聚丙烯纖維混凝土在橋梁預制梁板中的應用

梁海區

摘? 要：該文針對某公路跨紅水河大橋加固維修工程需要，進行了聚丙烯纖維抑制混凝土開裂的試驗，并應用于項目中。經試驗工程實踐證明，從配合比試驗可以得出聚丙烯纖維摻量為水泥用量的0.3%～0.5%kg/m3，對混凝土的強度影響不大;添加聚丙烯纖維可以大幅度地提高混凝土的抗裂性，對混凝土的抗裂性是非常顯著的。

關鍵詞：聚丙烯纖維混凝土? 橋梁維修? 應用效果

中圖分類號：TQ342? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2019）03（b）-0049-02

在工程項目中，裂縫是常見的混凝土病害，為了避免或者減少裂縫，提高混凝土耐久性，國內外大量研究發現，在道路橋梁中使用聚丙烯纖維混凝土，可以有效抑制路面裂縫的產生與發展，有助于降低硬化混凝土的干縮，提高結構的穩定性，從而延長道路橋梁的服役壽命。

1? 工程概況及問題提出

該文以某公路跨紅水河大橋加固維修工程為例，該橋橋梁全長357.28m，橋面全寬12.5m，橋跨組合為3×96.0m，3跨均為鋼筋混凝土箱形拱橋。橋面采用預制梁結構，在制梁廠澆筑、養護、張拉完畢后，驗收合格的梁面再吊運到橋墩上拼裝，橋面鋪裝層為瀝青表處，左右兩側設人行道，護欄為鋼筋混凝土護欄。

在項目施工的前半段，由于設計單位沒有明確要求所使用的混凝土是否需要添加聚丙烯纖維，出于成本和施工便利性考慮，施工單位使用的是普通C45混凝土，但在應用中，未摻加纖維的混凝土澆筑的140幅橋梁板前后有40幅出現了不同程度的裂縫。為了保證混凝土和橋梁質量，經設計、施工、監理和商品混凝土企業多次技術溝通和交底，建議使用的混凝土由普通C45改為C45纖維混凝土。

2? 試驗設計及施工效果

2.1 原材料

（1）水泥：廣西魚峰牌P·O 42.5，其物理性能指標見表1。

（2）礦粉：柳州市強實科技有限公司S95級礦粉，其技術性能指標見表2。

（3）粉煤灰：廣西來賓電廠Ⅱ級粉煤灰，其技術性能指標見表3。

（4）細集料：廣西都安石灰石Ⅱ類機制砂，細度模數2.9，石粉含量8.9%，泥塊含量為0。

（5）粗集料：廣西都安5～31.5mm連續級配石灰石碎石，針片狀含量3.5%，壓碎指標7.5，含泥量為0，泥塊含量為0。

（6）減水劑：江蘇蘇博特新型材料股份有限公司生產的PCA?聚羧酸高性能減水劑（緩凝型），減水率為26%，含固量8.8%，緩凝時間充足，適應性好。

（7）聚丙烯纖維：使用的摻聚丙烯纖維，廠家建議摻量為水泥用量的0.3%～0.5%。

（8）水：自來水。

2.2 配合比設計

根據項目要求，混凝土設計強度等級為C45，坍落度為170±20mm，計算試配確定普通混凝土配合比。其中水泥28d強度46.0MPa;粉煤灰摻量10%，影響系數0.90;礦粉摻量16%，影響系數0.96;外加劑摻量2.80%，減水率26%，含固量8.8%;砂率45%;根據聚丙烯纖維使用說明書，摻量為水泥用量的0.3%～0.5%，即9.36～1.56kg/m3，此文選擇聚丙烯纖參量為1kg/m3進行試驗。

一般來說，普通的混凝土攪拌時間為3min左右，聚丙烯纖維混凝土的時間要久一點，大約攪拌4min。除了控制攪拌時間外，坍落度等性能指標也是在攪拌時需要重點考慮的。

2.3 試驗結果及分析

2.3.1 工作性能

添加聚丙烯纖維之前，混凝土坍落度為175mm，添加之后減小了10mm，變成165mm。添加之后，纖維在混凝土中形成了空間的網狀結構，從而一定程度上制約了混凝土的流動性;但是，其保水性和粘聚性得到了加強，增加了抵抗泵送離析的性能。

2.3.2 抗壓強度

此試驗著重分析了使用聚丙烯纖維前后的混凝土抗壓強度的對比。7d齡期的聚丙烯纖維混凝土和未摻加纖維素的混凝土相比，抗壓強度幾乎并未有所提高，標準差差別不大;而28d齡期的聚丙烯纖維混凝土強度，卻比未摻加聚丙烯纖維混凝土的強度有所降低，降低了大約1.69%，不過其強度仍然滿足該工程的設計強度，可以保證工程的正常使用，添加纖維比不添加纖維的標準差小1.29%，混凝土穩定性更好、強度更加均勻，對耐久性更好。

2.3.3 抗裂性能

添加聚丙烯纖維主要是為了增強混凝的抗裂性和韌性，在應用中，未摻加纖維的混凝土澆筑的140幅橋梁板前后有40幅出現了不同程度的裂縫;之后聚丙烯纖維混凝土澆筑的320幅橋梁板則完好無損，初期和后期都未出現裂縫。在混凝土中加入適量的聚丙烯纖維，大量工程實踐證明其有效地抑制了混凝土裂縫的成型與發展，主要是因為聚丙烯纖維與水泥基集料有很強的結合力，在混凝土內部呈高度均勻的亂象分布狀態，從而形成一種有效的二級加強體系，有效地增強混凝土的韌性。

3? 結語

從配合比試驗可以得出，聚丙烯纖維摻量為水泥用量的0.3%～0.5%kg/m3，對混凝土的強度影響不大;從施工效果分析，添加纖維之后，所有的預制梁都沒有出現混凝土裂縫，說明添加聚丙烯纖維可以大幅度地提高混凝土的抗裂性，有效減少裂縫的形成與發展。

參考文獻

[1] 宋文浚.聚丙烯短纖維水工混凝土力學性能試驗研究[J].山西水利科技，2018（4）：36-38.

[2] 許飛，王兵，宋魯光.聚丙烯纖維對干硬性再生混凝土性能影響試驗研究[J].揚州職業大學學報，2018，22（3）：27-29，37.

[3] 喬宏霞，李江川，朱飛飛，等.纖維混凝土抗凍性能研究[J].功能材料，2019，50（1）：1114-1119.