改性聚丙烯纖維混凝土屋面施工技術要點分析

郭繼偉

河南省第一建筑工程集團有限責任公司（450009）

改性聚丙烯纖維混凝土屋面施工技術要點分析

郭繼偉

河南省第一建筑工程集團有限責任公司（450009）

這里結合大跨度屋面梁板結構施工闡述改性聚丙烯纖維混凝土屋面施工的工藝流程、施工操作要點、質量控制措施、安全控制措施和環保措施，對效益情況進行了分析，可以為同類工程提供參考。

大跨度；屋面；聚丙烯纖維混凝土；工藝流程；操作要點；質量控制；安全控制；環保措施；效益分析

改善混凝土抗滲抗裂性能的有效途徑主要有兩種，一是在混凝土中添加外加劑，二是在混凝土中摻入抗拉纖維。對于屋面工程，通過添加外加劑提高混凝土抗滲性能的方法，易引起混凝土堿-集料反應或其他化學反應,使混凝土的耐久性難以保證。近年屋面工程改善混凝土抗滲抗裂性能多采用改性聚丙烯纖維。這里結合大跨度屋面梁板結構施工闡述改性聚丙烯纖維混凝土屋面施工技術要點。

1 工藝原理

聚丙烯纖維是由丙烯聚合物或共聚物制成的烯烴類纖維，在混凝土內摻入聚丙烯纖維，聚丙烯纖維與水泥、集料有極強的結合力，可以迅速而輕易地混合。由于改性聚丙烯纖維有良好的分散性，單根纖維間的平均間距分別約為1.87 mm和1.61 mm。纖維在混凝土內呈現三維空間網絡結構，起到支撐集料的作用，也一定程度阻止了粗、細集料的沉降，降低了混凝土表面的析水和骨料的離析，使混凝土中直徑為50～100 um和大于100 um的孔隙含量大大減少，有效阻止由于混凝土表面迅速失水造成塑性期較大的體積收縮，因此聚丙烯纖維可以有效地抑制混凝土早期干縮微裂縫及離析裂縫、溫度裂縫的產生和發展，極大地減少收縮裂縫；另外在混凝土中摻入聚丙烯纖維可有效降低裂縫尖端的應力集中，有效防止微裂縫擴展并阻止微裂縫的貫通。同時由于聚丙烯纖維在混凝土中無規則分布，彌補混凝土的固有缺陷，使應力裂縫趨于閉合，可有效抑制裂縫的寬度和長度，并大大降低生成貫通裂縫的可能性，從而極大地提高了混凝土的密實度和抗滲能力。

2 施工工藝流程

配合比設計→試配→纖維投入→投料攪拌→混凝土質量檢查→鋼筋綁扎→模板支設→纖維混凝土澆筑→養護。

3 施工操作要點

3.1 纖維混凝土攪拌

聚丙烯纖維混凝土的攪拌與普通混凝土的攪拌工藝基本相同，只需注意以下幾點:

1）在砂、石、水泥和水均勻拌合后，再加入定量的聚丙烯纖維進行攪拌，攪拌時間的長短應以纖維能在混凝土中均勻分布為準，一般為3～5 min，也可先將聚丙烯纖維與砂、石、水泥干拌后再加水濕拌，整個攪拌時間較拌制普通混凝土延長1～2 min，使纖維充分分散。

2）混凝土配置必須按照配合比要求正確計量每次加入纖維的重量。

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，如果仍有成束纖維則延長攪拌時間20～30 s，即可使用。

3.2 混凝土運輸

1）以舍遠求近的原則合理選擇商品混凝土攪拌站，合理安排運輸路線，確保混凝土供應的連續性，以保障混凝土澆筑的連續性，不出現施工冷縫。

2）攪拌站到施工澆筑段運輸時間不宜超過60 min，運輸過程中攪拌車的攪拌筒應保持3～6 r/min的轉速持續轉動，確保聚丙烯纖維混凝土拌合物保持均勻、不離析、不分層狀態，攪拌車到達施工現場后應加大馬力自轉25 s左右再進行澆筑。

3）嚴格控制運輸過程中聚丙烯纖維混凝土的停放時間，停放時間不應超過1 h，否則聚丙烯纖維宜在混凝土運至工地后再由專人按配合設計規定添加。

4）輸送過程中嚴禁司機、施工人員隨意加水調節聚丙烯纖維混凝土的和易性，否則會嚴重影響混凝土的質量。

5）聚丙烯纖維混凝土到達施工現場后應按規定進行坍落度檢測,檢測合格后才可卸料澆筑，現場試驗員同時進行混凝土試件的留置。

3.3 大跨度屋面梁板結構模板體系安裝

本工程大廳屋蓋結構的主梁截面尺寸主要為400 mm×1 500 mm,支模高度最大達到15.6 m，為保證超高、超重支架的安全穩定性，采用Φ48×3.5 mm扣件式鋼管支撐系統。

1）本工程由于超高支模體系面積較大，為保證高支模的穩定性以及混凝土結構的質量安全，要求超高部位支架的水平拉桿每隔一道均與普通樓板的預埋鋼管縱橫拉結。

2）在超高支模使用期間要求保留地下負一層的支架，以便荷載能安全向下傳遞至底板基礎上。3.4聚丙烯纖維混凝土澆筑及養護

1）澆筑:由于主梁截面較大，跨度長，且鋼筋密集，采用分段分層澆筑，每層300～400 mm。

2）振搗:纖維混凝土的振搗與一般混凝土相同，采用插入式振搗器振搗，第一振點的延續時間應以使混凝土表面呈現浮漿和不再下沉為準，搗固點間距≤0.5 m，振搗器插入下層混凝土的深度≥0.5 m，并在梁、柱等鋼筋密集部位加強振搗。

3）收面壓光:與普通混凝土相比，聚丙烯纖維混凝土較稠，其初凝、終凝時間較普通混凝土有所增加,表現在插入式振動棒拔出時穴坑復平時間較長，收面要適當加強。宜在其接近初凝前收漿抹平，并在其終凝前將混凝土表面趕壓密實并壓光，以防纖維外露，使纖維混凝土表面平整、密實、光滑。

4）養護:聚丙烯纖維混凝土在其壓光抹面后，應立即覆蓋塑料薄膜養護，待其強度達到12 MPa后，再加蓋麻袋，澆水養護至14 d。澆水次數以能保持混凝土始終處于濕潤狀態為準。

4 主要施工設備及機具

混凝土輸送泵、塔式起重機、插入式振動棒、混凝土坍落度筒、水準儀、經緯儀。

5 質量控制措施

1）應符合《混凝土結構工程施工質量驗收規范》（GB 50204）等現行國家規范及行業標準中相關內容要求。

2）原材料質量控制:原材料質量必須符合國家規范的規定,材料進場時要檢查合格證和檢測報告，根據進場數量、批次做復試，合格后方可使用。纖維的化學成份分析和力學性能指標應委托有資質的試驗單進行試驗分析，試驗結果應符合設計規定要求。纖維混凝土的其他材料（骨料、水泥、摻合料、外加劑等）質量要求同普通混凝土要求一樣，要滿足國家規范規定的要求。

3）計量控制:原材料應計量準確，上料順序正確。混凝土的攪拌時間、原材料計量、上料順序，每一工作班至少應抽查兩次。所有計量用具必須經過法定計量管理部門的鑒定并附有合格證。

計量控制檢驗方法:稱重法、烘干法。

4）混凝土坍落度的控制:混凝土拌合物的坍落度應在攪拌地點和澆筑地點分別取樣檢測，所測坍落度值應符合設計和施工要求，其允許偏差應符合規范的規定。對坍落度不滿足要求的混凝土不能隨意加水，不合格者不用。

5）混凝土拌合物應拌合均勻、顏色一致，不得有離析、泌水、纖維結團現象。對離析度大，拌合物不均勻、稠度不符合要求的混凝土拌合物，不能用于施工結構，應分析原因，查清問題所在，并針對原因進行改善，以保證混凝土攪拌質量。

6）合理安排運輸和澆筑路線，做好施工部署，確保混凝土澆筑的連續性，避免出現施工冷縫。

6 安全控制措施

1）聚丙烯纖維屬于易燃物品，使用及堆放時需遠離電氣焊及其他火源。嚴格執行現場用火制度，接受相關部門的檢查。

2）混凝土澆筑前，應對振動器進行試運轉，振動器操作人員應穿絕緣靴、戴絕緣手套；振動器不能掛在鋼筋上，濕手不能接觸電源開關。

3）混凝土運輸、澆筑部位應有安全防護欄桿、操作平臺。

4）用電應按三級配電、二級保護進行設置。施工用電的設備電纜線、導線、漏電保護器等級應有產品質量合格證；漏電保護器要經常檢查，動作靈敏，發現問題立即調換，閘刀熔絲要匹配。

7 環保控制措施

1）合理安排作業時間，盡量避免夜間作業，減少施工噪聲，避免影響施工現場內或附近居民的休息。

2）對施工現場場地進行硬化和綠化，并經常灑水，減少粉塵污染。

3）易燃品應隔離堆放，確保施工安全。對于可能產生有害物質或氣體的材料,應做好保管工作，并在過期前使用完畢，以免對環境造成影響。

4）施工污水嚴禁隨意排放。施工垃圾要集中堆放，嚴禁將垃圾隨意堆放或拋撒。

5）聚丙烯纖維為輕質易飄散材料，貯存時要做好防潮、防風等工作。

8 效益分析

1）大跨度屋面采用聚丙烯纖維混凝土，可以不設置任何后澆帶、加強帶，實行無縫施工，而且聚丙烯纖維混凝土本身具有結構自防水功能，從而增強大跨度混凝土結構的抗滲性能，大大提高屋面的防水功能，既提高了結構功能，又不增加工程成本。

2）由于聚丙烯纖維具有良好的化學穩定性，可以與任何化學外加劑任意匹配，不需要改變原有的混凝土配合比，較其他改善混凝土抗滲性能的方法所要求的使用條件和施工條件更寬松，使用過程更安全、更可靠。