聚丙烯纖維在混凝土工程中的應(yīng)用探析

摘要:當(dāng)前，我國的建筑工程在數(shù)量和質(zhì)量上均得到明顯地提高和改善，但同時也暴露出許多問題，其中以裂縫問題最為普遍。而在混凝土或砂漿中摻加聚丙烯纖維，能夠減少混凝土及砂漿的收縮裂縫，并能提高耐久性，因此使用聚丙烯纖維是提高混凝土工程質(zhì)量的一個有效途徑，擬就此進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞:聚丙烯纖維;混凝土;施工

中圖分類號:TU

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

文章編號:1672-3198(2010)21-0341-01

隨著我國國民經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定的快速發(fā)展，人民的居住水平和生活環(huán)境也得到了很大程度的改善，建筑工程在數(shù)量和質(zhì)量上均得到明顯的提高和改善，人們對建筑質(zhì)量的關(guān)注日益增多。混凝土是結(jié)構(gòu)工程中用量最多、應(yīng)用最廣的建筑材料，在人們的傳統(tǒng)觀念中，總認(rèn)為混凝土是極為耐久的，因此，對混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命期望值很高。然而事實上，隨著使用時間的延長和使用環(huán)境的變化，混凝土結(jié)構(gòu)也往往表現(xiàn)出“早損壞，短壽命”的特征，混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性問題已成為結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域不容忽視的重要問題。據(jù)中國消協(xié)有關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)和調(diào)查結(jié)果的匯總統(tǒng)計分析，2004-2006年，我國住宅工程質(zhì)量問題統(tǒng)計表中，墻面、地面、屋面等處出現(xiàn)裂縫，屋面、外墻、衛(wèi)生間或廚房地面滲漏排在前二位，且從反映趨勢來看，消費者在此方面的投訴在未來一段時間內(nèi)有增無減。據(jù)多年的施工實踐表明，在混凝土中摻入微盈的聚丙烯纖維，使聚丙烯纖維通過攪拌均勻地亂向分布在混凝土中的，可以使混凝土的抗拉強度、變形能力、耐動荷能力大大提高，從而提高混凝土工程的使用壽命，增強建筑工程的質(zhì)量。

1 聚丙烯纖維性能

聚丙烯纖維是由丙烯聚合物或共聚物制成的烯類纖維，呈絲狀或網(wǎng)狀細(xì)纖維。它是一種新型的混凝土增強纖維，被稱為混凝土的“次要增強筋”，其強度較高(抗拉強度200-300Mpa)，比重比一般聚合物低(0.91)，完全不吸水，為中性材料，與酸堿不起作用，抗老化性能好。燃點為590℃，熔點160-170℃，極限拉伸15%，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能低，彈性模量不低于3000Mpa，在混凝土中拌和時有良好的分散性，具有能改善混凝土的抗裂性、抗?jié)B性，提高混凝土的抗沖擊韌性、抗凍性能，改善高性能混凝土高溫爆裂性能等優(yōu)點。

2 聚丙烯纖維在混凝土中的作用機理

對于聚丙稀纖維在混凝土中的作用機理，可以從以下兩方面去分析。首先，從聚丙稀纖維改變混凝土內(nèi)部水分遷移方面來看。混凝土成型后，由于水和水泥基材料的親潤性，在水分蒸發(fā)時，表層材料毛細(xì)管中便形成凹液面，而凹液面上張力的垂直分量形成了對管壁及管壁間材料的拉應(yīng)力，此時材料即處于干縮性階段。混凝土內(nèi)部水分遷移，其干縮經(jīng)歷了毛細(xì)孔張力作用，層間水作用以及結(jié)晶水作用三個過程。當(dāng)在混凝土中摻入聚丙稀纖維材料后，由于此時表層材料中存在纖維材料，使得其失水面積有所減小，水分的遷移較為困難，使毛細(xì)管張力作用大為減小。再次，從聚丙稀纖維混凝土基體受力、變形方面來看。聚丙稀纖維密度很低，當(dāng)少量摻入時即有大量纖維存在于混凝土中，纖維一方面填充了內(nèi)部孔隙，增加了整體的密實性;另一方面大量亂向分布于混凝土中，纖維起到了阻止裂縫產(chǎn)生的作用。當(dāng)微裂縫產(chǎn)生后，微裂縫發(fā)展過程中必然碰到多條不同向的纖維，由于遭遇到纖維的阻擋，消耗了能量，裂縫發(fā)展受到約束。從受力分析去考慮，亂向分布的聚丙稀纖維在裂縫擴展經(jīng)過纖維橫截面時，也承擔(dān)了部分收縮應(yīng)力。因此聚丙稀纖維加入到混凝土中起到了阻止、牽制裂縫發(fā)展，從而改善混凝土的性能。

3 纖維混凝土制備和施工要點

3.1 材料要求

3.1.1 聚丙烯纖維

一般來說，建筑工程中選用的材料為改性后的截面為三葉形的聚丙烯纖維。

3.1.2 骨料

骨料粒徑越大，纖維越容易受骨料排擠壓迫，單位體積內(nèi)纖維含量增加，纖維容易糾結(jié)成球，纖維球又會造成骨料間分離。為了避免上述情形發(fā)生，必須選用粒徑較小的骨料。因此，粗骨料粒徑應(yīng)≤20mm。

3.2 施工要點

3.2.1 原料進(jìn)廠

按批次抽樣檢驗后，各種原材料方可入廠。聚丙烯纖維作為聚丙烯纖維混凝土的重要原材料之一，應(yīng)注意以下幾點:通過廠家提供的產(chǎn)品合格證及檢驗報告，判斷該種纖維是否滿足該種混凝土的要求;生產(chǎn)廠家將聚丙烯纖維按一定重量分袋包裝(0.6kg/袋-0.9kg袋)，方便計量、投放。聚丙烯纖維不宜暴曬，應(yīng)堆放在干燥、陰涼處，以免老化變性。

3.2.2 配合料攪拌

(1)根據(jù)每次攪拌混凝土的體積，按照配合比要求(或建議摻量)正確計量每次加入的纖維量將纖維投入上料系統(tǒng);

(2)將集料連同纖維一起加入攪拌機，攪拌時調(diào)整干拌時間較普通混凝土增加25%，加入水泥和水后濕拌時間較普通混凝土增加30%，使纖維充分分散;

(3)攪拌完成后隨機取樣，如纖維已均勻分散成單絲，則混凝土可投入使用，如仍有成束纖維則延長攪拌時間20-30s即可使用;

(4)為改善拌合物的和易性，可摻加適量的引氣劑、也可摻人不超過水泥用量20%的粉煤灰(Ⅱ級)。

3.2.3 輸送

輸送系統(tǒng)是連接生產(chǎn)和施工的紐帶。包括混凝土輸送車輛、泵機、泵車和輸送管道。

(1)輸送過程中是要求始終使聚丙烯纖維混凝土拌合物保持均勻、不離析、不分層狀態(tài)。混凝土罐車在輸送過程中罐體須保持3-6r/min的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，及時將混凝土送到指定澆筑點。拌合好的纖維混凝土由攪拌站輸送至澆筑部位，時間不應(yīng)超過60min;

(2)輸送過程中嚴(yán)禁司機、施工人員向聚丙烯纖維混凝土中加入生水調(diào)節(jié)和易性，否則會嚴(yán)重影響混凝土的質(zhì)量;

(3)聚丙烯纖維混凝土施工過程中應(yīng)保證充足的輸送能力，以保持混凝土澆筑的連續(xù)性。

3.2.4 泵送

(1)開始泵送時，混凝土處于慢速、勻速并隨時可反泵的狀態(tài)。泵送速度先慢后快，逐步加速。同時，觀察混凝土泵的壓力和各系統(tǒng)的工作情況，待各系統(tǒng)運轉(zhuǎn)正常后，方可以正常速度進(jìn)行泵送;

(2)泵送前，應(yīng)先用適量與混凝土成分相同的水泥砂漿潤滑輸送管內(nèi)壁。預(yù)計泵送間歇時間超過45min或混凝土出現(xiàn)離析現(xiàn)象時，應(yīng)立即用壓力水或其他方法沖洗管內(nèi)殘留的混凝土;

(3)將高強混凝土倒人料斗時，應(yīng)注意下料的高度和方向，以免高強混凝土離析或骨料過于集中。

3.2.5 澆筑及養(yǎng)護(hù)

(1)混凝土入模后，處于松散狀態(tài)，不僅不能很好地填滿模具，而且其強度和對鋼筋的握裹力都不能達(dá)到設(shè)計和使用要求。澆筑聚丙烯纖維混凝土采用高頻振搗器，分層與布點要合理，避免欠振與過振;

(2)使用插入式振動器進(jìn)行搗實。振動頻率和時間以能使拌合物中的所含空氣成分逸出為準(zhǔn)，達(dá)到表面平整、強度等各種性能符合設(shè)計要求。振動器震動間距控制在3O-40cm，插入深度約50mm，板面使用二次振搗工藝，20-30min后進(jìn)行復(fù)振;

(3)澆筑完畢后應(yīng)根據(jù)季節(jié)不同，及時做好養(yǎng)護(hù)工作。使聚丙烯纖維混凝土表面處于溫潤狀態(tài)，保證早期強度的增長。

3.3 纖維混凝土質(zhì)量控制要點

(1)嚴(yán)格按照國家相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范對入場的砂、石、水泥、粉煤灰、外加劑、摻合料等原材料進(jìn)行抽檢，確保原材料的質(zhì)量;

(2)加強對實驗室的技術(shù)管理，確保配合比科學(xué)、合理、經(jīng)濟;

(3)采用合理的生產(chǎn)工藝，并對生產(chǎn)過程進(jìn)行實時監(jiān)控，維護(hù)好設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，確保拌和物的質(zhì)量。

4 語結(jié)

總之，混凝土是當(dāng)今社會工程建設(shè)的主要原材料，但混凝土開裂引起的耐久性問題一直影響著工程建設(shè)及維護(hù)。而在混凝土中加入聚丙烯纖維，利用聚丙烯纖維的作用機理，能有效抑制裂縫的產(chǎn)生與發(fā)展，且性能可靠，單位造價不高，經(jīng)濟效益顯著，施工操作簡單方便。因此，使用聚丙烯纖維是提高建筑工程質(zhì)量的一個有效途徑，值得推廣。

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