构或构件中只起次要筋材的作用，即主要用以减少结构或构件之裂缝，并降低它们的脆性，决不能因为掺加杜拉纤维而降低钢筋的配筋率，否则将会给工程带来严重的后果。8、问：在有些混凝土工程（如路面工程）中能否用杜拉纤
10、维代替非承力的焊接钢筋网片？二者的使用效果有何不同？答：有些混凝土工程（以路面工程居多），为减少或防止非结构性裂缝的产生，往往在混凝土中加有焊接钢筋网片（简称“钢网”）。但是在实际工程操作中很难保证钢筋网片的正确定位，通常只能放置在混凝土结构的底部，所以无助于减少与防止非结构裂缝的产生，只是在混凝土发生龟裂后起到一定的拉紧作用。实践表明，在施工工程中配置钢网费时、费工，也不够安全。近年来国外的经验，大量原先使用钢网的混凝土工程均已由杜拉纤维取而代之，其施工的方便性和最终表现的阻裂效果均显著优于钢网。从理论上解释，这主要是因为大量的单丝纤维均匀分布于混凝土的各个部位中，可以充分发挥其阻裂效应，而
11、呈二维排列的钢网只能在局部发挥有限的作用。9、问：同样都是纤维，杜拉纤维与玻璃纤维在混凝土工程中的性能对比如何？答：因为水泥碱性强烈，很多纤维都无法抵抗。以玻璃纤维为例，硅酸盐水泥的水化产物对中碱与无碱玻璃纤维有强烈的侵蚀，主要是水泥石液相中的Ca(OH)2会使玻璃纤维的硅氧键发生断裂，SiO2与Ca(OH)2结合，反应生成低钙的水化硫酸钙。这种反应可以进行到全部SiO2被消耗殆尽而终止，因而玻璃纤维的抗拉强度随之大幅度下降，直至失去增强作用，非但如此，在玻璃纤维束内生成的Ca(OH)2结晶也会损伤纤维使其逐渐失去韧性而变脆。即使是成分中含有一定量ZrO2（氧化锆）抗碱玻璃纤维在硅酸盐水泥基材
12、中仍会受到水泥水化物的侵蚀，只是其侵蚀速率有所减缓。如果使用低碱水泥，则不仅成本高，而且对结构中的钢筋也有不利影响。与玻璃纤维相比，杜拉纤维在pH值等于2和pH值等于14的溶液中均无变化，足见其化学性能的稳定。这种稳定性决定了杜拉纤维的优势地位。在施工搅拌过程中玻璃纤维容易结团，操作不当还会造成一定的人身危害，杜拉纤维则没有这样的问题。此外，玻璃纤维直径较大，兼之其容重大约相当于杜拉纤维的2.5倍，在同等重量的条件下杜拉纤维的根数远远超过玻璃纤维，因此可以更好地发挥阻裂、防渗、抗冻融的作用。10、问：在混凝土工程中能否将杜拉纤维与其它添加剂或者复合材料共同使用？答：高性能新材料的出现和复合化的
13、发展趋势是技术进步的标志。复合化是各种材料发展的主要途径，混凝土当然也不例外。近代的各种增强混凝土，掺加混合材料和各种外加剂，都是用多种材料复合来改善性能，以达到增强、耐久、经济的目的。复合化带来的超叠效应，更是高性能混凝土获得高性能的主要原因。杜拉纤维具有高强的抗老化能力，其化学稳定性使其能够在混凝土中长期保持良好的工作性能，并且不会与任何其它材料发生功能性冲突。可以肯定地说，将杜拉纤维与其它材料共同使用不会发生冲突，其理由在于：杜拉纤维在混凝土当中的作用是以物理方式而不是以化学方式表现的。11、问：杜拉纤维喷射混凝土有何特点？如何配比？答：在喷射混凝土中掺入杜拉纤维，除具备喷射混凝土抗压、
14、抗拉、抗剪、抗弯、粘结强度高的优点外，还具有以下特点：较好的抗裂、阻裂性能；较好的抗冲击性能；较好的耐磨、耐腐蚀性能；较好的抗渗、耐腐蚀性能；较好的抗疲劳和抗碎裂性能；在施工过程中，由于杜拉纤维能够提高混凝土材料的粘聚性，因此可以大大降低回弹率。由于以上优良性能，可以广泛应用于工业及民用建筑的楼地面、公路路面、预制构件、水利工程、边坡防护、蓄水池、机场跑道和停机坪、人防工程、隧道以及各种构筑物的加固补强和保护。材料选用：水泥：不低于425#硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥；砂：应选用中砂，细度模数大于2.5；石子：卵石或碎石均可，以卵石为好，最大粒径不宜大于20mm，且不得含有活性二氧化硅材料杜拉纤
15、维：3/4”(19mm)，材料配合比可以采用：水泥:砂:石子=1:2:2；速凝剂掺量（占水泥比重）3%；杜拉纤掺量：0.6-0.9kg/m312、问：杜拉纤维适合用于哪些类型的混凝土工程？从经济角度考虑，在混凝土工程中推广使用杜拉纤维是否划算？答：杜拉纤维是一种具有高科技含量的建筑材料，其推广应用从本质上说就是新技术的扩散问题。表面上看，在工程中采用杜拉纤维必定引起成本的增加，但是如果由于它的应用所带来的仅仅是“成本的增加”，那就无法解释这些材料何以在发达国家得到广泛应用的事实。实际上，应用杜拉纤维不仅可以提高工程质量，延长工程部位的使用寿命，降低远期的维护成本，也能在施工过程中减少浪费、避免
16、由于返工修补裂缝而带来的人工以及材料的损失。例如，在喷射混凝土施工中，采用杜拉纤维可以明显减少由于回弹造成的损失。原则上说，杜拉纤维适用于所有类型的混凝土工程。由于它可以极为有效地控制混凝土（砂浆）塑性收缩、干缩、温度变化等因素引起的微裂纹，提高混凝土的抗渗性能、抗冲击以及抗振抖能力，因此被大量使用于地下工程防水、工业民用建筑的结构、基础、屋面、墙体、地坪、水池、道路和桥梁工程中。值得提起注意的是，各类高层建筑大跨度、大体积的建筑结构对混凝土技术提出了更高的要求。高强混凝土的作用大大提高了混凝土及钢筋混凝土构件的承载力，并能减少截面的尺寸，其应用已经越来越普遍。但高强混凝土受压时的高度脆性及大
17、体积高强混凝土的大面积开裂，影响了高强混凝土更广泛的使用。杜拉纤维这类微细纤维能够有效的改善高强混凝土的性能，提高混凝土的抗裂性及延性，便于高强混凝土更方便、更广泛地应用到工程中去。广州新中国大厦、重庆世界贸易中心、积嘉大厦、北京蓝海洋水上世界等工程的成功应用均说明了这一点。13、问：杜拉纤维在国内都做过那些工程？答：杜拉纤维现在已经在全国20多个省、市、自治区的几百个工程的诸多部位中成功地得到了应用，并且取得了较好的工程效果。在各类建筑工程的地下室、底板、侧墙、转换梁、天面、楼板、钢管混凝土柱、超大型柱、超大型梁、防辐墙、深基坑支护、内外墙抹灰、化污池、储水池、游泳池、垃圾处理场、地坪、停车
18、场、仓库、厂房、设备基座、管道、隧道、水渠、堤防、桥梁及立交桥的铺装层、高速公路收费站、码头等需要抗裂、抗渗、抗冲击、耐磨、抗冻、抗震动的混凝土中都有应用。不少工程由于采用了杜拉纤维，解决了工程中的难题，评为优质工程的比比皆是，受到了广大客户的欢迎。总结工程经验的文章也有许多。不少大发展商、大设计院、大施工单位已经将杜拉纤维列为必用的混凝土外加材料。14、问：杜拉纤维混凝土/砂浆的设计和施工有没有规范？答：杜拉纤维混凝土是一种合成纤维混凝土，合成纤维在混凝土中的应用对于我国工程界来说仍然是一个较新的领域，国家对合成纤维混凝土的规范性文件正在组织编写制定中。一般来说，新的产品往往是先实践、先试用
19、、取得数据再总结提高。由于杜拉纤维在工程中的成功应用，推动了我国合成纤维混凝土的应用推广和研究。深圳市建设局制定颁布的深圳建筑防水构造图集和广东省建设厅颁布的轻板墙体工程技术规程就已经将纤维砂浆的有关内容写入规范性文件中，对杜拉纤维以至合成纤维的应用推广做了肯定。纤维增强混凝土在中国起步较晚。七十年代从国外引进这种技术，1986年举办了全国第一届纤维混凝土学术会议；1991年，成立了中国土木工程学会混凝土与预应力混凝土学会纤维混凝土委员会，全国性的纤维混凝土学术会议每两年召开一次。合成纤维，尤其是聚丙烯纤维在工程中得到大面积推广应用还是近几年的事情。工程中各种亟待解决的新问题，有些是要靠实践者
20、先行探索的。杜拉纤维的成功大面积推广应用，无疑对合成纤维混凝土的推广起到了先行者的作用。我们也看到，目前国产和进口的品牌越来越多，其中当然也有鱼龙混杂，但聚丙烯纤维混凝土的推广应用势在必行。目前，杜拉纤维混凝土的应用多数采用了我们的建议掺量，在试配过程中取得可靠数据后再大规模生产混凝土进行施工。另外，许多单位总结了经验，取得了各种数据，可以供大家参考。应该相信，在混凝土中加入杜拉纤维有利无弊。对目前聚丙烯纤维混凝土推广应用的认识1纤维作用的实质1.1杜拉纤维的大面积应用推广证明了合成纤维混凝土独特的作用。经过多年的推广，聚丙烯抗裂纤维-杜拉纤维（Durafiber）已经在全国20多个省、市、自
21、治区的一千多个各类工程中得到了成功的大面积应用。主要用在道路、桥梁、机场、地铁、工业及民用建筑、水利工程以及预制构件、保温材料、干粉砂浆等各个方面。如高速公路收费站特殊路段；软基层路面；大型桥梁、立交桥、高架路的铺装层、桥墩；桥梁修护；公路修补；建筑物的地下室底板、侧墙、挡土墙；露天及室内停车场、车道；飞机场停机坪、机库；上人屋面、天面；楼板、楼梯板；转换层大梁、超大型梁和柱、直线加速器防辐墙、油库底座、溢洪道闸墩、石化焦炭塔框架、风力发电风塔基座等大体积混凝土；高强混凝土钢管混凝土柱；薄壁结构；设备基座；游泳池、储水池、化污池；排污管道、通信电缆管道；网球场、篮球场；大型垃圾堆放池；核废料填
22、埋、核废料储存容器；住宅小区道路；工业及民用建筑的内外墙抹灰；室内装修；水渠、泄洪洞等冲磨混凝土；水利堤围；地铁、轻轨地下基础；隧道；涵洞、护坡；厂房、桥梁加固和修复等。其中不乏许多重要的大型工程和具有典型意义的工程，如深圳市民中心、深圳会展中心、深圳地铁、深圳游泳跳水馆、重庆朝天门广场、重庆渝海地王广场、重庆世贸中心、重庆新机场、重庆渝澳大桥、重庆黄花园大桥、重庆石板坡大桥、广州新机场、广州地铁、广州新中国大厦、广州名汇商城、广州正佳广场、京珠高速、湖北出版文化城、北京蓝海洋水上世界、南阳回龙蓄能电站、乌海灌渠等等，积累了大量的工程经验。自1999年防水专家将以杜拉纤维为代表的聚丙烯纤维写入
23、深圳建筑防水构造图集之后、广州、北京等地依据大量的工程实践数据和专家论证，在轻板墙体工程、保温工程方面采纳了杜拉纤维规格、掺量和做法，将聚丙烯纤维的使用纳入了地方技术规程。之后继续扩大的工程实践，以及其它许多品牌工程用纤维的大量推广和应用，为我国合成纤维混凝土开拓了一个良好的发展势头。在不同类型工程和不同地区气候条件下的应用实践中，杜拉纤维都取得了成功。工程用合成纤维所起作用的本质到底是什么？如何看待合成纤维所起的作用？随着目前呈现了众多品牌工程用合成纤维的开始激烈竞争时，对此问题却引出了许多疑问。部分厂商宣传纤维作用的时候存在片面性，好像只要在混凝土/砂浆中一掺加纤维，裂缝就不复存在，违背了
24、纤维发生作用的机理和忽视了具体工程的个性条件。合成纤维解决的主要对象是混凝土早期的原生裂缝，无限夸大合成纤维对裂缝的抑制作用是不对的。事实上，混凝土/砂浆掺加纤维，也只能是对非结构性裂缝的阻裂作用，不可能完全消灭裂缝。1.2聚丙烯纤维作用的实质及其综合效应微细纤维掺加在混凝土/砂浆中，以对裂缝的阻裂作用为主要表征，实际上由于低弹模的纤维掺加在相对高弹模的混凝土中，作用的实质是最大可能地降低了混凝土的脆性，从而解决了由于混凝土先天带来的某些不足方面的问题-因脆性引起的容易开裂等，对改善混凝土/砂浆内部结构起到了重要作用。这种作用不同于一般的加筋配筋，而是一种从根本上对混凝土/砂浆自身缺陷的改善。
25、其中包括有效增加混凝土的韧性；减少裂缝，提高抗渗能力；减少裂缝，延缓钢筋锈蚀；减少混凝土结构受到的化学侵蚀；增强抗冻融能力，减少混凝土结构遭受破坏；减少混凝土的泌水，使表面混凝土的质量得以改善；减少裂缝，提高耐磨性和抗冲击能力等等。所起的作用不是某几个强度指标能够体现的，而是多个指标的综合体现，尤其是混凝土耐久性。合成纤维混凝土成为国内理论界热衷研究的真正意义，也在于如何真正揭示、衡量纤维对混凝土作用的本质。正是由于我们在推广杜拉纤维过程中，揭示了其作用的实质，杜拉纤维的应用才由简单的外墙处理，逐渐转向应用于技术难度较高，抗裂、抗渗、耐磨、抗冲击、抗震要求高的许多结构性重要部位。较有代表性的有
26、：埋深23m的广州地铁公园前车站主体结构C50砼刚性自防水结构；深圳市民中心地下室底板、外墙C30S8近3万m3大规模泵送砼施工；深圳擎天华庭地上48层，总高度168m，应用于在箱式转换层的KTL托梁和环梁C50砼抗裂；深圳宝安体育馆工程混凝土总量3.5万m3，掺加杜拉纤维混凝土总量为1.7万m3，用于地下室底板、梁板、预应力梁板、挡土墙、消防水池、后浇带等，分别为C30、C35和C40砼，抗渗能力提高60-80%，取得良好的工程效果；深圳TCL工业研究大厦工程，为配合预应力混凝土结构设计的需要，在悬挑梁采用添加杜拉纤维抗裂的C60混凝土，比普通C40砼提高抗拉强度50%左右；深圳少年宫少年山
27、后花园转换层采用钢混凝土组合结构，梁柱节点复杂，含钢量大，混凝土浇捣困难，掺加杜拉纤维保证混凝土质量。广州新中国大厦C70、C80钢管混凝土柱以及600mm厚、8000m2的地下室厚筏板抗裂。河南郑州、新乡和武汉等多所医院直线加速器防辐墙抗裂。重庆、深圳、北京、武汉等地多处游泳、跳水池的抗裂、抗渗。京珠高速、广州新机场高速等大量的公路收费站耐磨、抗冲击路段。广州、深圳地铁的地下基础结构的抗裂、抗渗工程。广州、深圳、武汉等地多处超大面积地下室复杂结构的抗裂、抗渗。重庆、甘肃、江苏、黑龙江、吉林、广东、河南、江西、湖北等地的大量桥面铺装层和桥梁应力柱、箱梁应用工程。各地大量的转换层大体积混凝土抗裂
28、工程。湖南、新疆、江苏等地多处石化焦炭塔大体积框架抗裂工程等。内蒙、河南、湖南多处水利工程大体积混凝土和抗冲磨、抗渗混凝土的应用。成功应用的实例数不胜数，验证了合成纤维在混凝土中的作用，作为一种混凝土抗裂不可缺少的添加材料受到了工程界的欢迎。混凝土是工程中用量最多的材料，也是最主要的结构材料，钢筋混凝土结构已成为世界上应用最广泛的结构形式。我国目前正进行着举世空前的大规模基础建设，但是有许多混凝土结构，包括桥梁、道路、隧道、港口、大坝、建筑物等，在建期间或建成时间不长后出现可见裂缝，影响外观，影响在侵蚀环境中运行结构的耐久性，还使一些结构的使用功能受到影响，暴露出较严重的耐久性问题，寿命低于设
29、计寿命标准。只有认真解决各类混凝土结构的耐久性，才能使资源充分得到利用。尽可能延长各类建筑物的寿命，延缓因时间推移而带来的结构安全性方面的威胁，保证其正常使用，才能尽可能节约重建和修复费用。在混凝土结构中大量推广普及合成纤维混凝土，不仅可以解决当前由于建筑物向高、大、结构复杂发展带来的一些问题，也应成为解决结构耐久性的一种重要手段。2纤维发生作用的条件2.1纤维发生作用的外部和内部条件2.1.1外部条件：可从纤维在混凝土/砂浆中所处的形态以及纤维对集料的关系两个方面来理解。纤维在混凝土/砂浆中能否乱向均匀分布，是关系到纤维能否发生作用的关键。纤维作用的机理无论怎样解释，都必须保证纤维在混凝土/
30、砂浆中呈均匀、乱向分布的状况下才能发挥作用。微裂缝在发展过程中，遭遇到纤维的阻挡，消耗了能量，使其难以进一步发展，从而阻断应力达到抗裂的作用。由于纤维在生产过程中对其表面采用不同的活性剂配伍进行处理，使纤维遇水均匀分散，再加上外力与混凝土各种集料搅拌进一步使纤维与各种集料握裹。杜拉纤维便于分散均匀，是所有使用过该产品的人员所公认的。我们一般在透明水杯的清水中放入少量纤维进行搅动，便可以直观的发现杜拉纤维呈立体悬浮状乱向分散，且长时间放置都不会有太大变化；而某些同类的产品，经搅动后可能分散，但时隔不久便会上浮为一絮状层。据反映凡是有后者情况的纤维，在混凝土/砂浆的实际配制过程中多不易均匀分散。这
31、种观察办法和有人提出的“纤维层高稳定率”办法大同小异。由于聚丙烯纤维密度小于水以及纤维表面活性剂的作用，分散在水中的纤维受浮力及表面活化能的影响，会逐渐呈现较为明显的分层和离析的状态，将不同品牌的短纤维放置在量杯中搅拌后静置，在不同的时间段测量其悬浮状层高的办法来比较其稳定性的办法以判断纤维的分散性。纤维对集料的握裹状况，是能否起作用的另一个关键。纤维能够尽可能多的握裹集料，避免在受力时被拔出。不同的纤维制成标准不同，在电子显微镜下可以看到呈现不同的握裹集料的情况。如果加入纤维后的混凝土塌落度没有损失，这种纤维不是分散不好就是握裹力差，纤维的作用无从谈起。2.1.2内部条件：纤维能够起作用，还
32、在于纤维本身的力学性能。如抗拉强度、拉伸极限、纤维均匀度、抗酸碱腐蚀和紫外光的老化能力等。据纤维专家解释，抗拉强度和拉伸极限成一定的反比关系。这种关系要适当，并非纤维的抗拉强度特别高才能产生高的阻裂效用。纤维在受到拉力的过程中发生拉伸变形，如果比值不适当，则抗拉强度不可能达到要求。当然，由于制成材料的限制，该数据只能尽量满足要求。聚丙烯纤维抗拉强度过大，可能会导致脆性加大。拉伸极限过大，混凝土/砂浆中的纤维在受力变形过程中又可能无法控制裂纹。据了解，杜拉纤维的拉伸极限15%左右已经接近天然纤维，需要一定的控制技术才能生产。纤维的改性也表现在这一方面。拉伸极限指标也是衡量纤维抗裂能否真正达到作用
33、的一种指标。2.1.3材料的复合效应才能使纤维最大可能发挥作用要真正认识每一种材料的特性和优劣，强调一种材料排斥另一种材料的做法是行不通的。材料是不断变革的，要不断认识和使用新的材料。只有充分发挥材料的复合效应，才能综合解决工程中所遇到问题。比如，具有高弹模的钢纤维和低弹模的聚丙烯混用，可在混凝土破坏过程中分别起着不同的作用。聚丙烯纤维由于其数量多及性能特点主要约束混凝土早期原生裂缝及微观裂缝，在较低拉应力情况下起作用；钢纤维根数不多但具有明显的增强，对宏观裂缝可以起到显著的阻裂作用。两种纤维可以从不同的阶段对混凝土裂缝的产生和扩展起到约束作用，提高混凝土的抗拉强度和抗弯拉强度，可以综合两种不
34、同弹模的纤维吸收能量的优点，对混凝土内部的缺陷产生协同作用，既可以有效增强又可以有效增韧。又如，在水工混凝土的应用中掺加粉煤灰或硅粉增加抗冲耐磨强度和抗裂。黄委会实验中心所做的配比试验，在掺加20%粉煤灰和杜拉纤维0.6/0.9/1.2kg/m3掺量的情况下，抗冲磨强度分别增加618%。南京水科院的试验证明，聚丙烯纤维和硅粉共掺，可以更有效地提高混凝土的抗冲磨性能33-58%。我们在内蒙哈拉沁水库泄洪洞工程的实践中也证明了这一点。再如，杜拉纤维的工程实践中，还有不少与UEA合用解决混凝土抗裂、抗渗问题的。如无锡锡澄运河大桥和宜兴西九大桥桥面铺装层、湖北出版文化城大面积地下室底板C40P12和C
35、50P12砼、协和医院外科大楼地下室C60P12砼、重庆世贸中心大型转换层C60砼等等工程；广州新国际机场航站楼地下室基础、指挥廊、主梁和轻轨站等超大超长楼板结构、底板结构、侧墙结构采用粉煤灰、微膨胀剂和杜拉纤维配制C40粉煤灰补偿纤维混凝土，三种材料各自的抗裂效应互为补充充分发挥各自的特长，近10万m3的混凝土施工效果得到好评。推广一种技术和产品，应该坚持科学的态度和实事求是。如果靠夸大其词来推广，这种新技术、新产品就不会有生命力。目前，在国内建筑工程界中应用和推广的合成纤维有许多品牌，有进口的，也有国产的，其中良莠不齐，相差很大。由于工程用纤维的生产属于化纤行业，使用者为建筑工程界。使用者
36、对化纤生产是生疏的，无法从直观上判断纤维的优劣，但普遍关心能否均匀分散的问题。分散性是表面、直观的，但是从纤维的抗拉强度、伸展极限、握裹力等内在质量来看，不是直接靠观察能够得出结论的。如果在使用以后才发现问题，已经为时晚矣！当然，聚丙烯纤维在混凝土中所起的作用，说到底是一种辅助作用。我们通常将其称为次要加强筋。混凝土当然要求正常施工养护，不能认为添加了纤维就不会有裂缝而忽视正常养护。这一点，毋庸赘述。3纤维的合适掺量3.1纤维掺量应因不同目的调整适用的纤维掺量取何值？从合成纤维的制成材料来看，由于其耐酸碱、以及物理性的增韧和增强，广义地来说对混凝土是有益无害的。但到底何掺量才合适，理论界与工程
37、界的意见不尽相同。从合成纤维在混凝土中所起作用的实质来看，只要添加合成纤维，必然会不同程度地解决混凝土先天的缺陷-脆性，因此无论怎样加都没有错，似乎采用模糊理论来解决一个幅度的变化为更好。但是，从设计和施工角度来考虑必须要有量化的指标。另从混凝土的工作性方面来考虑，又不得不考虑适应施工的有关要求。纤维掺量应该视使用目的而定，同时考虑混凝土的具体配比、集料和其它外加剂的具体情况而定。目前多数厂家建议的掺量数据，多来自于理论界对纤维体积掺量0.05%和0.1%的试验结论数据。不同制成材料的纤维由于其比重不一，按照体积掺量计算，折算为纤维重量掺量当然就不一样。杜拉纤维在国内一千多个各种实际工程的应用
38、过程中，针对不同的要求，经历过每立方米混凝土/砂浆掺加0.5、0.67、0.7、0.8、0.9、1.0、1.3、1.36、1.5kg不等的情况，均属于低掺量，都得了良好的工程效果，掺量在0.7-0.9kg/m3时，已经能够满足设计的一般要求了。一般来说，对抗裂、抗渗、耐磨要求高的部位，掺量相对高一些；对使用特细砂地区的掺量相对高一些；有特殊要求的工程部位和用途要有特殊的配比。高掺量除特殊用途之外，在一般工程应用中不一定适用。目前没有国家技术规程，工程应用尚处于探索阶段，掺量差异的理论根据不足，决定纤维掺量的最可靠办法是因应工程目的进行试配，认真进行比较。尤其是大型工程的结构性部位应用更要认真、
39、慎重进行纤维多种掺量的试配和性能比较，从而选择最佳方案。河南回龙抽水蓄能电站工程，为了解决3.5万m2集水库盆花岗岩盆底渗漏的问题，采用7种配比进行了1400m2的喷射混凝土对比试验，从中确定了杜拉纤维的最佳掺量和施工方案。该工程采用的大面积喷射混凝土施工在全国是少见的。广州正佳商业广场，地下室面积4.3万平方米，不仅是大面积超长超宽结构，且底板结构复杂，底板面标高相差约3.6m，工程地质条件复杂，地下水丰富，同时有两个地铁箱体在底板下成弧形贯穿，底板与地铁箱体之间分别设计了三条大型的弧形转换地梁。设计要求为C35S8，局部S12，不设伸缩缝，设置后浇带和加强带，对混凝土的抗裂性、抗渗性、体积
40、稳定性、耐久性、水化热及可泵送性等都有较高的要求。经过5种试配方案论证，确定采用杜拉纤维0.7kg/m3。经精心施工，虽然底板有大半年时间处于露天状态，其间经历了冬季和夏季以及地下水位变化等环境的影响，经各方多次检查均未发现有害裂缝及渗漏现象，施工及混凝土质量完全满足设计要求。3.2质量差的纤维，不但不会对混凝土增强、增韧，反而会有负面影响。有人认为质量差的产品可以通过增加掺量来弥补效用，质量差的产品加大掺量，反而更会因结团、蜂窝、空洞造成严重问题，根本就不能用。目前，已经发生了因掺用纤维质量太差致使混凝土施工质量产生严重问题不得不下决心炸掉的教训。发展合成纤维混凝土是要解决在新的条件下使工程
41、做到最优，要保证长久之计。尤其是对于水利、水电站这类工程更有着特殊意义。适当调整纤维掺量，要讲究理论，也要讲究经验。经验数据和理论数据结合起来，针对不同的工程部位，调整和选择适当的掺量，才是科学的态度。3.3应当充分搜集和提供工程数据和试验室数据，尽快编制国家级的技术规范指导工程的设计和应用。众所周知，一个规范的制定不是容易的事情，需要大量的时间、资金、数据和工程实践验证。合成纤维混凝土是一个新的技术，而且在诸多工程中都已经证明是可以成功应用的，经验数据在目前也是有推广意义的。现在关键不在于数据取何值，而在于是否认识到这种技术是可以解决目前工程中需要解决的问题。如果不需要解决，再好的技术也没有
42、应用和推广的必要，正所谓要“对症下药”。4考量合成纤维作用的指标纤维对混凝土的力学性能的最大改变，不是旨在提高其抗压、抗折等强度指标，而是极大限度地提高了混凝土的断裂能、延展性。沿用一般对混凝土抗压强度、抗拉强度等性能的指标去衡量合成纤维混凝土，不能充分反映纤维对混凝土根本性能的改善。如前所述，合成纤维在混凝土/砂浆中所起作用是一个综合性的，在低掺量（体积掺量为0.1%左右）的条件下，具有增强、增韧的双重效果。尤其对于高强混凝土掺加合成纤维则特别是利用其增韧的效果。从大量的实验室数据和工程试配数据来看，抗压强度指标有提高，也有降低。但是从变化幅度和绝对值来看，均不足以影响到混凝土的原有设计要求
43、。之所以有时候某些强度指标呈现提高，也是由于解决了部分裂缝而带来的附加效应。目前，由于合成纤维混凝土在我国研究和应用的历史较短，加之人们习惯于以试件的抗压或抗折强度衡量材料的性能水平，对增强指标考虑多，对确能体现纤维作用的指标，如弯拉韧性、疲劳强度、疲劳寿命等增韧指标考虑少。对合成纤维在混凝土中所起作用的考量指标如果仍然停留在原有认识的基础上，将会不利于合成纤维混凝土的推广。韧性指标应该定量化，及早制定出适合国情的统一的技术规程，才能使合成纤维混凝土真正大面积推广使用。可喜的是，理论界已经开始了对这方面的研究。一些专家和学者已经开始从受弯韧度指数和剩余弯曲强度来研究和考量合成纤维对混凝土的增韧
44、效应。最近，国家纤维混凝土学术委员会的专家们用直接拉伸试验得到了聚丙烯纤维混凝土应力应变全曲线，杜拉纤维混凝土在掺量0.5-1.3kg/m3时，抗拉强度比基准混凝土提高12-20%，极限拉伸应变提高37-49%，断裂能提高33-68%。5合成纤维混凝土配制的便易性大量的工程实践证明，聚丙烯纤维混凝土的配制是简单、易行的。（1）简单的物理性加筋，与制备混凝土的各种骨料、外加剂和水泥都不会有任何冲突。不需要改变原有的设计配比；（2）对搅拌设备没有特殊的要求，容易在商品混凝土搅拌站或现场操作；（3）施工工艺上没有特殊的要求，不需要特别的培训，工人容易掌握。一个产品再好，如果在实际使用操作上诸多繁琐，
45、推广起来必然不易。质量好的纤维，不仅仅在于其功能的保证实现，还在于其使用操作简便，适应大规模施工。杜拉纤维能够较为迅速的推广，与其混凝土配制简易、便利也有关系。杜拉纤维为降解纸袋包装，便于分散，在中型、大型搅拌机搅拌时，可以不撕开纸袋直接投入搅拌，小型搅拌机可以按照掺量一次集中投入，不需要人工抖落入搅拌机。凡配制过杜拉纤维混凝土/砂浆的工程人员对此都有深切的体会。如果掺加纤维需要专门派人一点点的撒入搅拌机，如何能满足大规模施工的要求。有些质次的纤维为了防止出现搅拌不均匀或难以搅拌打散，避免肉眼直接观察到絮状结团，在配制混凝土过程中居然随意减低纤维掺量。这应该说从功能的实现和混凝土/砂浆的制备两
46、个方面都是不允许的。掺入纤维的拌合物塌落度会有所损失，但掺量在体积率0.05-0.1%左右时的混凝土工作性仍然可以容易满足泵送和浇灌的要求，混凝土配制上应该没有特殊的要求。我国目前的建筑工程界施工人员的素质普遍不高，施工管理还比较粗放。对于大规模施工的合成纤维混凝土，必须要求其具备配制便易，否则主观引起的问题会影响合成纤维混凝土的配制以及使用效果，又会反过来影响这一技术的大面积推广。合成纤维混凝土在国外已经发展了20多年，我国在上世纪90年代中期以后开始发展并逐渐被广大工程界所接受。我国是生产和使用水泥混凝土的泱泱大国，合成纤维混凝土的应用还仅仅是在起步阶段。合成纤维混凝土真正的普及和发展，最
47、终要靠成本低廉的国产纤维。而各种工程用合成纤维产品水平的真正提高，必须建立在技术进步的基础上，任何急功近利、甚至弄虚作假，都会影响合成纤维混凝土作为一种新技术的健康发展。杜拉纤维的功能及作用机理混凝土在硬化形成强度的过程中，初期由于水和水泥反应形成结晶体，这种晶体化合物的体积比原材料的体积要小，因此引起混凝土体积的收缩。在后期又由于混凝土内自由水分的蒸发而引起干缩。这些应力某个时期超出了水泥基体的抗拉强度，于是在混凝土内部引起微裂缝，这些微裂缝不可不可避免地存在于混凝土内的骨料和水泥凝胶体的局部接触面处以及凝胶体自身内部。在工程实践中，由于没有采取有效的抗裂措施，混凝土固有的微裂纹在内外应力的
48、作用下发展为更大的裂纹，以至最终形成贯通的毛细孔道及裂缝，常常导致防水失败，也造成结构设计强度远未能充分发挥，严重的甚至威胁到工程的安全及使用。研究表明，多数裂缝同荷载无关，塑性收缩、干缩、温度变化等开裂因素才是混凝土众多问题的根源。由于纤维以单位体积内较大的数量均匀分布于混凝土内部，故微裂缝在发展的过程中必然遭遇到纤维的阻挡，消耗了能量，难以进一步发展，从而阻断裂缝达到了抗裂的作用。纤维的加入犹如在混凝土中掺入世大数量的微细筋，这些纤维筋抑制了混凝土开裂的进程，提高了混凝土的断裂韧性，而这些单靠加强钢筋是不能实现。总之，纤维改善混凝土的性能主要通过物理力学作用改善混凝土内部结构，并不改变混凝土中各种材料本身的化学性能，因此也不会影响混凝土的耐久性。 杜拉纤维的功能及作用机理 1、 有效提高混凝土/砂浆的抗裂能力在建筑实践中，杜拉纤维已成为一种非常有效的提高砂浆及混凝土抗裂能力的卓越手段。杜拉纤维经特殊的生产工艺进行表面处理，同水泥基料有极强的粘结力。美国曾利用电子显微镜对几种主要的混凝土增强塑料纤维丝进行研究，与其它几种纤维比较，杜拉纤维可握裹更多的集料，同水泥基体有更紧密的结合力，因此可在混凝土中发挥更为有效的抗裂作用。由于杜拉纤维可以迅速而轻易地与混凝土材料混合，分布极其均匀、彻底，每立方厘米水泥浆内近二十