聚丙烯纤维网(FIBERMESH)在工程中的应用.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本版式,第二层,第三层,第四层,第五层,聚丙烯纤维网（FIBERMESH）在工程中的应用,：,前言,纤维混凝土在我国科研、实验、生产及应用始自于70-80年代，其中的钢纤维混凝土的发展和应用居领先地位。已应用在飞机库防爆门、机场跑道、公路路面、工业区地坪、桩基、护坡、水工护堤、工业及民用建筑的节点、牛腿和铁路隧道衬砌和轨枕，桥面等工程项目中。相关单位于1992年编制了钢纤维混凝土结构设计施工规程CECS 38:92和钢纤维混凝土试验方法CECS13：89，并在此基础上进一步编写为纤维混凝土结构技术规程CECS38:2004 于2004年11月发布实施。随着合成纤维技术的发展，在纤维混凝土结构技术规程CECS38:2004中已经包括钢纤维与合成纤维两种材料。这样在今后的工程应用中，由于使用条件的不同，设计人员就可以有章可循地采用不同类型的纤维进行设计和使用了。,本文简单叙述将聚丙烯纤维网（FIBERMESH）的各种力学指标以及纤维网混凝土的力学性能，并列举其在工业、民用建筑、道路桥梁和其他领域方面的应用实例，让大家对纤维网有一个初步的了解。,目 录,纤维网的产生,增强型合成纤维,纤维网（FIBERMESH）的作用原理,纤维网（FIBERMESH）材料的力学性能,纤维网（FIBERMESH）对混凝土的作用,（FIBERMESH）纤维混凝土的力学性能,纤维混凝土设计及施工使用方法,纤维网（FIBERMESH）在工程中的应用范围,纤维网（FIBERMESH）在工程中的应用实例,纤维网的产生,纤维网的产生,美国合成工业集团（Synthetic Industries）,纤维网（FIBERMESH）的产生,20世纪80年代初期，美国军队工程师混凝土专家为解决军用混凝土工事在受炮火攻击后的破碎问题，同时也为解决军事工程的耐久性问题，研究了很多种材料和方法。经过一系列的测试最后确认，在混凝土中加入一定量的聚丙烯纤维效果最好。,混凝土专家与美国最大的化工产品企业合成工业公司的聚丙烯材料专家共同研制用于混凝土的专用纤维，于1984年成功研制出混凝土聚丙烯纤维“FIBERMESH”，中文译为“纤维网”。这是世界上第一种成功用于混凝土增强的聚丙烯纤维。,美国合成工业集团（Synthetic Industries）,美国合成工业集团是全美100强企业和世界上最大的新型纤维类材料制造企业。每年产销数十万吨的聚丙烯树脂产品和编织超过1亿平方米的工业及民用聚丙烯织物，从原料加工到成品，全程均通过ISO9002和IS14001国际品质认证，保证为客户提供高质量的产品。,FIBERMESH纤维网是由合成工业集团与美国军队工程师团于1984年联合研制，属于合成工业集团的专利产品。经过世界众多著名实验室的上百项试验和在70多个国家数百个混凝土工程中的应用，FIBERMESH纤维网及其系列产品是制造高性能混凝土最佳途径之一，已取得了世界混凝土界权威部门的认证并通过了增强型合成纤维的国际标准。,增强型合成纤维,ASTM制定了混凝土用合成纤维的国际标准，其中ASTM C1116和ASTM C1018对混凝土用合成纤维的定义做了明确阐述：,1、用于砼的合成纤维分为：,A、外掺料型合成纤维：,仅用于减少或抑制砼的塑性收缩开裂，不用于次要加强。,B、增强型合成纤维：,纤维是硬化砼的温度与收缩裂缝控制系统，可完全替代金属网用于非结构性裂缝控制，可用做桥面体系的裂缝控制，纤维对砼的作用是综合的。,2、区分标准：,当合成纤维在混凝土中掺入0.1（体积含量）能使混凝土的一级韧性指标I53，称为增强型合成纤维。,经过试验证明，FIBERMESH纤维网符合ASTM C111695标准，为，增强型合成纤维。,抑制塑性收缩裂缝,降低塑性沉陷裂缝,增强内聚力,增强抗冲击能力,增强韧性和延展性,降低水移动性和渗透性,增强抗磨损能力,提高抗破碎能力,提高抗疲劳性能,防止结构体加强钢筋的腐蚀,纤维网对混凝土的作用,纤维网对混凝土的作用主要体现在以下十点：,FIBERMESH纤维混凝土的性能,国外试验情况,国内试验情况,纤维混凝土的掺量与强度的关系,关于纤维混凝土的性能，在美国、欧洲以及国内的许多著名科研院校进行了大量的试验与研究，证明其对增强混凝土的早期抗拉强度，防止早期由沉陷、水化热、干缩而产生的内蕴微裂缝，减少表观裂缝和开裂宽度，增强混凝土的防渗性能、抗磨损抗冲击性能及增强结构整体性有显著作用。,国外试验情况介绍,A、控制混凝土裂缝：,在美国加州伯克利分校和圣西州立大学进行的板块裂缝试验表明：在养护条件很差，配合比不同的情况下普通混凝土板2.5天就开裂，而掺有FIBERMESH纤维的板块开裂时间要在第25天甚至第28天。说明FIBERMESH纤维混凝土在控制早期裂纹的产生、发展方面是很有成效的。,B、抗磨损能力：,美国陆军工程兵团采用转动切削试验方法，证明FIBERMESH纤维混凝土的抗磨损能力较普通混凝土提高一倍。,C、抗冲击试验：,通过英国大不列颠哥伦比亚大学Mindess博士研制的冲击试验机上进行试验。证明加入FIBERMESH纤维的混凝土抗冲击能力有明显提高。,喷射混凝土中掺入FIBERMESH纤维，可以提高其粘稠性，降低喷射混凝土的回弹率。瑞典国家研究院曾对钢纤维、FIBERMESH纤维和普通喷射混凝土作过对比试验，其结果是加FIBERMESH纤维喷射混凝土比普通混凝土抗压强度提高34%，抗弯强度提高46%；,回弹率：普通混凝土为 25%,钢纤维混凝土为 10%,FIBERMESH纤维混凝土 4-5%,D、喷射混凝土,国内试验情况介绍,在本报告中汇总了国内各院校及科研院所的试验结果。其结果如下：,A、抗压、抗折强度试验,B、抗渗强度试验,C、耐磨性能试验,D、温度收缩实验试验,E、抗折弹性模量试验,F、疲劳特性试验,G、,断裂试验,A、FIBERMESH纤维混凝土的抗压、抗折强度：,抗压强度试块尺寸150*150*150mm,抗折强度尺寸150*150*550mm其28天试验结果见表一,表一：,从表一中可以看出FIBERMESH纤维混凝土的抗压强度较普通混凝土的抗压强度提高了6.95%，抗折强度增长了8.57%。,混凝土类型,抗折强度,抗压强度（Mpa）,普通混凝土,5.60,43.81,fibermesh纤维混凝土,6.08,53.27,B、FIBERMESH纤维混凝土的抗渗强度：,抗渗试验是按公路水泥混凝土试验规程（JTJ053-94）进行的。其结果如表二,表二：,可以看出FIBERMESH纤维混凝土的抗渗性大大的优于普通混凝土，其耐久性也有所提高,。,混凝土类型,普通混凝土,fibermesh纤维混凝土,抗渗标号,S9,S11,C、FIBERMESH纤维混凝土的耐磨性能：,试验采用TMS-04型水泥胶砂耐磨试验机进行的，并按公路工程水泥混凝土试验规程（JTJ053-94）进行的。（见图一）,图一：,试验结果表明：FIBERMESH纤维混凝土的耐磨性较普通混凝土提高27.13%。,混凝土耐磨试验,D、温度收缩实验：,在表3中，列出FIBERMESH纤维混凝土与普通混凝土在-20,0,C-+30,0,C之间的变化对比。,表三：,数据表明，该两种混凝土在温度收缩方面反差不大，为此建议在路面结构设计时，伸缩缝问题可以与普通混凝土等同考虑。,混凝土类型,-20,0（平均值）,0,30（平均值）,-20,30（平均值）,普通混凝土,7.837,12.688,11.407,fibermesh纤维混凝土,7.444,12.793,10.771,E、抗折弹性模量：,混凝土的抗折弹性模量是计算路面厚度的重要参数之一。按照公路工程水泥混凝土试验规程中要求的试验方法进行试验。试件尺寸取150*150*550mm。其抗折弹性模量的试验结果表四,表四,：,注：极限拉应变=抗折强度/抗折弹性模量。,从试验结果可以看出，普通混凝土与FIBERMESH纤维混凝土的抗折弹性模量基本持平，但FIBERMESH纤维混凝土的极限拉变却增长了8.5%。,混凝土类型,弹性模量（*10,4,MPa）,极限拉应变（*10,-4,）,普通混凝土,3.81,1.47,纤维网混凝土,3.81,1.60,F、FIBERMESH纤维混凝土的疲劳特性,：,采用MTS电液伺服式度量试验机，三分点加荷方式，用WEIBALL处理方法进行分析，其试验结果如表五,从表五可以看出FIBERMESH纤维混凝土的回归参数比普通混凝土高出8.34%，在表五中同时可以看出两种混凝土的疲劳寿命的比较。,应,力,比,理论疲劳次数,疲劳寿命增长率（%）,普通,混凝土,纤维网,混凝土,0.85,194,821,323.2,0.80,965,3162,227.7,0.75,4797,12175,153.8,0.70,23847,46877,96.6,0.65,118556,180485,52.2,G、FIBERMESH纤维混凝土的断裂试验：,基于断裂力学的要领来试验普通混凝土和FIBERMESH纤维混凝土的抗裂和抗冲击能力，美国根据RILEM-50-FMC进行试验，试样尺寸为100*100*400mm。带中心裂纹，深度为30mm。,试验结果见图二,图4 混凝土断裂试验 载荷-还将夹头位移曲线Y（1）为基准试样（不掺）Y（2）为Fibermesh纤维混凝土试样（每m,3,掺2袋即2*0.9kg）。计算断裂能面积的时在位移2mm处截止,掺量和强度的关系,FIBERMESH纤维混凝土的强度与掺量有关，例如,当掺量为0.9kg/m,3,(1袋/m,3,)时 28天后抗折强度提高 2.7%,当掺量为2*0.9kg/m,3,(2袋/m,3,)时 28天后抗折强度提高 10.7%,当掺量为3*0.9kg/m,3,(3袋/m,3,)时 28天后抗折强度提高 15.5%,其断裂能:,当掺量为0.9kg/m,3,(1袋/m,3,)时 28天后断裂能提高 51%,当掺量为2*0.9kg/m,3,(2袋/m,3,)时 28天后断裂能提高 142%,当掺量为3*0.9kg/m,3,(3袋/m,3,)时 28天后断裂能提高 153%,针对28天的抗折强度而言FIBERMESH的掺量每M,3,掺入2*0.9kg/m,3,和3*0.9kg/m,3,没有太大差别,但从断口分析来看3*0.9kg/m,3,掺量者有结团的现象。,从技术经济和工艺方面考虑,在铁路桥涵,防水层及保护层上可以推荐采用2*0.9kg/m,3,(2袋)的FIBERMESH为宜。,设计及施工使用方法,设计,施工,设计方法,掺入纤维网完全是以物理作用的方式来提高混凝土性能，而非以化学作用方式，所以在设计时不需要改变混凝土的配合比。,设计单位只要根据工程具体需要，在施工设计图中标明掺入纤维网的工程部位即可。,按工程需要掺量为每立方米0.9kg（1袋）2.7kg（3袋）。,施工使用方法,掺入纤维网的拌和可由混凝土供应商进行，也可在工地现场拌和。,拌和时将纤维网与砂石、水泥直接加水搅拌，搅拌时间24分钟均匀即可。,纤维网按照设计用量整袋投入，无需打开包装，包装袋在搅拌过程中自行溶解，这是合成工业的又一重大发明。,抹面时不要使用过于毛糙的工具，以免带出纤维。,加入纤维的混凝土表面泌水较少，抹面较涩，这是因为纤维的均匀分布阻止了混凝土水的移动，不要为追求表面光滑而过多的洒水，抹面次数也不宜过多，以免影响纤维网对抑制塑性裂缝的作用。,保证混凝土的正常养护过程。,工程应用范围,纤维网的主要用途有以下几种：,1、公路路面、桥面的混凝土铺装,2、桥梁梁体、墩台的混凝土加强,3、隧道、边坡防护的喷射混凝土,4、水利大坝、水工建筑的混凝土,5、机场跑道、停机坪,6、港口码头,7、混凝土预制管材、板材,8、复合楼板,9、旧混凝土的修复和混凝土路面的超薄罩面,10、混凝土防撞墙,工程应用实例,聚丙烯纤维网自生产并于80年代向全球推广应用以来，现已在80多个国家得到广泛应用。,下面例举国内、国外部分工程。,1、意大利的Montalto中心工厂,意大利的Montalto中心工厂建筑面积为2.1万m,2,的混凝土层采用了FIBERMESH纤维混凝土,在工民建中所用的预制管道及预制构件采用FIBERMESH纤维混凝土也可以很好地提高其构件及管道的耐久性，抗裂性。,二、应用于各种公路路面、桥面和机场跑道：,采用FIBERMESH纤维混凝土作公路及机场跑道的路面，可以有效地控制路面的塑性龟裂，抗冲击破碎的能力提高一倍以上，抗疲劳性能增加三倍，抗磨损提高一倍，这样可以使路面的使用寿命延长5-10年。,美国宾西法尼亚洲322号高速公路在1985年曾铺设1.5Km纤维混凝土路面，经运营至今，旧混凝土路面已产生龟裂或断裂，而FIBERMESH纤维混凝土路面则完好无损。,美国丹佛机场的跑道、停机坪、飞机库和地面传送道都采用了纤维混凝土（其中包括FIBERMESH纤维混凝土）。英国希斯罗机场，美国夏威夷机场等都采用了纤维混凝土以增强路面各种力学性能指标，提高安全性。,广州的环城高速公路在建设初期采用了普通混凝土路，发生了裂缝，后来改换成FIBERMESH纤维混凝土路面，使用至今性能良好。,山东淄博科技工业园西环路长2KM，于2003年铺设了FIBERMESH纤维混凝土路段，厚20cm，每M,3,仅用了0.63kgFIBERMESH纤维（2*0.9kg/3m,3,）见下图，使用性能良好。,北京森野工程技术有限公司,三、威海市大众印刷车间地坪及寿光万龙工业园区车间地坪,威海市大众印刷车间地坪厚15cm，楼梯砂浆保护层20cm厚，总面积为5000m,2,全部使用FIBERMESH纤维混凝土，寿光万龙工业园区车间地坪厚度采用15cm工程总量10700m,3,，FIBERMESH用量达9.6T。,FIBERMESH纤维混凝土具有抗龟裂、抗冲击、防渗耐腐蚀等特点，在挪威的集装箱码头，美国巴拿马海军港口码头，我国湛江码头作业区都应用的很成功。,四、美国巴拿马海军港口码头及其他集装箱码头,五、山东省淄博市世纪花园纤维网砼外墙沙浆,1,、有效抑制塑性收缩裂缝,2,、增强内聚力,3,、增强抗冲击能力,4,、提高抗渗能力,5,、增强延展性和韧性,6,、提高的抗磨损、抗疲劳能力,7,、大幅提高外墙防水涂料的使用年限,北京森野工程技术有限公司,山海关船厂15万吨级修船坞坞市底板表层设计为70mm厚的砼磨耗层，总面积为20598平方米。,底板耐磨层砼从使用上要求其必须有良好的耐久性，避免因砼的频繁修补给修船作业带来影响，在分析了山海关船厂旧有的1、2坞底板表层破损情况，查阅大量技术实践资料，进行了一些列有针对性的技术工作，最终确定以聚丙烯纤维网代替钢筋网。,磨耗层施工自1998年3月26日起，至4月16日止，迄今为止，未发现砼起拱、表面龟裂等现象，砼各项技术指标符合设计与规范要求。,六、纤维网用于,山海关船厂,修船坞坞室底板磨耗层,七、纤维网用于中国电影博物馆屋顶,结束语,纤维混凝土在我国研究、应用已经20余年。早期以钢纤维为主，后来由于合成化学材料的开发，首先在美国研制成功了杜拉纤维和FIBERMESH纤维，这两种都属于聚丙烯纤维范畴。我国引进这两种材料还是杜拉纤维早些，并由此带动了我国纺织化工系统，生产的厂家也是渐增多。由于杜拉聚丙烯纤维均属单丝纤维，而FIBERMESH纤维是80年代末由美研制的网状纤维，应用成功后引进中国,FIBERMESH主要执行的标准是ISO9002和ISO14001，经过多年的实际应用，FIBERMESH在我国山东淄博、寿光、枣庄、威海、济南、绥化、天津、北京、吉林等地的工程项目中得到广泛应用，通过水利部珠江水利委员会勘测设计院等的试验，证明该种材料确具有提高普通混凝土的抗拉、抗疲劳、抗冲击、抗磨损等优点。在推广应用项目中也显示了它与普通混凝土对比的优势。,建议更多地进行科学试验，更严格地把住经济效益的关口，以便产品发展更具新的科学依据。,如何利用FIBERMESH纤维与钢纤维混凝土各自的优点而进行实际应用，应该是科技工作者进一步探讨的问题，这对工程结构及进一步推广应用是很有好处的。,参考文献,集束型聚丙烯网状纤维介绍,北京森野工程技术有限公司,关于聚丙烯纤维网对混凝土性能影响的几点认识,天津市政工程研究院 曹诚,纤维混凝土概述,清华大学 惠士博,聚丙烯纤维网混凝土在工程中的应用,水利部珠江水利委员会勘测设计研究院 郭子嵩,纤维网增强混凝土（FRC）力学性能试验,北方交大,聚丙烯混凝土网状加强纤维国内工程应用业绩,北京森野工程技术有限公司,地址：北京市亚运村北苑路180号加利大厦B座901,邮编：100101,电话：[phone] 64897806,传真：[phone],E-mail:senyekeji,