摘要：本文研究了不同掺量聚丙烯纤维高性能混凝土的抗折、脆性和抗冲击性能，综合论述了掺纤维对高性能混凝土抗折强度、脆性、抗冲击性能的影响，探讨和分析了高性能水泥基纤维复合材料脆性下降，抗冲击性能提高的机理。试验证明：高性能混凝土中掺纤维能显著降低混凝土的脆性和提高混凝土抗折强度、抗冲击性能。
一、前言
高性能混凝土不仅要有良好的强度性能，还应有优异的耐久性能和适宜的工作性能，以满足目前和未来的大规模混凝土工程的施工需要，经过大量的试验研究，我们应用硅灰和粉煤灰配制出高性能混凝土，这种混凝土不仅具有很高的强度，而且工作性好、硬化混凝土抗冻融性能、抗渗透性能和抗侵蚀性能优异。但脆性大、抗冲击性差影响高性能混凝土实际应用的一个重要因素。有研究认为，自收缩开裂、湿胀开裂和脆性是目前高性能急待解决的重要问题。本文将采用聚丙烯纤维来改善高性能混凝土脆性和抗冲击性能。
二、实验方法
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掺合料：试验采用化联外加剂厂提供的硅灰，减水剂采用五四助剂厂生产的SN－Ⅱ高效减水剂。
1．3集料：粗集料采用5－8mm的石英碎石，细集料采用标准石英砂。
1．4聚丙烯纤维：采用新型改性聚丙烯纤维，其物理性能列于下表。
吸水性 无
比重 0.91
纤维长度（mm） 12－19
熔点 160－170
沸点 590
导电性 低
导热性 低
耐酸碱性 高
抗压强度（Mpa） 560－770
拉伸强度（Mpa） 350
2、试验方法
抗折、抗压强度试验GB177－85水泥胶砂强度试验方法进行。用水量是采用标准稠度用水量，其标准稠度及凝结时间均按GB134－77水泥标准稠度用水量进行。
耐磨试件尺寸为15cm×15cm×17cm。磨损试验采用GLM－200钢轮式混凝土磨损试验机，试验方法按GB/T12988－91《无机地面材料耐磨性试验方法》进行。耐磨性用抗长度L表示，单位mm，耐磨试验每组5块，取十次试验平均值。
抗冲击性能尺寸为15cm×15cm×5cm，每组共5个试件。将8kg重的钢球从25cm高度自由落下，当试件裂缝宽度大于3mm时，记录冲击次数，试验结果取中间3个数据的平均值。
三、结果与讨论
1．聚丙烯纤维对高性能混凝土脆性影响
高性能混凝土强度和耐久性主要受水灰比和矿物聚合物的影响，当水灰比（w/c）一定时，矿物掺合料量将直接影响到高性能混凝土各种物理力学性能。耐掺聚丙烯纤维可以改善高性能混凝土的力学性能。下表为高性能混凝土改变纤维掺量（0、0.1%、0.15%）对混凝土强度影响。
试件 硅灰掺量（%） 纤维掺量（kg） 抗压强度 抗折强度
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
实验结果表明：当水灰比（w/c）一定时，混凝土力学性能随掺量增加提高，与此同时混凝土的耐久性能也大幅度提高。但硅灰掺量变化对混凝土抗压、抗折强度影响程度是不一样的。由表中数据可以看出，当硅灰从0－10%混凝土抗压强度提高30%以上，而抗折强度仅仅提高15%左右，这样高性能混凝土的脆性就随之显著提高。
试验结果表明掺和聚丙烯纤维可以改善高性能混凝土的脆性。当聚丙烯纤维含量从（0－15%）高性能混凝土抗压强度几乎没有变化，而抗折强度提高27%以上。使混凝土的脆度系数从8.39%下降到6.5%。从而表现为高性能混凝土在保证抗压强度和耐久性能不变的前提下大幅度降低混凝土的脆性。
2.聚丙烯纤维网对高性能混凝土抗冲击性影响
聚丙烯纤维对高性能混凝土抗冲击性具有较大影响。同实验数据可知，在高性能混凝土中掺加纤维可以显著改善混凝土抗冲击性能。高性能混凝土的抗冲击随纤维掺量增加而明显提高，混凝土抗冲击性提高与纤维量成正比。此外纤维高性能混凝土的抗冲击性能随混凝土基材强度的提高而增长。因此，纤维与高性能混凝土基材复合是配制高性能水泥基合材料的主要技术途径之一。
3.聚丙烯纤维对高性能混凝土增折与抗冲击性能改善的机理初探
综上所述，在高性能混凝土中掺入聚丙烯纤维后能显著提高混凝土抗折强度和抗冲击性能，其抗冲击性能的提高尤为显著。究其原因，在于纤维的阻裂效应。实际上高性能混凝土抗压强度提高幅度大大地在于抗折强度提高幅度，原因应于高性能混凝土内部存在不同尺度的微裂缝，而微裂缝对抗折强度影响远大于抗压，由于高性能混凝土脆性及自收缩等造成内部存在不同尺度的微裂缝，在结构形成过程中，聚丙烯纤维阻止了这些裂
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