２０１４年第３期 Ｎｏ．３ ２０１４ 煤 炭 科 技 ３９ ＣＯＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮ０ＬＯＧＹ ＭＡＧＡＺＩＮＥ 文章编号：１００８—３７３１（２０１４）０３—００３９—０３ 改性聚丙烯纤维对混凝土力学性质的影响 侍亮 （永贵能源有限公司五凤煤业，贵州毕节５５ １７￣） 摘要：采用实验室测试的方法研究改性聚丙烯纤维对混凝土力学性质的影响。主要得到以 下结论：①改性聚丙烯（粗）纤维随着纤维掺量（０．４％～０．８％）的增加，混凝土的强度和韧性 都得到提高，但是当掺量超过０．８％后，抗折强度反而出现负增长。②改性聚丙烯（粗）纤维的 掺量达到０．８％时，纤维混凝土抗折强度是素混凝土的１．３０４倍；改性聚丙烯（粗）纤维直径比 普通聚丙烯单丝增大了１Ｏ倍以上，弹性模量提高了７０％，试验证明纤维在混凝土中起到了微 筋材的作用产生有效的增强效果，但纤维掺量不宜过大，过大反而会使强度降低。③混凝土 韧性随着纤维掺量（０．４％～１．０％）的增大而增加，当体积掺量达到１．０％时，弯曲韧度指数田 达到最大，是素混凝土的９．９倍。 关键词：混凝土；改性聚丙烯纤维；抗压强度；弯曲韧性；弹性模量 中图分类号：ＴＵ５２８ 文献标志码：Ｂ 随着新纤维和混凝土材料的不断出现，同时为 了满足工程界对混凝土的力学性能和耐久性的要 求，纤维混凝土在近３０ ａ有了突飞猛进的发展，纤维 混凝土理论和应用技术得到了充分的发展ｎ 。世界 各先进国家都十分重视高强混凝土的研究开发，并 已经取得重大进展。在实验室中，混凝土抗压强度 已可超１５０ ＭＰａｔ 。］。文献［８一ｌ０１提出钢纤维用于 增强混凝土结构，不仅仅可以阻裂和增韧，在许多场 列。通过对试验结果进行分析可知，聚丙烯（粗）纤 维添加到混凝土后，混凝土抗压和抗折强度均得到 改善。当改性聚丙烯（粗）纤维体积比从０．４％增大 到１．Ｏ％，混凝土的抗压强度随着纤维含量的增加 而增大；但是当体积比为１．５％时，抗压强度反而减 少３．１％。 表１ 改性聚丙烯纤维物理力学性能指标 合下钢纤维参与结构受力，而且在钢筋高强混凝土 和预应力混凝土中采用钢纤维增强和局部增强将是 很有效的；钢纤维与钢丝网混合使用，用于增强梁板 ｓｏｏ 。 繁伸 篡弹 量， ３￣６．０ ｓ 结构，会形成高强、耐冲击、耐疲劳和高延性的结构。 改性聚丙烯纤维（粗）是在聚丙烯中添加改性材 料，经过一定的工序处理后，增添纤维与混凝土之间 改性聚丙烯（粗）纤维掺量分别为０．４％、０．８％、 １．０％和１．５％时，混凝土抗折强度分别提高２２．３％、 ３０．４％、一３．６％和一９．３３％；当改性聚丙烯（粗）纤维 的亲和力和握裹力。直径为０．５～１．０ ｍｍ，弹性模 量达到７．３ ＧＰａ以上。加人粗纤维的目的是加强纤 维的微筋材作用，在增韧阻裂的同时提高混凝土的 韧性。通过对试件破坏过程进行分析，混凝土破坏 掺量为１．０％时，混凝土抗压强度达到最大，比素混 凝土提高８．６％。 纤维的阻裂功能可起到增强和增韧效果。在混 时大量粗集料剪断或拉断，呈现混凝土的脆性破坏 凝土中掺入一定比例的纤维后，由于纤维的阻裂性 特征。在混凝土中加人低模量（粗）纤维，不仅可以 能可以减少混凝土中的干缩、温度裂缝及塑性收缩 提高混凝土的强度，而且可以提高其韧性。 应力裂缝，混凝土强度得到显著提高。 改性聚丙烯（粗）纤维因表面进行了凸凹螺纹处 １ 抗压强度和抗折强度测试 改性聚丙烯纤维物理力学性能指标如表１所 理，使其与混凝土基材的握裹力增加，增加了纤维被 拔出的能量的消耗，起到增强微筋材的作用。当混 煤炭科技 ２０１４年第３期 凝土中的微小裂纹在外荷载作用下发生扩展时，纤 维横跨在裂纹之间起桥接作用，可缓解裂缝尖端的 应力集中，增加裂缝的扩展阻力，提高混凝土的抗断 裂能力。 量。试件采用１５０ ｍｍ×１５０ ｍｍ ｘ ３００ ｍｍ棱柱体标 准试件，每组６个试件，其中３个测定轴心抗压强度， 用以确定弹性模量试验的加荷标准，另３个测定弹 性模量，测量变形仪表的精度应不低于０．００１ ｍｍ。 该试验的纤维混凝土配合比与前面的试验相 同，试验结果见表２。由表２可知，粗合成纤维的加 入使得混凝土的弹性模量降低，体现了混杂的叠加 ２弯曲韧性测试 采用６００ ｋＮ液压伺服试验机测试聚丙烯（粗） 纤维添加到混凝土后混凝土的弯曲韧性。由图１可 效果。根据应力应变的关系￡＝ｏ＇／Ｅ，当Ｅ值变小时， 知：素混凝土的脆性极强，当仅发生０．３ ｍｍ位移时 说明在同样的应力作用下，应变增大，对释放围岩的 素混凝土便开始断裂，裂缝一经出现便迅速扩展导 致破坏断裂。测试过程中，素混凝土呈现脆性断 裂。而改性聚丙烯（粗）纤维韧性较好，表现为延性 破坏。混凝土荷载一挠度曲线如图１所示。 ２Ｏ 蕈１５ 耀ｌＯ ５ ：兰 二 ：．： ０ ２ ４ ６ ８ 位移／ｍｍ 图１ 混凝土荷载一挠度曲线 由图１可知，改ｌ生聚丙烯（粗）纤维掺量为０．４％～ １．０％时对混凝土的弯曲韧性影响为正相关，并在掺 量为１．０％时达到最大，达到素混凝土的９．９倍；但 当掺量为１．５％时，韧性比掺量为１．０％时反而降 低，降幅为３５．７％。由于改性聚丙烯（粗）纤维属于 低弹模纤维，当掺量超过一定数值后，含气量增加， 导致混凝土中的弱面增多，强度降低，但纤维对混凝 土的增韧效果却十分明显。当体积掺量分别为０．４％ 和０．８％时，梁断裂后还存有残余强度，残余抗折强 度为初裂抗折强度的５０％。由于纤维掺量小，对混 凝土的微筋材作用有限，导致混凝土峰值荷载后的 承载力急速下降，弯曲荷载一挠度曲线呈凹形。 当纤维掺量增大到１．０％和１．５％时，纤维含量 的增加促使微筋材作用增强，弯曲荷载一挠度曲线 呈凸形；当梁断裂后还有二次加强的作用，即位移一 强化作用，梁的残余抗折强度达到或甚至大于初裂 强度。 ３弹性模量测试 根据《纤维混凝土试验方法标准》（ＣＥＣＳ１３： ２００９），本方法测定的纤维混凝土弹性模量是指压应 力为轴心抗压强度４０％时（ ＝０． ）的加荷割线模 应力有好处。另外一个次要因素是不排除由于纤维 含量的增加使其工作性受到影响，进而对混凝土的 密实性和弹性模量产生影响。 表２弹性模量试验结果 试 成分 千分表读数，压强度千分表读 啦十幸樽学 １０ 。 ｍｍ 数 ／１０－ｍｍ 鲁一 ／Ｃ尊半 ：ｔｓｊ ． ４结论 （１）改性聚丙烯（粗）纤维掺量为０．８％时，纤维 混凝土抗折强度达到最大，比素混凝土提高３０．４％， 弹性模量提高７０％，试验证明纤维在混凝土中起到 了微筋材的作用，产生了有效的增强效果。但纤维 掺量不宜过大，过大反而会使强度降低。 （２）改性聚丙烯（粗）纤维掺量为０．４％～１．０％ 时对混凝土的韧性影响为正相关，且弯曲韧度指数 在掺量为１．０％时达到最大，是素混凝土的９．９ 倍，改性聚丙烯（粗）纤维对混凝土的增韧效果十分 明显。但当掺量为１．５％时，混凝土的韧性比掺量 为１．０％时反而降低，降幅为３５．７％。 （３）改性聚丙烯（粗）纤维增强和增韧在掺量为 ０．４％ ０．８％时正相关，掺量超过０．８％后韧性得到 增强，但是抗折强度反而出现负增长。 （４）改性聚丙烯（粗）纤维对混凝土的增强效果 没有钢纤维明显。改性聚丙烯（粗）纤维对混凝土的 增韧效果非常明显，弯曲韧性指数卵 比钢纤维混凝 ２０１４年第３期 Ｎｏ．３ ２０１４ 煤 炭 科 技 ４１ ＣＯＡＬ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬ０ＧＹ ＭＡＧＡＺＩＮＥ 文章编号：１００８—３７３１（２０１４）０３—００４１—０２ 浅析３ ５ ｋＶ真空断路器分闸速度下降故障 王成刚 （徐州矿务集团有限公司华美电力工程公司，江苏徐州２２１￣６） 摘要：介绍了徐矿集团权台煤矿３５ ｋＶ变电所在检修试验中发生的一起３５ ｋＶ真空断路器分 闸速度下降故障及其处理过程。经分析，确定该故障是由分闸油缓冲器缺陷造成的。简单介 绍了油缓冲器的作用及使用注意事项，并提出了具体预防措施。 关键词：真空断路器；分闸速度；分闸油缓冲器 中图分类号：ＴＤ６１１ ．２ 文献标志码：Ｂ ２０１４年４月１日，华美电力工程公司在权台煤 矿３５ ｋＶ变电所进行春季预防性试验。在对２号主 变６２号断路器进行特性测量时发现其分闸不流畅， １ 故障对设备运行的影响 此故障的出现直接导致该断路器的平均分闸速 度及分闸时间达不到要求，直接影响其开断能力，危 观察分闸过程中发现在其分闸行程的后半段时间有 及安全运行。正常情况下，在断路器两个触头断开 个明显的缓慢位移过程，即整个分闸过程不是一次 的过程中，电弧需要靠自身的能量来维持电离断路 分到位，而是速度很快地一次分开大半行程后再加 器两个触头之间各种物质和触头溶解分子形成的等 离子流，从而维持电弧能够延续。如果触头断开速 度很快，电弧就需要更大的能量来加速电离两个触 头之间的分子。但是由于电弧能量有限，当触头断 开速度使得电弧的电离分子速度不能跟上时，在过 上缓慢分开的一段行程才分到位，时间比正常分闸 就位时间加长很多。针对此情况，检修人员随即对 其进行了检查大修。故障断路器型号为ＺＷ一４０．５， 配ｃＴ１９ＢＷ—Ｉ型操作机构，由江苏宝应开关厂在 ２００３年１Ｏ月生产制造。 零点时电弧就熄灭了；如果断开速度过慢就有可能 土和素混凝土分别提高０．９５倍和９．９倍。改性聚丙 烯（粗）纤维相比钢纤维可以吸收更多混凝土在破坏 过程中所释放的能量，可见改性聚丙烯（粗）纤维在 能量的吸收方面优于钢纤维。 参考文献： ［１］郝维钫．新型钢纤维混凝土力学性能的试验研究［Ｄ］．大连： 大连理工大学，２００９． ［２］陈肇元．高强与高性能混凝土的发展及应用［Ｊ］．土木工程学 报，１９９７，３０（５）：３—１ｌ＿ ［６］路来军，朱效荣，高兴燕，等．Ｃ１００高性能混凝土的研究与应 用［Ｊ］．混凝土，２００３，１６５（７）：４３—４８． ［７］蒲心诚，王志军，王冲，等．超高强高性能混凝土的力学性 能研究［Ｊ］．建筑结构学报，２００２，２３（６）：４９—５５． ［８］高丹盈，汤寄予，朱海堂．钢纤维高强混凝土的配合比及基本 性能研究［Ｊ］．郑州大学学报，２００４，２５（３）：４６—５１． ［９］焦楚杰，孙伟，高培正，等．钢纤维高强混凝土力学性能研 究［Ｊ］．混凝土与水泥制品，２００５，２５（３）：３５—３８． ［１０］张晓峰．钢纤维高强砼和普通高强砼力学性能实验研究 ［Ｊ］．贵州工学院学报，１９９６，２５（３）：５４—５９． ［３］冯乃谦．普通混凝土、高强混凝土与高性能混凝土［Ｊ］．建筑 技术，２００４，３５（１）：２０—２３． 作者简介：侍煤业助理工程师。 亮（１９８４一），男，江苏睢宁人，２００６年毕 ［４］赵国藩．高性能混凝土结构的发展与抗震设计［Ｊ］．大连理工 大学学报，１９９９，３９（２）：３３１—３３５． 业于中国矿业大学采矿工程专业，永贵能源有限公司五凤 ［５］王绍东．Ｃ１００高强混凝土在钢筋混凝土结构工程中的应用 ［Ｊ］．重庆建筑大学学报，１９９９，２１（１）：９１—９４． （收稿日期：２０１４—０７—１４）