聚丙烯高纖維防滲材料在節水工程中的應用

馮 華

(山西省水利建筑工程局，太原 030000)

聚丙烯高纖維防滲材料在節水工程中的應用

馮 華

(山西省水利建筑工程局，太原 030000)

通過對聚丙烯高纖維防滲材料在瀟河灌區節水工程的實踐應用，結合聚丙烯高纖維防滲材料自身的特點，論述該纖維材料的優越性，在工程中應用的可能性以及具體應用過程中應注意的問題和應用標準。

聚丙烯高纖維；防滲材料；節水工程；混凝土；應用

瀟河灌區坐落于山西省晉中盆地東北邊緣、瀟河流域西端，瀟河干流出山口后的平川地區，其灌溉范圍包括晉中市的榆次區、太谷縣和太原市的小店區、清徐縣等地的耕地，灌溉面積約為2.22 hm2，受益村莊約有134個。瀟河灌區的氣候屬于大陸性季風氣候，年平均氣溫為10.5 ℃，最高氣溫有時可達37 ℃。年平均降水量約為410 mm，年平均蒸發約1 900 mm。降水的年內變化較大，且集中在夏季。具有光能資源比較豐富，水熱利用率較高，晝夜溫差大的氣候特點。從地形上看，瀟河灌區南北長30 km，東西寬16 km，呈長方形形狀，地勢為東南高、西北低。瀟河灌區建立時間較早，具有清洪兩用、井渠結合的功用。其水源以引洪為主，補充水源較豐富，除了洪水儲存之外還引入生活污水。瀟河灌區灌溉面積大，效益顯著，成為當地經濟作物主要產區并具有重要地位。近年來隨著國家節水改造政策的實施，灌區的效益收到了良好效果，為鞏固瀟河灌區的效益，應加強對灌區的節水改造。

1 摻入聚丙烯高纖維防滲材料的優越性

聚丙烯高纖維防滲材料的使用不僅可以提高表面光滑度和美觀性，還在節水工程的實施過程中降低工程成本，提高了工程效益。

1)聚丙烯高纖維防滲材料具有防滲性，混凝土中摻入該材料后自身強度增大，龜裂減少，表面更加光滑細膩，提高了工程表面整體的美觀性。

2)使用聚丙烯高纖維防滲材料有助于工程成本的降低。目前，聚丙烯高纖維防滲材料單價為2.7 萬元/t左右，假設每 m3混凝土中摻入1 kg聚丙烯高纖維防滲材料，加上施工費用，的造價約為40 元/m3。如果不使用聚丙烯高纖維防滲材料，按照以往的實踐估算造價是60 元/m3以上。結果可以看出，聚丙烯高纖維防滲材料的使用節約了工程造價。此外，在混凝土中摻入聚丙烯高纖維防滲材料使混凝土抗沖刷性增強，提高了其使用壽命，降低后期維護所需的人工和材料等成本。

3)摻入聚丙烯高纖維防滲材料有助于工程效益的提高。瀟河灌區始建于1950年，實際灌溉面積逐步擴大，灌溉效益十分顯著。但是曾出現灌溉效益有下降的趨勢，究其原因有： ①瀟河灌區成立時間較長，改造力度不大，部分工程出現老化、破損的情況；②受氣候條件影響，瀟河灌區水資源短缺，分布不均，且年際變化大，隨著降水量的減少，河道來水量的降低致使灌溉水源的減少；③缺少水源調蓄工程導致灌溉效益降低。摻入聚丙烯高纖維防滲材料，提高了溢流面表觀的平整度和光滑度。在使用過程中發現表面龜裂現象明顯減少，抗沖刷能力得到了提高[1]。實踐證明，聚丙烯高纖維防滲材料的使用減少混凝土的龜裂，降低和減少了修補龜裂帶來的額外成本和損失，從而提高瀟河灌區節水工程效益。

2 摻入聚丙烯高纖維防滲材料的可能性

早在20世紀60年代，國外就已經開始是對聚丙烯高纖維防滲材料相關項目進行研究，目前已有大量應用，包括機場跑道和高層建筑等工程。國內的相關研究始于20世紀90年代，較早的應用是在吉林省梅河口市，采用了改性聚丙烯纖維混凝土對渠道進行改造。2001年4月，浙江省寧波市將聚丙烯纖維混凝土用于水利工程中，其技術已經相當成熟，達到國際領先水平。近年來，由于技術的不斷完善和實踐的檢驗，聚丙烯高纖維防滲材料的應用越來越廣泛。從該材料在瀟河灌區的應用過程中效果顯著，我灌區計劃繼續使用聚丙烯高纖維防滲材料，并逐步推廣擴大其使用范圍。

3 聚丙烯高纖維防滲材料的應用過程及標準

聚丙烯高纖維防滲材料由特殊復合技術制成，在混凝土中形成網狀分布具有承托作用，能夠提高混凝土的韌性。具有防滲、抗裂、耐磨、保溫的功效。將聚丙烯高纖維防滲材料摻入硅中，也可起到承托的作用，保護和提高硅的均質性、耐蝕性和抗凍性。瀟河灌區在2011年計劃并開始實施了改造工程，結合瀟河灌區的具體情況和節水改造工程，對對灌區骨干渠道及建筑物進行更新改造。瀟河灌區有支渠8條，長90.163km。梯形防滲斷面的設計有利于水資源的節約使用，同時使用聚丙烯高纖維防滲材料，從使用效果上來看，減輕了混凝土面板龜裂現象，同時降低了工程維護成本，起到了節水的作用，提高了工程建設的質量。聚丙烯高纖維防滲材料在瀟河灌區的應用過程中要注意原材料的選擇、混凝土配合比的控制、攪拌過程中的安全注意事項以及后期的混凝土保養與維護等問題，具體來說有以下3方面。

1)在原材料選擇上要嚴格按照標準執行。混凝土原材料由石子、砂子、水泥、水及外加劑等構成。混凝土一般選用中砂、河砂或人工砂，混凝土中不能含有有害物質，且要具備質地堅硬、耐久性好的特點。水泥選用標號P.032.5的普通混凝土酸鹽水泥，使用過程中最好不要換廠家以保證水泥色澤和質量的一致性。本工程所用的水泥采用當地水泥廠生產的普通混凝土酸鹽水泥，其各項指標均符合國家標準。碎石要符合1～3 cm或1～4 cm規格，且要質地堅硬、級配良好。遜徑<10%，超徑在15%以內，針片狀含量要控制在10%以內。本工程所用碎石為附近砂石骨料加工廠生產的，其儲量及質量均可滿足工程建設需要。水質要滿足砂漿拌和用水的質量要求。本工程的水從附近村莊水井中抽取或由拉水車運送至施工部位。

2)混凝土配合比調制過程中要滿足抗滲性強、強度硬度高、抗凍性好的特點。水灰比≤0.6，混凝土的塌落度在3.0～5.0 cm，當氣溫較低或空氣潮濕時，塌落度值要取較小值。相反，高溫干燥的季節適宜采用大值。按照試驗報告在具體實施過程中，每立方混凝土可摻入0.8～1.2 kg聚丙烯高纖維防滲材料。

3)混凝土攪拌過程中采用機械攪拌，有封閉式和開敞式兩種。將水泥和砂石料調配好，每立方混凝土加入0.8～1.2 kg聚丙烯高纖維防滲材料。如果是封閉式的攪拌機，加入纖維后先攪拌1 min，之后加水一起攪拌，約為4～5 min即可。如果是開敞式的攪拌機，加入纖維時便可加入水一起混合攪拌，共攪拌6～7 min便可。在整個攪拌過程中藥注意做好防護措施，帶好口罩和手套，避免聚丙烯高纖維防滲材料濺到皮膚上。攪拌時可以先將聚丙烯高纖維防滲材料倒入水中浸泡。瀟河灌區工程中使用的是JS500型雙臥軸強制式攪拌機，砌筑砂漿在現場采用0.4 m3的砂漿攪拌機集中進行拌制，攪拌時間≥2～3 min。只有局部少量的采取人工攪拌，人工攪拌不能少于3遍。

4 結論與建議

聚丙烯高纖維防滲材料防滲、抗裂、耐磨、保溫的功效，在混凝土中摻入該纖維材料，使砌體表面更光滑、細膩，增強了工程整體的美觀性和實用性。延長砌體的使用壽命，減少浪費，節約工程造價成本和后期維護成本。聚丙烯高纖維防滲材料在瀟河灌區節水工程中的應用過程中，提高了灌區效益，更好的為當地農業發展提供灌溉水源，對當地農業經濟的發展和效益的提高具有十分重要的意義。實踐表明，聚丙烯高纖維防滲材料具有明顯優勢，其應用范圍應當得到推廣，但同時我們也要注意摻入聚丙烯高纖維防滲材料時要嚴格按照相應標準執行，達到事半功倍的效果。

[1]鄭建軍.聚丙烯高纖維材料在渠道防滲改造中的應用[J].黑龍江科技信息，2014(04)：219.

1007-7596(2014)12-0223-02

2014-10-15

馮華(1977-)，男，山西運城人，工程師，研究方向為水利工程施工。

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