摘要：本文研究了不同摻量聚丙烯纖維高性能混凝土的抗折、脆性和抗沖擊性能，綜合論述了摻纖維對高性能混凝土抗折強度、脆性、抗沖擊性能的影響，探討和分析了高性能水泥基纖維復合材料脆性下降，抗沖擊性能提高的機理。試驗證明：高性能混凝土中摻纖維能顯著降低混凝土的脆性和提高混凝土抗折強度、抗沖擊性能。
一、前言
高性能混凝土不僅要有良好的強度性能，還應有優異的耐久性能和適宜的工作性能，以滿足目前和未來的大規模混凝土工程的施工需要，經過大量的試驗研究，我們應用硅灰和粉煤灰配制出高性能混凝土，這種混凝土不僅具有很高的強度，而且工作性好、硬化混凝土抗凍融性能、抗滲透性能和抗侵蝕性能優異。但脆性大、抗沖擊性差影響高性能混凝土實際應用的一個重要因素。有研究認為，自收縮開裂、濕脹開裂和脆性是目前高性能急待解決的重要問題。本文將采用聚丙烯纖維來改善高性能混凝土脆性和抗沖擊性能。
二、實驗方法
1、原材料：
1．1水泥：采用三舫局小野田水泥有限公司525＃普硅水泥
1．2摻合料：試驗采用化聯外加劑廠提供的硅灰，減水劑采用五四助劑廠生產的SN－Ⅱ高效減水劑。
1．3集料：粗集料采用5－8mm的石英碎石，細集料采用標準石英砂。
1．4聚丙烯纖維：采用新型改性聚丙烯纖維，其物理性能列于下表。
吸水性 無
比重 0.91
纖維長度（mm） 12－19
熔點 160－170
沸點 590
導電性 低
導熱性 低
耐酸堿性 高
抗壓強度（Mpa） 560－770
拉伸強度（Mpa） 350
2、試驗方法
抗折、抗壓強度試驗GB177－85水泥膠砂強度試驗方法進行。用水量是采用標準稠度用水量，其標準稠度及凝結時間均按GB134－77水泥標準稠度用水量進行。
耐磨試件尺寸為15cm×15cm×17cm。磨損試驗采用GLM－200鋼輪式混凝土磨損試驗機，試驗方法按GB/T12988－91《無機地面材料耐磨性試驗方法》進行。耐磨性用抗長度L表示，單位mm，耐磨試驗每組5塊，取十次試驗平均值。
抗沖擊性能尺寸為15cm×15cm×5cm，每組共5個試件。將8kg重的鋼球從25cm高度自由落下，當試件裂縫寬度大于3mm時，記錄沖擊次數，試驗結果取中間3個數據的平均值。
三、結果與討論
1．聚丙烯纖維對高性能混凝土脆性影響
高性能混凝土強度和耐久性主要受水灰比和礦物聚合物的影響，當水灰比（w/c）一定時，礦物摻合料量將直接影響到高性能混凝土各種物理力學性能。耐摻聚丙烯纖維可以改善高性能混凝土的力學性能。下表為高性能混凝土改變纖維摻量（0、0.1%、0.15%）對混凝土強度影響。
試件 硅灰摻量（%） 纖維摻量（kg） 抗壓強度 抗折強度
R3 R28 R3 R28
1 0 0 36.9 63.4 5.31 8.53
2 5 0 43.0 73.9 5.45 9.05
3 10 0 47.5 82.4 6.06 9.82
4 0 0.1 29.3 60.8 5.36 8.59
5 5 0.1 29.9 61.3 5.33 8.72
6 10 0.1 32.4 66.9 5.45 9.25
7 0 0.15 38.4 68.5 6.08 9.35
8 5 0.15 39.9 77.7 6.28 11.02
9 10 0.15 47.4 82.3 7.55 12.52
實驗結果表明：當水灰比（w/c）一定時，混凝土力學性能隨摻量增加提高，與此同時混凝土的耐久性能也大幅度提高。但硅灰摻量變化對混凝土抗壓、抗折強度影響程度是不一樣的。由表中數據可以看出，當硅灰從0－10%混凝土抗壓強度提高30%以上，而抗折強度僅僅提高15%左右，這樣高性能混凝土的脆性就隨之顯著提高。
試驗結果表明摻和聚丙烯纖維可以改善高性能混凝土的脆性。當聚丙烯纖維含量從（0－15%）高性能混凝土抗壓強度幾乎沒有變化，而抗折強度提高27%以上。使混凝土的脆度系數從8.39%下降到6.5%。從而表現為高性能混凝土在保證抗壓強度和耐久性能不變的前提下大幅度降低混凝土的脆性。
2.聚丙烯纖維網對高性能混凝土抗沖擊性影響
聚丙烯纖維對高性能混凝土抗沖擊性具有較大影響。同實驗數據可知，在高性能混凝土中摻加纖維可以顯著改善混凝土抗沖擊性能。高性能混凝土的抗沖擊隨纖維摻量增加而明顯提高，混凝土抗沖擊性提高與纖維量成正比。此外纖維高性能混凝土的抗沖擊性能隨混凝土基材強度的提高而增長。因此，纖維與高性能混凝土基材復合是配制高性能水泥基合材料的主要技術途徑之一。
3.聚丙烯纖維對高性能混凝土增折與抗沖擊性能改善的機理初探
綜上所述，在高性能混凝土中摻入聚丙烯纖維后能顯著提高混凝土抗折強度和抗沖擊性能，其抗沖擊性能的提高尤為顯著。究其原因，在于纖維的阻裂效應。實際上高性能混凝土抗壓強度提高幅度大大地在于抗折強度提高幅度，原因應于高性能混凝土內部存在不同尺度的微裂縫，而微裂縫對抗折強度影響遠大于抗壓，由于高性能混凝土脆性及自收縮等造成內部存在不同尺度的微裂縫，在結構形成過程中，聚丙烯纖維阻止了這些裂 |