聚丙烯纤维混凝土的运用

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本文作者：张悦可申红太工作单位：河北钢铁集团采购公司

1聚丙烯纤维性能分析

1.1杜拉聚丙烯纤维混凝土的物化性能

根据国内一些实验室以往的实验证明，用聚丙烯纤维来控制混凝土裂缝，其性能主要与其在混凝土的体积率有关，当体积率达到0.1%时，混凝土收缩值大幅降低，当聚丙烯纤维体积达到0.3%以上便会产生许多不可见的裂纹体系。与不参聚丙烯纤维的情况相比，裂缝宽度大大减小，阻裂能力可以提高一个数量级。聚丙烯纤维含量0.8kgm3的混凝土抗渗标号从素混凝土的W10提高到W14。聚丙烯纤维混凝土抗渗性好对防止和延缓渗水、潮湿气体和氯化物等有害介质对混凝土的侵蚀和对受力钢筋的锈蚀起了良好作用，可延长建筑物的使用寿命。南京水科院对C25混凝土，按快冻法进行试验结果表明，普通混凝土抗冻标号为100，而纤维掺量大于或等于0.9kgm3的，抗冻指标都大于150。冻融循环试验后，通常混凝土失重较小，而相对动弹性模数下降较多，说明混凝土冻融破坏主要是混凝土内部产生微裂缝造成，而掺入聚丙烯纤维有助于抑制和减少微裂缝的产生和发展，从而提高了混凝土的抗冻性，可见聚丙烯纤维在提高混凝土的抗冻性上作用十分显著。纤维掺量应该视使用目的而定，同时考虑混凝土的具体配比、集料和其它外加剂的具体情况而定。目前多数厂家建议的掺量数据，多来自于理论界对纤维体积掺量0.05%和0.1%的试验结论数据。不同制成材料的纤维由于其比重不一，按照体积掺量计算，折算为纤维重量掺量当然就不一样。杜拉纤维在国内一千多个各种实际工程的应用过程中，针对不同的要求，经历过每立方米混凝土砂浆掺加0.5、0.67、0.7、0.8、0.9、1.0、1.3、1.36、1.5kg不等的情况，均属于低掺量，都得了良好的工程效果，掺量在0.7~0.9kgm3时，已经能够满足设计的一般要求了。一般来说，对抗裂、抗渗、耐磨要求高的部位，掺量相对高一些；对使用特细砂地区的掺量相对高一些；有特殊要求的工程部位和用途要有特殊的配比。高掺量除特殊用途之外，在一般工程应用中不一定适用。

1.2纤维混凝土的应用

经过多年的推广，聚丙烯抗裂纤维———杜拉纤维（Durafibe）r已经在全国20多个省、市、自治区的一千多个各类工程中得到了成功的大面积应用。主要用在道路、桥梁、机场、地铁、工业及民用建筑、水利工程以及预制构件、保温材料、干粉砂浆等各个方面。如高速公路收费站特殊路段；软基层路面；大型桥梁、立交桥、高架路的铺装层；桥梁修护；公路修补；建筑物的地下室底板、侧墙、挡土墙；露天及室内停车场、车道；飞机场停机坪、机库；上人屋面、天面；楼板、楼梯板；转换层大梁、超大型梁和柱、直线加速器防辐墙、油库底座、溢洪道闸墩、石化焦炭塔框架、风力发电风塔基座等大体积混凝土；高强混凝土钢管混凝土柱；薄壁结构；设备基座；游泳池、储水池、化污池；排污管道、通信电缆管道；网球场、篮球场；大型垃圾堆放池；核废料填埋、核废料储存容器；住宅小区道路；工业及民用建筑的内外墙抹灰；室内装修；水渠、泄洪洞等冲磨混凝土；水利堤围；地铁、轻轨地下基础；隧道；涵洞、护坡；厂房、桥梁加固和修复等。其中不乏许多重要的大型工程和具有典型意义的工程，如深圳市民中心、深圳会展中心、深圳地铁、深圳游泳跳水馆、重庆朝天门广场、重庆渝海地王广场、重庆世贸中心、重庆机场、重庆渝澳大桥、重庆黄花园大桥、重庆石板坡大桥、广州新机场、广州地铁、广州新中国大厦、广州名汇商城、广州正佳广场、京珠高速、湖北出版文化城、北京蓝海洋水上世界、南阳回龙蓄能电站、乌海灌渠等等，积累了大量的工程经验。自1999年防水专家将以杜拉纤维为代表的聚丙烯纤维写入《深圳建筑防水构造图集》之后，广州、北京等地依据大量的工程实践数据和专家论证，在轻板墙体工程、保温工程方面采纳了杜拉纤维规格、掺量和做法，将聚丙烯纤维的使用纳入了地方技术规程。之后继续扩大的工程实践，以及其它许多品牌工程用纤维的大量推广和应用，为我国合成纤维混凝土开拓了一个良好的发展势头。

2聚丙烯纤维在防渗面板中的应用和施工

2.1设计指标1）纤维材质：进口无毒单丝聚丙烯纤维，纤维抗拉强度不得低于250MPa，弹性模量3500MPa，拉伸极限15%，熔点不低于180℃，燃点不低于580℃，含湿量不大于0.1%，纤维规格为34英寸（约19mm），在混凝土中的分散性良好，分散性试验相对误差不大于5%，掺量为0.9kgm3。2）混凝土水灰比：0.40～0.5。3）混凝土含气量：4%～6%。4）坍落度：采用商品砼，出机口为12~14cm，仓面为5～7cm，可根据气候作适当调整。

2.2施工工艺在施工工艺方面，按照普通混凝土施工技术要求进行施工。掺入聚丙烯纤维施工极为方便，对混凝土拌合及施工工艺没有特别要求，无须改变原设计混凝土的配比。由于聚丙烯纤维在混凝土当中的作用以物理方式体现的，本身不与混合料及外加剂产生化学方应，所以在混凝土拌合时添加如引气、减水等外加剂时并不对纤维增强混凝土构成材料性质产生影响。聚丙烯纤维要在加入干料（砂石、水泥等）之后，加水之前投入。添加聚丙烯纤维后的混凝土需要保证一定的拌合时间，拌和时间以纤维能在混凝土中均匀分布为准。聚丙烯纤维总表面积很大，它的表面要吸附水，因此聚丙烯纤维的加入会增加拌合料的的粘稠度，降低坍落度。在现场施工时，为保证纤维在混凝土中均匀分布，拌合时间较一般混凝土的拌合时间（60s）延长了30s左右。在混凝土浇筑质量方面，尽管添加了聚丙烯纤维作为增强材料，仍按照有关规程规范对防渗面板进行分层分块浇筑，避免大体积混凝土内部温升过高而产生过大的塑性收缩变形。

结束语

笔者正在参与建设的河南省济源市蟒河口水库防渗面板工程施工工艺完全按照聚丙烯纤维混凝土工艺试验进行，施工过程顺利。经混凝土抗压强度、抗渗强度、抗冻标号等质量数据检测，防渗面板聚丙烯纤维混凝土各项指标完全满足设计要求，防渗效果达到预期目标。