Calcestruzzo in fibra di polipropilene

Le comuni fibre di polipropilene hanno una scarsa resistenza all'invecchiamento e tendono a formare grappoli durante la miscelazione del calcestruzzo. Solo le fibre modificate possono lavorare insieme alla matrice cementizia ed essere utilizzate nell'ingegneria del calcestruzzo. Le prime applicazioni utilizzavano principalmente fibre di film di polipropilene. All'inizio degli anni '80, gli Stati Uniti svilupparono con successo fibre di polipropilene monofilamento, che divennero ampiamente utilizzate nell'impermeabilizzazione sotterranea, nei tetti di edifici industriali e civili, nei pavimenti, nelle autostrade e nei progetti di ponti grazie al loro basso costo e al significativo miglioramento delle prestazioni del calcestruzzo. Dalla metà degli anni '90, migliaia di progetti in Cina hanno adottato il calcestruzzo in fibra di polipropilene, tra cui la Guangzhou New China Mansion, il Chongqing World Trade Center, il Villaggio dei Giochi Asiatici di Pechino, il ponte sul fiume Yangtze di Wuhan e il progetto delle Tre Gole, ottenendo notevoli risultati risultati.

1. Caratteristiche del calcestruzzo in fibra di polipropilene

Il calcestruzzo ha una bassa deformazione a trazione ultima, generalmente compresa tra {{0}},01% e 0,20%, mentre le fibre di polipropilene hanno una deformazione a trazione fino al 15% al ​​18%. Le fibre di monofilamento di polipropilene distribuite uniformemente nel calcestruzzo non solo prevengono l'assestamento degli aggregati, migliorano la lavorabilità e riducono il sanguinamento e la segregazione, ma sopportano anche efficacemente la deformazione di trazione causata dal ritiro del calcestruzzo. Ciò ritarda o previene l'insorgenza e lo sviluppo di microfessurazioni interne e macrofessure superficiali del calcestruzzo, favorendone l'impermeabilità. Quando sottoposto a carichi d'urto, il calcestruzzo in fibra di polipropilene previene la propagazione delle crepe, migliorando la resistenza agli urti, la resistenza al gelo e la resistenza alla carbonatazione del calcestruzzo.

1.1 Proprietà fisiche

Resistenza al restringimento: La resistenza al ritiro è la proprietà più importante delle fibre di polipropilene nel calcestruzzo. Gli studi hanno dimostrato che incorporando fibre di film di polipropilene in un rapporto volumetrico di circa l'1% è possibile ridurre il tasso di ritiro del calcestruzzo di circa il 75%.

Impermeabilità: Secondo il National Building Materials Testing Center, il calcestruzzo in fibra di polipropilene con un dosaggio di 0,05% ha un'impermeabilità superiore del 70% sotto una pressione dell'acqua di 1,2 MPa rispetto al calcestruzzo in fibra di polipropilene della stessa resistenza ({{6 }}giorno).

Resistenza al fuoco: Recenti test di resistenza al fuoco indicano che l'aggiunta di fibre a basso punto di fusione (diametro 0,1 mm, lunghezza 12 cm, dosaggio 4 kg/m³) al calcestruzzo mostra una promettente resistenza al fuoco. Tali colonne in fibrocemento non mostrano quasi alcun danno dopo i test standard di resistenza al fuoco, suggerendo che le fibre a basso punto di fusione possono prevenire la scheggiatura del calcestruzzo.

Lavorabilità: L'aggiunta di fibre di polipropilene con un rapporto volumetrico compreso tra {{0}},05% e 0,07% può inibire efficacemente la segregazione e il sanguinamento nelle miscele di calcestruzzo, migliorando la lavorabilità.

1.2 Proprietà meccaniche

Resistenza alla compressione e alla trazione: La resistenza alla compressione e alla trazione del calcestruzzo in fibra di polipropilene è simile a quella del calcestruzzo ordinario.

Resistenza alla flessione: L'aggiunta di fibre di fessurazione del film di polipropilene in un rapporto in volume di circa l'1% può aumentare la resistenza alla flessione della malta o del calcestruzzo di non più del 25%, ma la capacità di deformazione prima della rottura è molto elevata.

Resistenza agli urti: I test condotti dal National Building Materials Testing Center mostrano che la resistenza all'urto della malta con contenuto di fibre dello {{0}},05% e 0,1% è aumentata rispettivamente del 17,7% e del 25,8%, rispetto alla malta semplice.

Resistenza alla fatica: Prove di fatica con una velocità di carico di 20 cicli/secondo mostrano che dopo 2 milioni di cicli, il calcestruzzo semplice può sopportare una sollecitazione massima pari al 50% della sua resistenza alla flessione, mentre il calcestruzzo fibroso con un dosaggio dello 0,3% può sopportare una sollecitazione massima pari al 65% della sua resistenza alla flessione.

1.3 Durabilità

Resistenza al gelo-disgelo: Il National Building Materials Testing Center ha testato la resistenza al gelo-disgelo del calcestruzzo in fibra di polipropilene con due diversi rapporti volumetrici utilizzando lo standard GBJ 82-1985. I campioni che misuravano 100×100×100 mm sono stati testati a 28 giorni di età, simulando il mese più freddo con una temperatura media da -5 a 0 gradi . I risultati hanno mostrato che l’aggiunta di fibre di polipropilene ha migliorato significativamente la resistenza al gelo-disgelo del calcestruzzo dopo 50 cicli di gelo-disgelo.

Resistenza alla carbonatazione e alla reazione alcali-aggregati: Il calcestruzzo in fibra di polipropilene migliora la resistenza alla carbonatazione e alle reazioni alcali-aggregati principalmente riducendo varie fessure interne, migliorando così la densità del calcestruzzo.

2. Applicazioni del calcestruzzo in fibra di polipropilene

2.1 Ingegneria Edile

Il calcestruzzo in fibra di polipropilene viene utilizzato per il getto in loco di solette, pareti laterali, solette del tetto, serbatoi dell'acqua e altre strutture in calcestruzzo autoimpermeabili, nonché componenti in calcestruzzo di grandi volumi come travi di fondazione e solette in grattacieli . Migliora la lavorabilità e aiuta a migliorare l'impermeabilità, la resistenza alle crepe e la resistenza al gelo-disgelo del calcestruzzo autoimpermeabile, affrontando efficacemente le crepe causate dallo stress termico nel calcestruzzo di grandi volumi.

2.2 Ingegneria civile e idraulica

Strade in cemento, impalcati di ponti, dighe, porti e acquedotti con fibre di polipropilene mostrano prestazioni complessive migliori, come resistenza alla flessione, resistenza alle crepe, resistenza alla fatica, resistenza all'usura e resistenza all'erosione dell'acqua di mare, rispetto ai normali progetti in cemento. Soprattutto in caso di volumi di traffico elevati e di passaggio frequente di veicoli, la resistenza alla fatica delle fibre di polipropilene è più pronunciata. In condizioni di forti cambiamenti climatici e frequenti cicli di gelo-disgelo, la resistenza al gelo-disgelo del calcestruzzo in fibra di polipropilene è pienamente dimostrata.

2.3 Prodotti prefabbricati in calcestruzzo

Il calcestruzzo in fibra di polipropilene viene utilizzato nei componenti prefabbricati in cemento armato e nei prodotti in cemento (tubi, blocchi, ecc.) per migliorare significativamente la qualità dell'aspetto, aiutare a prevenire e ridurre le crepe superficiali nei componenti prefabbricati, ridurre la rottura dei bordi e degli angoli e aumentare l'impermeabilità per prevenire il rinforzo in acciaio corrosione.

2.4 Calcestruzzo preconfezionato

L'aggiunta di fibre di polipropilene al calcestruzzo preconfezionato può migliorare significativamente la lavorabilità, ridurre il sanguinamento e prevenire crepe plastiche nel calcestruzzo commerciale. Le fibre di polipropilene possono essere combinate con qualsiasi additivo chimico nel calcestruzzo per produrre calcestruzzo pompabile e altro calcestruzzo ad alte prestazioni. Il calcestruzzo ad alte prestazioni, con la sua elevata resistenza, grande fluidità ed eccellente durabilità, è ampiamente utilizzato nei grattacieli e nei ponti a lunga campata. L’utilizzo di fibre di polipropilene nei compositi può migliorare efficacemente la tenacità, la resistenza alle fessurazioni e la duttilità del calcestruzzo ad alte prestazioni.