聚丙烯纤维网国内情况调查.doc

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聚丙烯纤维网国内情况调查 1、国外聚丙烯纤维的比较选用世界品牌Fibermesh、 Forta、 ABCFiber、 Fiberized Fiber和Nycon五种聚丙烯纤维网（均为美国产），对这五种纤维的材料特性和其加强的相应混凝土性能进行了比较： (1) 材料性能的比较品牌特性值项目 Fibermesh Forta ABCFibet Fiberized Fiber Nycon 纤维长度（mm） 13，19，38，51 19，38 1/4”,1/2” 3/4”…2-1/2” 19 19，38 Denier 400~5,000 15～23 5000 断裂延伸率 15~30% 20%，21℃ 熔点（℃） 160~170 165 165 165 燃点（℃） 590 600 594 比重 0.91 0.91 0.91 0.91 0.91 抗拉强度（MPa） 310～420 620～758 410（5gpd） 670 379 弹性模量℃ 3500 4138（60，000psi） 4000 4137 与混凝土粘结性能优传热性低低低导电性低高？低吸水性无无＜1% 无无抗酸、盐性优优高高高抗紫外线优高高抗腐蚀性高高高极性抗磁染色能力优加气剂无影响添加剂/混合物无影响 (2) 纤维混凝土测试结果 a、 Fibermesh 纤维掺量：0.9kg/m3 测试结果测试项目未加强混凝土纤维混凝土纤维混凝土 /素混凝土标准测试方法备注抗压强度 3905psi 4240 psi 109% ≥素混凝土 ASTMC39 抗弯强度 358psi 390 psi 109% ≥素混凝土 ASTMC78 冻融耐久性 ≥素混凝土 ASTMC666方法A 粘结强度 ≥素混凝土 ASTMC234 塑性开裂减少 90%-100% 最少40% ICBOESAC32 Appendix B 抗冲击 7天 ICBOESAC32 AppendixC-2 28天裂后抗弯强度 182 psi 最小50 psi ICBOESAC32 Annex C-1 与混凝土相容性 ICBOESAC32 Annex B-2 I5指标 3.9 ASTMC1018 平均剩余强度 ASTMC1399 b、Forta 纤维掺量：0.9kg/m3 测试结果测试项目未加强混凝土纤维混凝土纤维混凝土 /素混凝土标准测试方法备注抗压强度 ASTMC39 抗弯强度 ASTMC78 冻融耐久性 ASTMC666方法A 粘结强度 ASTMC234 塑性开裂 88%减少 ICBOESAC32 Appendix B 抗冲击 7天 ACI544 28天 52次 90次 173% 最小150% 裂后抗弯强度 ICBOESAC32 Annex C-1 与混凝土相容性 ICBOESAC32 Annex B-2 I5指标 ASTMC1018 平均剩余强度 64 psi 最小50 psi ASTMC1399 c、ABC Fiber 纤维掺量：0.9kg/m3 测试结果测试项目未加强混凝土纤维混凝土纤维混凝土 /素混凝土标准测试方法备注抗压强度 4,920 psi 4,920 psi 100% ≥素混凝土 ASTMC39 抗弯强度 640psi 650psi 102% ≥素混凝土 ASTMC78 冻融耐久性 87.3% 90% 103% ≥素混凝土 ASTMC666方法A 粘结强度 16，430lb 17,003lb 103% ≥素混凝土 ASTMC234 塑性开裂减少81.2% 最少40% ICBOESAC32 Appendix B 抗冲击 7天 4 8 200% 最小200% ACI544 28天 6 10 167% 最小150% 裂后抗弯强度 68.3psi 电小50 psi ICBOESAC32 Annex C-1 与混凝土相容性 ICBOESAC32 Annex B-2 I5指标 ASTMC1018 平均剩余强度 ASTMC1399 d、Fiberized Fjber 纤维掺量：0.9kg/m3 测试结果测试项目未加强混凝土纤维混凝土纤维混凝土 /素混凝土标准测试方法备注抗压强度 4260psi 4260psi 101% ≥素混凝土 ASTMC39 3/4” 抗弯强度 590psi 630psi 107% ≥素混凝土 ASTMC78 3/4” 冻融耐久性 85.1% 87.5% 103% ≥素混凝土 ASTMC666方法A 3/4” 粘结强度 19470lbs 20410 lbs 105% ≥素混凝土 ASTMC234 3/4” 塑性开裂减少55.8% （88.4%）最少40% ICBOESAC32 Appendix B 3/4” （1/2”）抗冲击 7天最小200% 28天最小150% 裂后抗弯强度最小1.0MPa ICBOESAC32 Annex C-1 与混凝土相容性 ICBOESAC32 Annex B-2 I5指标 ASTMC1018 平均剩余强度 65.8 psi 50 psi ASTMC1399 3、4” e、Nycon 纤维掺量：0.9kg/m3 测试结果: 测试项目未加强混凝土纤维混凝土纤维混凝土 /素混凝土标准测试方法抗压强度 35.4MPa 36.3 MPa 102.5% ≥素混凝土 ASTMC39 抗弯强度 3.9 MPa 3.9 MPa 100.0% ≥素混凝土 ASTMC78 冻融耐久性 62.5% 72.0% 115.2% ≥素混凝土 ASTMC666方法A 粘结强度 63.6KN 63.7KN 100.1% ≥素混凝土 ASTMC234 塑性开裂减少86.1% 最少40% ICBOESAC32 Appendix B 抗冲击 7天 3次 8次 267% 最小200% ICBOESAC32 Appendix C-2 28天 6次 11次 186% 最小150% 裂后抗弯强度 3.1MPa （450psi） N/A 最小0.345 MPa(50 psi) ICBOESAC32 Annex C-1 与混凝土相容性 104周无纤维损坏 ICBOESAC32 Annex B-2 I5指标 ASTMC1018 平均剩余强度 ASTMC1399 (3) 比较结论 ● 五种纤维从材料指标来比较，主要是抗拉强度和模量上的区别，其中以Fiberized Fiber抗拉强度为最高（670MPa）,其次是Forta纤维（620 MPa）。Fibermesh Inforce和ABC纤维接近，约为410 MPa。Nycon纤维抗拉强度为最低（379 MPa）。 ● 所有五种纤维混凝土的抗压强度、抗弯强度、冻融耐久性和粘结强度都应大于或等于未加纤维混凝土的对应性能。从已有数据来看，五种纤维混凝土的这些性能都参满足要求。 ● 纤维在混凝土中的作用主要体现在提高混凝土的抗裂、抗冲击和裂后性能。所有五种纤维能减少混凝土塑性开裂都在80%以上。其中以Fibermesh Inforce提高最高为90%~100%。从Fiberized Fiber的数据中可以看出，抗塑性开裂能力与混凝土中最大骨料大小有关系，Fiberized Fiber在1/2”骨料混凝土中塑性裂缝减少88.4%，而3/4”骨料混凝土中塑性裂缝减少55.8%。就目前的资料而言，仅有两种纤维有抗冲击性能指标，其中Nycon纤维的抗冲击性能似乎更好，但两种纤维混凝土都满足使用要求。纤维提高裂后性能的大小指标参考裂后抗弯强度，大小依次为Nycon纤维（450psi）＞Fibermesh Inforce(182 psi＞其它三种（约为65 psi左右）。 ● 加入纤维能提高硬化混凝土的许多性能。资料显示，纤维的有效性不仅依赖于纤维的抗拉强度和弹性模量，更有可能依赖于纤维尺寸大小和与混凝土的粘结性能。该比较报告中，Nycon纤维的抗拉强度为五种纤维最低，但它对提高混凝土的抗裂、抗冲击和裂后性能比高于其它抗拉强度的Forta纤维和Fiberized Fiber要好。一种可能的原因就是该纤维与混凝土有优异的粘结性能。 ● 要充分比较各种纤维在混凝土中作用，最好采用相同配合比设计的混凝土混合料、相同的长度和掺量纤维在相同的试验方法下来进行比较。只有这样，比较的结果才具有更高的可信度。（4）Fibermesh Inforce聚丙烯纤维网在中国市场的优势 ●Fibermesh Inforce聚丙烯纤维网是由美国合成工业集团（Syntheyic Industries）生产的。美国合成工业集团是世界上同类企业界公认的第一流制造土木织物产品的著名制造公司。Fibermesh是由美国军队工程师团与合成工业于1984年联合研制，属于合成工业集团的专利产品。Fibermesh Inforce是Fibermesh系列的最新产品。而其他纤维网是由美国其他公司生产的，是早期Fibermesh产品的复制品。 ● Fibermesh Inforce是纤维网发展过程中最新科技产品，经过改进后，该纤维种类含有25种纤维结构，是由不同长度和网状结构组合而成，这是符合混凝土的空间结构构造而设计制造的。因为混凝的级配是由不同规格的骨料组成的，水泥浆区也有大有小，25种结构的纤维束可以迅速地在混凝土中均匀分布，以最大化的密实度加强水泥浆区和附着骨料，使混凝土的性能更优。而其他纤维网是由单一纤维结构组成的，同一种长度和网状结构，它对混凝土的加强效果比Fibermesh Inforce要差的多。 ● 其他纤维网的网状结构是构造不太合理，它需要较大的冲击力才能把它冲开成单丝状态。这就要求混凝土中有较大的骨料或较长的搅拌时间。较大的骨料要求使其使用受到了限制，较长的搅拌时间将会影响混凝土的性能。而Fibermesh Inforce纤维网的网状结构的宽度很小，即可在粗骨料混凝土中应用，也可以在砂浆水泥中应用，而且搅拌时间只需要增加50秒即可。 ● 由于美国合成工业集团对Fibermesh的研究在美国是最早的，有专门的研究机构和实验室，并且与美国许多知名大学和科研机构共同全作，Fibermesh Inforce无论是从纤维结构设计，到纤维网用聚丙烯的选择以及对材料的改性都使Fibermesh Inforce网状纤维加强混凝土的性能达到最优。而其他公司的实力和科研水平与合成工业集团不可相提并论。无论产品的质量还是技术支持都比合成工业公司相差一个档次。 ● 就中国市场而言，Fibermesh是同类产品中最早进入中国市场的，以在包括路面工程、建筑工程、铁路工程和港口工程等数以百计的混凝土工程中得到了应用，而且使用效果显著。而其他纤维才有些刚刚进入中国市场，有些还没有进入中国市场，使用效果还需要经受时间的考验。 ● 经过多年的使用，Fibermesh已经在铁道部铁路混凝土桥涵防水层的保护层标准图（图号：专桥8161）中被指定加强防水混凝土的标准用产品。 2 、国产聚丙烯纤维网（1）性能特征品牌特性值项目济南天河泰安同伴泰安现代常州天怡纤维长度（mm） 20 20 10，15，20 10，15，20 当量直径（μm）＜100 100 断裂延伸率 10 ≥6 ≥15 熔点（℃） 160~170 160-180 160~170 160~170 燃点（℃） 590 比重 0.91 0.91 0.91 0.9 抗拉强度（MPa） 560~770 ≥560 ≥346 ≥350 弹性模量（MPa） ≥3500 ﹥3500 ﹥3500 ﹥3500 与混凝土粘结性能传热性导电性吸水性不吸水不吸水不吸水抗酸、盐性强强强（2）国产与进口聚丙烯纤维网的差别 ● 国外用于生产混凝土聚丙烯纤维网的原材料都经过表面改性，这样可以提高纤维---硬化水泥浆体的界面粘结强度，改善水泥砂浆的抗干缩开裂效果，并有细化裂缝的作用。另外，国外生产聚丙烯纤维网的原材料经过亲水处理，提高水泥浆体对纤维的润湿效果，并最终改善水泥基体与聚丙烯纤维网的界面粘结性能。而国内用于生产混凝土聚丙烯纤维网的原材料都没有经过表面改性和亲水处理，其与混凝土的粘结性能很差，从而影响纤维在混凝土中的加强效果。 ● 国外材料的网状结构，一方面，当冲散成单丝状态是时，单丝的直径很细，约为30µm，另一方面，网状结构中，单丝与单丝之间的联接很容易被骨料冲开。而国产纤维网的网状结构的构造不太合理，首先，当冲散成单丝状态时，单丝的直径很细，约为100µm，这样相同体积掺量，完全均匀分散后，在混凝土中的纤维根数与国外进口材料比较要少很多，这样控制混凝土的收缩裂缝效果较差。另外，国产纤维需要较大的冲击力才能把它冲开成单丝状态。这就要求混凝土中有较大的骨料或较长的搅拌时间。较大的骨料要求使其使用受到了限制，较长的搅拌时间将会影响混凝土的性能。 ● 国外聚丙烯纤维网都经过了一系列的试验研究，包括纤维混凝土的韧性指标和耐久性指标。而国产纤维网没有这方面的检测指标。 ● 国外聚丙烯纤维的使用已经很成熟了，有一整套的理论和施工规程，国外产品大多经历了无数混凝土工程的检验，有很多的使用经验和工程业绩。而国产纤维网在中国市场刚刚使用，使用效果还需要经受时间的考验。

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