聚酯纤维混凝土国内外研究

混凝土 2007-01-31

相比传统混凝土，掺入聚酯纤维的混凝土具有更优的机械性能和耐化学性，如有效提高混凝土早期抗拉强度、抗裂能力、改善抗疲劳性能、抗折强度、抗冲击性能、防冻性和水稳定性等，因此得到国内外的极大关注。我国自20世纪90年代以来主要进行聚酯纤维沥青混凝土的研究，且已经应用于高等级公路路面工程中。聚酯纤维混凝土在国外已得到较为广泛的应用。

国内研究

    河南省新乡市公路管理局张勇强、罗乙等，通过实铺沥青路面和有关试验，表明聚酯纤维用于旧路罩面可以显著改善沥青路面的高温性能和疲劳耐久性，也可以防止沥青路面的低温缩裂现象。

    北京市城昌商品混凝土联营公司2002年公开的中国专利CN01140233.4，研究了一种抗渗防裂混凝土，其组分和掺加量为：(1)普通硅酸盐水泥，(2)中砂；(3)石子；(4)减水剂；(5)矿渣粉内掺量5％-50％，最佳掺量20％-30％；(6)粉煤灰内掺量5％-50％，最佳掺量40％-50％；(7)防水剂内掺0.5％-5.0％，最佳掺量2.5％；(8)膨胀剂UEA内掺量6％-12％，最佳掺量8％-10％；防水剂和膨胀剂可以择一掺加；(9)聚丙纤维纤维是改性束状、网状短纤维、单丝状纤维或杜拉纤维，外掺量是0.1－2.0kg/m3，最佳掺量为1kg/m3。从源头上消除混凝土裂缝，解决混凝土在水化硬化及使用过程中出现的裂缝问题，提高混凝土建筑物的整体性、稳定性、安全性，改善混凝土的耐久性和抗裂防渗功能，提高建筑物的使用寿命，适于抗渗防裂建筑工程预拌、泵送混凝土。

    江苏省宜兴市公路管理处陶岳、练强等，将聚酯纤维应用于道路的结果表明，添加聚酯纤维后，能明显改善沥青混合料的高温抗车辙、低温抗裂、水稳性及抗疲劳等性能，被视为提高沥青混凝土路面路用性能的有效措施。

    浙江省丽水市直属公路管理段陈永平等，通过沥青混凝土掺加聚酯纤维在丽水山区公路上试验应用后，明显改善了沥青路面的使用性能，作者认为聚酯纤维沥青混凝土在山区公路上具有较大的应用推广价值。

    北京海达工顺科技有限公司彭书成、空军93882部队邓可库等，对水泥混凝土道面在施工中产生早期裂缝、温度裂缝的原因进行了分析,并提出从合理选用混凝土配合比、重视温度控制、采用杜强纳米高强改性聚酯纤维和采用节水保湿养护膜养生可以防治温度裂缝和干缩裂缝。

    湖北长江科学院董芸等，通过试验比较了单掺聚丙烯腈纤维、混掺聚丙烯腈纤维和钢纤维混凝土的强度、极限拉伸值、弯曲韧性和抗裂性能，试验结果表明，聚丙烯腈纤维能抑制混凝土早期塑性及干缩裂缝，提高混凝土早期抗弯韧性。对混凝土抵抗早期裂缝有明显影响，但对混凝土后期抗裂性能没有明显作用；混掺钢纤维与聚丙烯腈纤维明显提高了混凝土的抗压强度、抗拉强度、极限拉伸值和弯曲韧性，可同时改善混凝土早期与后期的抗裂性能，但如成型不当更易形成裂缝。作者研究了当混凝土中掺0.9kg/m3聚丙烯腈纤维时，抗压强度：29.6MPa(3天)、45.8MPa(28天);抗折强度：4.94MPa(3天)、4.91MPa(28天)。

    国外研究

    美国Synthetic Industries，研究了一种防裂混凝土，包括混凝土和0.025-1vol.%合成纤维混合物，该纤维混合物包括三种纤维度分别为低、中、高，范围为15-3000、长度分别为低、中、高，范围为1/16-1英寸的纤维。纤维可抑制混凝土破裂、改善抗弯性能。纤维可采用聚烯烃、聚酯、聚氯乙烯、聚丙烯酸等。

    日本TAISEI CONSTR CO LTD，研究了一种透水性混凝土，包含碱溶聚酯纤维，可形成均匀孔径；改变聚酯纤维的直径，可控制混凝土中的孔径。

    日本TORASUTO KIKAKU KK，研究了一种纤维增强混凝土组合物，至少包括水泥，水，集料、和增强纤维，其中增强纤维为短纤，短纤以PET瓶为原料，经压碎、切断得到。该方法得到的PET纤维增强混凝土可达到以下性能：压缩强度33.0-50.0MPa，引张强度3.0-6.5MPa，弯曲强度4.5-7.0MPa。

    陶氏环球技术公司研究的一种混凝土制品，其由混凝土组成，该混凝土具有增强性聚合物，该聚合物具有由热塑性羟基官能化聚醚或聚酯组成的表面。该混凝土制品是这样制造的：混合混凝土、水和具有由热塑性羟基官能化聚醚或聚酯组成的表面的增强性聚合物，固化该混凝土混合物形成混凝土制品。

    CLARIANT GMBH研究了一种包含聚酯纤维的混凝土，其中聚酯纤维用低聚酯处理，以提高其与建筑材料的结合度。

    PINE TEX CO.,LTD研究了一种纤维增强混凝土，包含一种用热塑性树脂涂覆的纤维，热塑性树脂可以为环氧，乙烯酯类、不饱和聚酯、酚类树脂及其混合物；纤维材料可以为玻璃纤维、芳族聚酸胺纤维、丙烯酸纤维、碳纤维、聚酯纤维，聚乙烯纤维、聚乙烯醇类等。当采用聚乙烯醇纤维，用相当于纤维15wt%的乙烯酯涂覆。在混凝土中加入0.75wt%的涂覆纤维，其性能如下：抗折强度3.5kg/cm2（0.343MPa），拉伸强度150kg/cm2，抗压强度980kg/cm2(96.04MPa)，剪切强度345kg/cm2。

    Pelisser,Fernando等研究了回收瓶PET纤维增强的混凝土。研究表明，PET纤维的使用，可以增强混凝土的抗折强度和抗冲击性能[13]。

国外产品与应用例举

    imcoma公司开发的聚酯混凝土，组成为：聚酯树脂、石英砂和石英颗粒；机械性能为：压缩强度100N/mm2，抗折强度：30N/mm2，膨胀率0.018mm/m/℃，吸水率小于0.5%。该文提及聚酯混凝土相比于传统混凝土的优点为：轻质、更优的机械性能、耐化学性、防冻性，且表面致密、光滑，可用于各种类型的道路工程，重负载区如机场跑道、集装箱码头等。

    2003年，在美国西雅图和塔科马的多个桥梁工程中，应用了聚酯混凝土。

    2004年，在美国华盛顿洲交通部最大的铺层工程——Puyallup河RR 5/456桥面铺装中，采用了聚酯混凝土。

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