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(guó)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(shí)也暴露出許多問(wèn)題，其中以裂縫問(wèn)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(gè)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(lèi)號(hào):TU

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1672-3198(2010)21-0341-01

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(duì)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(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命期望值很高。然而事實(shí)上，隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)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(wèn)題已成為結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域不容忽視的重要問(wèn)題。據(jù)中國(guó)消協(xié)有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和調(diào)查結(jié)果的匯總統(tǒng)計(jì)分析，2004-2006年，我國(guó)住宅工程質(zhì)量問(wèn)題統(tǒng)計(jì)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(shì)來(lái)看，消費(fèi)者在此方面的投訴在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)有增無(wú)減。據(jù)多年的施工實(shí)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(guò)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(qiáng)度、變形能力、耐動(dòng)荷能力大大提高，從而提高混凝土工程的使用壽命，增強(qiáng)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(lèi)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(qiáng)纖維，被稱為混凝土的“次要增強(qiáng)筋”，其強(qiáng)度較高(抗拉強(qiáng)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(diǎn)為590℃，熔點(diǎn)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(shí)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(diǎn)。

2 聚丙烯纖維在混凝土中的作用機(jī)理

對(duì)于聚丙稀纖維在混凝土中的作用機(jī)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(lái)看。混凝土成型后，由于水和水泥基材料的親潤(rùn)性，在水分蒸發(fā)時(shí)，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(duì)管壁及管壁間材料的拉應(yīng)力，此時(shí)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(gè)過(guò)程。當(dāng)在混凝土中摻入聚丙稀纖維材料后，由于此時(shí)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(lái)看。聚丙稀纖維密度很低，當(dāng)少量摻入時(shí)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(shí)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(guò)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(kuò)展經(jīng)過(guò)纖維橫截面時(shí)，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(diǎn)

3.1 材料要求

3.1.1 聚丙烯纖維

一般來(lái)說(shuō)，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(huì)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(diǎn)

3.2.1 原料進(jìn)廠

按批次抽樣檢驗(yàn)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(diǎn):通過(guò)廠家提供的產(chǎn)品合格證及檢驗(yàn)報(bào)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(jì)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(jì)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(jī)，攪拌時(shí)調(diào)整干拌時(shí)間較普通混凝土增加25%，加入水泥和水后濕拌時(shí)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(jī)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(zhǎng)攪拌時(shí)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(guò)水泥用量20%的粉煤灰(Ⅱ級(jí))。

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(chē)輛、泵機(jī)、泵車(chē)和輸送管道。

(1)輸送過(guò)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(chē)在輸送過(guò)程中罐體須保持3-6r/min的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，及時(shí)將混凝土送到指定澆筑點(diǎn)。拌合好的纖維混凝土由攪拌站輸送至澆筑部位，時(shí)間不應(yīng)超過(guò)60min;

(2)輸送過(guò)程中嚴(yán)禁司機(jī)、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(huì)嚴(yán)重影響混凝土的質(zhì)量;

(3)聚丙烯纖維混凝土施工過(guò)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(kāi)始泵送時(shí)，混凝土處于慢速、勻速并隨時(shí)可反泵的狀態(tài)。泵送速度先慢后快，逐步加速。同時(shí)，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(yùn)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(rùn)滑輸送管內(nèi)壁。預(yù)計(jì)泵送間歇時(shí)間超過(guò)45min或混凝土出現(xiàn)離析現(xiàn)象時(shí)，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(qiáng)混凝土倒人料斗時(shí)，應(yīng)注意下料的高度和方向，以免高強(qiáng)混凝土離析或骨料過(guò)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(qiáng)度和對(duì)鋼筋的握裹力都不能達(dá)到設(shè)計(jì)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(diǎn)要合理，避免欠振與過(guò)振;

(2)使用插入式振動(dòng)器進(jìn)行搗實(shí)。振動(dòng)頻率和時(shí)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(qiáng)度等各種性能符合設(shè)計(jì)要求。振動(dòng)器震動(dòng)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(shí)做好養(yǎng)護(hù)工作。使聚丙烯纖維混凝土表面處于溫潤(rùn)狀態(tài)，保證早期強(qiáng)度的增長(zhǎng)。

3.3 纖維混凝土質(zhì)量控制要點(diǎn)

(1)嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范對(duì)入場(chǎng)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(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)管理，確保配合比科學(xué)、合理、經(jīng)濟(jì);

(3)采用合理的生產(chǎn)工藝，并對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，維護(hù)好設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，確保拌和物的質(zhì)量。

4 語(yǔ)結(jié)

總之，混凝土是當(dāng)今社會(huì)工程建設(shè)的主要原材料，但混凝土開(kāi)裂引起的耐久性問(wèn)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(jī)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(jià)不高，經(jīng)濟(jì)效益顯著，施工操作簡(jiǎn)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(gè)有效途徑，值得推廣。

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