纖維混凝土抗?jié)B性能探討與工程實踐論文
摘要：本文對聚丙烯纖維在混凝土中的摻加技術(shù)及應(yīng)用的分析。通過分析既有的實驗數(shù)據(jù)表明適量聚丙烯纖維摻加在混凝土中可以減少混凝土的裂紋，提高了混凝土的抗?jié)B性能，同時其他性能都有明顯的改善。實際工程應(yīng)用中效果顯著。
關(guān)鍵詞：聚丙烯纖維；混凝土；防水抗?jié)B性能；工程實踐
一、纖維混凝土的應(yīng)用特點
混凝土是一種脆性材料，韌性差，且由于裂紋的存在使水的滲入成為可能，從而影響到混凝土抵抗水滲透的能力。多年來人們從原材料、配合比、外加劑、澆搗方法和養(yǎng)護(hù)工藝等等方面加以研究和改進(jìn)，取得了很大成果，但是這些方法并未從根本上改變混凝土的性能弱點。
上世紀(jì)80年代纖維復(fù)合材料發(fā)展起來，得以各種合成纖維等纖維材料應(yīng)用于水泥混凝土中，從不同層面改善混凝土的性能。聚丙烯纖維應(yīng)用于混凝土中，具有摻加工藝簡單、價格低廉、性能優(yōu)異等特點，近年來在國內(nèi)得到了推廣應(yīng)用。
國內(nèi)目前在混凝土中使用的普通聚丙烯纖維多是切割后的短而細(xì)的纖維，或者將纖維編織成網(wǎng)狀。該纖維具有化學(xué)性能好、耐酸堿，不導(dǎo)電，成本低廉，易于添加到水泥混凝土中。有效改善了普通混凝土的性能。
二、聚丙烯纖維的物理性能
三、纖維混凝土抗?jié)B性能的分析
(一)纖維混凝土抗?jié)B性能的'機(jī)理
任何密實的混凝土都存在微裂縫，這些微裂縫存在于相與相之間（石、砂、水泥膠體三相）和水泥微顆粒之間。混凝土在硬化形成強(qiáng)度的過程中，初期由于水和水泥水化反應(yīng)形成結(jié)晶體，引起混凝土體積的收縮，后期由于混凝土內(nèi)自由水分的蒸發(fā)而引起干縮。內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力超出了混凝土機(jī)體的抗拉強(qiáng)度，在混凝土內(nèi)部引起微裂縫。混凝土在凝結(jié)和硬化過程中，微裂縫經(jīng)歷了出現(xiàn)和發(fā)展的過程。混凝土的微裂縫在發(fā)展過程中，是從無到有，從小到大向最薄弱方向定向發(fā)展。微裂縫向細(xì)裂縫的發(fā)展大多數(shù)在3－7d凝膠期內(nèi)完成，此時混凝土的抗拉強(qiáng)度小于1Mpa，如果沒有采取有效的抗裂措施，混凝土固有的微裂縫在內(nèi)外應(yīng)力的作用下將會發(fā)展為更大的裂縫以至最終形成貫通的裂縫，從而導(dǎo)致防水失效，造成混凝土抗?jié)B能力的降低甚至波及到強(qiáng)度。
在混凝土內(nèi)摻入聚丙烯纖維，聚丙烯纖維與水泥集料有極強(qiáng)的結(jié)合力，很容易與混凝土材料混合。其單絲細(xì)度大，形成大表面積，能在混凝土內(nèi)部構(gòu)成一種均勻的各方向支撐體系。當(dāng)微裂縫在細(xì)裂縫發(fā)展的過程中，必然遇到多條不同向的細(xì)纖維的阻擋，消耗了混凝土內(nèi)部應(yīng)力產(chǎn)生的作用，阻止了細(xì)裂縫進(jìn)一步發(fā)展。因此，聚丙烯纖維可以有效地抑制混凝土早期干縮微裂的產(chǎn)生和發(fā)展，極大地減少了混凝土收縮裂縫，尤其是有效地抑制了連通裂縫的產(chǎn)生。從宏觀上看，細(xì)纖維分散了混凝土的定向拉應(yīng)力。另外在混凝土中摻入適量聚丙烯纖維后，均勻分布在混凝土中彼此相粘連的大量纖維起了“承托”骨料的作用，降低了混凝土表面的析水與集料的沉降，從而使混凝土中直徑為50～100nm和大于100nm的孔隙含量大大降低，有效提高了混凝土抗?jié)B能力。
(二)試驗數(shù)據(jù)
下面是一組已有工程實驗數(shù)據(jù)
纖維
纖維摻量為：0.6～0.9kg/m3。
水泥
PO42.5普通硅酸鹽水泥。
粗骨料
級配碎石，表觀密度：2620kg/m3，堆積密度：1350kg/m3，針片狀含量<；10%
摻入聚丙烯纖維混凝土的抗?jié)B性能指標(biāo)見下表：
試驗數(shù)據(jù)表明，在相同工藝條件下，隨著纖維摻量的增加(X3→X2→X1)，混凝土的滲透高度減小，纖維混凝土抗?jié)B性能增強(qiáng)。聚丙烯纖維混凝土和素混凝土抗?jié)B性能試驗結(jié)果表明；纖維含量為0.5、0.7、1.0㎏/m3的聚丙烯纖維混凝土抗?jié)B能力分別比普通混凝土提高64％、73％和75％。由于以上數(shù)據(jù)分析可知，聚丙烯纖維可以大提高混凝土抗裂、抗?jié)B能力，作為混凝土本體剛性自防水的效果顯著。
四、工程應(yīng)用實踐
霍林郭勒市污水廠污水沉淀池防水防滲應(yīng)用。該工程單體直徑60米，深6米，地上2米，地下4米，池壁厚300，C30砼。原設(shè)計上沒有只是按普通抗?jié)B設(shè)計考慮的。考慮以往類似工程的缺陷，和附近的地下水不能污染特殊要求。并結(jié)合一期污水沉淀池的實際防水抗?jié)B能力差不夠理想的原因，決定加強(qiáng)新建污水池的防水抗?jié)B的能力。通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)和施工工藝的可操作性，選用聚丙烯纖維摻入混凝土來達(dá)到防水抗?jié)B的目的。根據(jù)一些參考工程數(shù)據(jù)，對纖維摻量選定為0.7kg/m3。為確保工程質(zhì)量制訂了嚴(yán)格的施工方案，如派專人將聚丙烯纖均勻地撒筒內(nèi)，送入機(jī)攪拌均勻后再加水進(jìn)行攪拌，采用按正常攪拌時間的1.5倍攪拌，使纖維在混凝土中分散均勻。針對聚丙烯纖維混凝土較為粘稠，在插入式振搗器振搗時的穴坑復(fù)平時間較長，適當(dāng)加強(qiáng)收面。對纖維混凝土第一次澆筑要進(jìn)行開盤鑒定，檢驗滿足配比后進(jìn)行大面積澆筑。在整個混凝土澆筑中，自由下落高度控制在2米內(nèi)，并適當(dāng)加強(qiáng)振搗頻率，根據(jù)實際需要的參考數(shù)據(jù)分階段分組留出試塊以便檢測。提前記錄天氣情況控制好收漿時間和專人進(jìn)行養(yǎng)護(hù)等。
本工程聚丙烯纖維(長度15～20mm)，加入適量高效減水劑，達(dá)到較好的防水抗?jié)B效果。28天后檢查和竣工驗收檢查都沒有發(fā)現(xiàn)裂縫，28d抗壓強(qiáng)度高出普通混凝土的試配強(qiáng)度，經(jīng)過二年的使用池壁沒有發(fā)現(xiàn)滲漏的痕跡，池底留設(shè)的觀測點處觀察也沒發(fā)現(xiàn)滲出現(xiàn)象。可見在混凝土材料中適量摻入聚丙烯纖維是一種防水抗?jié)B可操作性強(qiáng)的工藝，是實現(xiàn)混凝土本體抗?jié)B的有效途徑。
結(jié)束語
聚丙烯纖維適合采用先摻或后摻工藝法添加到混凝土中，容易在混凝土中混合均勻，對施工工藝無特殊要求。與普通混凝土比性能得到明顯提高。摻加改性聚丙烯纖維的混凝土表面光滑、無裂紋，抗?jié)B性、抗凍性明顯提高。工程實踐證明，纖維混凝土不僅抗?jié)B、抗凍性能增強(qiáng)，其韌性等其他性能也都有所改善，尤其適用于剛性防水混凝土、大體積混凝土，具有明顯的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。在工程實踐中，針對性的根據(jù)結(jié)構(gòu)本體功能特性采用小摻量聚丙烯纖維混凝土配以適當(dāng)?shù)耐饧觿⒔鉀Q好設(shè)計方法、施工技術(shù)等，不僅是提高結(jié)構(gòu)防水抗?jié)B的有效方法也是提高混凝土結(jié)構(gòu)綜合性能的有效途徑。
參考文獻(xiàn)：
1、改性聚丙烯纖維在混凝土的應(yīng)用與研究， 《混凝土》2000年03期 趙晶, 趙亞丁，張桂敏，
2、聚丙烯纖維混凝土的防水性能及其應(yīng)用，《新型建筑材料》2000年02期 朱江
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