3 物理性能试验

3.1 抗渗性能试验

试验依据GB/T 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》[2]的规定进行。参照生产企业的建议（每方混凝土纤维掺量为0.9kg~1.8kg、长度为12mm~19mm）。试验采用的聚丙烯工程纤维长度为19mm，掺量分别为0、0.9kg/m3、1.2kg/m3、1.5kg/m3、1.8kg/m3。试件共分为5组。每组6个试件。试件上口内部直径为175mm，下口内部直径为185mm，高度为150mm。

混凝土配合比为水泥：石子：砂：水=360：1065：720：205。使用同一台搅拌机，纤维加在集料之间，干拌30s左右，然后加水泥和水进行强制搅拌。试件试验龄期为28d，使用同一台混凝土抗渗仪（HP-4.0自动调压混凝土抗渗仪），采用逐级加压法，每次试验安排一组度件（6个）。试验时由初始0.1MPa开始加压，以后每隔8h增加0.1MPa，随时观察试件端面渗水情况。当6个试件中有3个试件表面出现渗水时，试验结束，记录此时的水压。抗渗等级计算公式为：P=10H－1。其中：P——混凝土抗渗等级，H——6个试件中有3个试件渗水时的水压力(MPa)。试验结果如表2所示。

试验结果表明，混凝土中掺入聚丙烯工程纤维后，大幅度提高了混凝土的抗渗性能，掺量越大，抗渗性能等级越高。

3.2 抗压强度、劈裂抗拉强度试验

试验依据GB/T 50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法》[3]进行。所用水泥为市售P.O42.5水泥，配制C40混凝土，水灰比为0.41。采用的聚丙烯工程纤维长度为19mm。试件共分为5组（聚丙烯工程纤维掺量分别为0、0.9kg/m3、1.2kg/m3、1.5kg/m3、1.8kg/m3），每组3个试件。 试验结果如表3所示。

试验结果表明，混凝土中掺入聚丙烯工程纤维后，对28d抗压强度有一定幅度（1.4%～3.3%）的提高，但对混凝土劈裂抗拉强度的影响明显，最高增幅为27.8%。

3.3 抗冲击试验

试验依据GB/T 21120—2007《水泥混凝土和砂浆用合成纤维》附录C[4]规定的混凝土抗冲击性能试验方法进行。所用水泥为市售P.O42.5水泥，配制C40混凝土。采用的聚丙烯工程纤维长度为19mm。试件共分为5组（聚丙烯工程纤维掺量分别为0、0.9kg/m3、1.2kg/m3、1.5kg/m3、1.8kg/m3），每组6个试件。按附录C.1自制冲击装置，方形钢锤重4.5kg，垂直距离为457mm。 试验结果值如表4所示。

试验结果表明，混凝土中掺入聚丙烯工程纤维后，对抗冲击性能有明显影响，可提高破坏冲击次数233%。

4 试验结论和建议

1）掺入聚丙烯工程纤维的混凝土抗渗性能改善效果与纤维掺量有关，在一定范围内，掺量越大，效果越好。掺入聚丙烯工程纤维后，对混凝土劈裂抗拉强度的影响明显，增幅为8.3%～27.8%，对抗冲击性能也有明显影响，破坏冲击次数提高2～3倍。综合考虑性能改善与经济成本，建议掺量为1.5kg/m3～1.8kg/m3。

2）相对于低弹性模量的聚丙烯纤维，高弹性模量纤维对混凝土性能的改善更为明显。杜修力[5]等研究表明，随着高强高模聚乙烯醇（PVA）纤维掺量由0.5%增加到1.5%，混凝土劈裂抗拉强度几乎呈线性增长，分别比基体混凝土提高14.695%、35.23%，拉压比提高了56.36%。彭苗[6]等研究表明，当玄武岩纤维掺量为4 kg/m3，28d抗压强度提高率为46.3%。具体纤维掺量和纤维长度等应根据纤维类型、混凝土用途等来确定。

3）日本防灾科学技术研究所与东京工业大学合作，用长度为1.2cm、截面宽度为0.03mm、1.5%比例掺加聚丙烯纤维制成混凝土，用这种混凝土建造的桥墩模型能够抵抗相当于1995年阪神大地震1.5倍的巨大晃动。我国在纤维混凝土的研究和推广应用方面应进一步加强，此外，掺入纤维对混凝土各项性能的长期影响方面的研究还有待深入进行。