【聚丙烯纖維】越來(lái)越火的原因竟然是...!
隨著高性能混凝土的大量應(yīng)用,對(duì)高性能混凝土僅僅進(jìn)行傳統(tǒng)力學(xué)方面的研究已經(jīng)跟不上時(shí)代發(fā)展的步伐,研究發(fā)現(xiàn),聚丙烯纖維高性能混凝土在25℃-400℃時(shí),比普通混凝土強(qiáng)度更容易受到損失,在300℃以上時(shí),高性能混凝土容易發(fā)生爆裂。因?yàn)楦咝阅芑炷料鄬?duì)于普通混凝土,內(nèi)部結(jié)構(gòu)更密實(shí),滲透性更小,所以高性能混凝土比普通混凝土更易受高溫影響,當(dāng)劇烈的能量無(wú)法得到有效釋放時(shí),混凝土表面的保護(hù)層便大面積剝落。
鋼筋失去混凝土的保護(hù),過早暴露在高溫下而失去承載能力。在一些工程實(shí)例已有報(bào)道,1984 年Hertz 用一個(gè)120-170Mpa的混凝土圓柱,在300-350℃溫度范圍內(nèi)加熱,大部分爆裂, 1996年11月8日在英法海底隧道發(fā)生火災(zāi),隧道內(nèi)表面高性能混凝土受到高溫作用而爆裂,受損區(qū)域很明顯,隧道內(nèi)受高溫作用部分力學(xué)性能下降嚴(yán)重。丹麥great belt隧道混凝土遭受火災(zāi)后也發(fā)生了嚴(yán)重的爆裂現(xiàn)象。 Kalifa等人解釋了聚丙烯纖維抑制混凝土剝落的物理過程,指出當(dāng)纖維摻量在0.9kg/m3以內(nèi)時(shí),摻入聚丙烯纖維可以有效提高混凝土高溫后的抗爆裂性能,當(dāng)纖維摻量從0-1.75kg/m3時(shí),摻入聚丙烯纖維可以使混凝土的高溫后的滲透性能得到顯著提高,有效降低了孔內(nèi)的壓力峰值和壓力梯度,當(dāng)受熱溫度為200℃時(shí),摻入3kg/m3的聚丙烯纖維可以使混凝土的滲透性提高85倍,當(dāng)受熱溫度在400℃以上時(shí),摻入聚丙烯纖維對(duì)混凝土的滲透性能提升不明顯。
郝曉玉對(duì)高溫后摻入聚丙烯纖維的高強(qiáng)混凝土力學(xué)性能和微觀形貌進(jìn)行分析,得出當(dāng)纖維摻量一定,在高溫下,纖維直徑和纖維長(zhǎng)度對(duì)立方體抗壓強(qiáng)度的影響效果要比常溫時(shí)明顯。不同的加熱溫度梯度,混凝土立方體抗壓強(qiáng)度下降的幅度不一樣,以400℃、600℃為兩個(gè)臨界點(diǎn),混凝土立方體抗壓強(qiáng)度不僅僅與孔隙面積比有關(guān),還與孔徑分布有關(guān),并且后者往往決定混凝土立方體抗壓強(qiáng)度。宗榮對(duì)聚丙烯纖維水泥基復(fù)合材料進(jìn)行了強(qiáng)度試驗(yàn)研究,結(jié)果表明摻入聚丙烯纖維對(duì)提高混凝土的力學(xué)性能沒有幫助,但對(duì)提高混凝土的耐久性、抗裂性、耐磨性和變形性能,增強(qiáng)混凝土的抗沖擊性能有較大幫助。寧艷紅通過測(cè)量6種不同聚丙烯纖維體積率的立方體試件高溫后的滲透系數(shù),并且以一組空白混凝土(即不摻聚丙烯纖維的混凝土)進(jìn)行對(duì)照,研究表明,無(wú)論是空白混凝土還是不同體積率的聚丙烯纖維混凝土,當(dāng)加熱溫度從180℃上升到400℃時(shí),滲透系數(shù)均有較大的增長(zhǎng),其中空白混凝土滲透系數(shù)上升5.9倍,聚丙烯纖維混凝土滲透系數(shù)平均上升6.8倍以上,當(dāng)聚丙烯纖維體積率大于0.15%時(shí),混凝土滲透系數(shù)增量有明顯的提高;無(wú)論加熱溫度是150℃、180℃還是400℃,當(dāng)纖維體積率為0.3%時(shí),混凝土的滲透性能最好。鐘祥凰研究表明在高溫作用下,摻入聚丙烯纖維對(duì)混凝土殘余抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響,而對(duì)殘余抗折強(qiáng)度產(chǎn)生有利影響,影響大小以400℃為分界點(diǎn)。鞠麗艷以聚丙烯纖維摻量為變量,對(duì)混凝土進(jìn)行高溫下的試驗(yàn)研究,結(jié)果表明,聚丙烯纖維能夠降低高溫下的混凝土動(dòng)彈性模量損失率,增強(qiáng)混凝土的抗爆裂性能,對(duì)高溫下混凝土的抗壓抗折強(qiáng)度影響較小。謝靜通過對(duì)不同長(zhǎng)徑的聚丙烯纖維混凝土進(jìn)行高溫試驗(yàn)表明:高強(qiáng)混凝土在摻入聚丙烯纖維后,在高溫作用時(shí),雖然立方體抗壓強(qiáng)度、軸壓強(qiáng)度及靜彈性模量等主要力學(xué)指標(biāo)變化的速率不同,但都隨著溫度的升高而衰減;摻入纖維可以提高高強(qiáng)混凝土發(fā)生嚴(yán)重破壞的臨界溫度,對(duì)混凝土起到增韌作用;摻纖維會(huì)減弱尺寸效應(yīng)帶來(lái)的影響。劉沐宇等研究表明摻入不同聚丙烯纖維摻量的混凝土高溫后抗壓強(qiáng)度的衰減幅度均小于未摻聚丙烯纖維的素混凝土,相比較于400℃左右便發(fā)生爆裂的素混凝土,聚丙烯纖維混凝土在加熱到800℃時(shí)也沒有發(fā)生爆裂現(xiàn)象,足以證明摻入聚丙烯纖維是混凝土一種有效地主動(dòng)抗爆裂措施。
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