淺析聚丙烯纖維混凝土推廣的問題

徐雪飛++吳洋洋

摘 要：聚丙烯纖維混凝土的應用，本文對混凝土橋柔性橋面鋪裝的早期病害及其原因進行了分析與研究，在總結當前國內橋面鋪裝結構分析主要方法的基礎上，通過理論分析，提出了用有限元進行結構分析時，需要重點研究的幾個問題，指出了今后主要的研究方向。

關鍵詞：結構材料； 現場施工

一、纖維作用的實質

1.經過多年的推廣，聚丙烯抗裂纖維----杜拉纖維（Durafiber）已經在全國20多個省、市、自治區的一千多個各類工程中得到了成功的大面積應用。主要用在道路、橋梁、機場、地鐵、工業及民用建筑、水利工程以及預制構件、保溫材料、干粉砂漿等各個方面。自1999年防水專家將以杜拉纖維為代表的聚丙烯纖維寫入《深圳建筑防水構造圖集》之后、廣州、北京等地依據大量的工程實踐數據和專家論證，在輕板墻體工程、保溫工程方面采納了杜拉纖維規格、摻量和做法，將聚丙烯纖維的使用納入了地方技術規程。之后繼續擴大的工程實踐，以及其它許多品牌工程用纖維的大量推廣和應用，為我國合成纖維混凝土開拓了一個良好的發展勢頭。

在不同類型工程和不同地區氣候條件下的應用實踐中，杜拉纖維都取得了成功。工程用合成纖維所起作用的本質到底是什么？如何看待合成纖維所起的作用？隨著目前呈現了眾多品牌工程用合成纖維的開始激烈競爭時，對此問題卻引出了許多疑問。

部分廠商宣傳纖維作用的時候存在片面性，好像只要在混凝土/砂漿中一摻加纖維，裂縫就不復存在，違背了纖維發生作用的機理和忽視了具體工程的個性條件。合成纖維解決的主要對象是混凝土早期的原生裂縫，無限夸大合成纖維對裂縫的抑制作用是不對的。事實上，混凝土/砂漿摻加纖維，也只能是對非結構性裂縫的阻裂作用，不可能完全消滅裂縫。

2.混凝土是工程中用量最多的建筑材料，也是最主要的結構材料，鋼筋混凝土結構已成為世界上應用最廣泛的結構形式。我國目前正進行著舉世空前的大規模基礎建設，但是有許多混凝土結構，包括橋梁、道路、隧道、港口、大壩、建筑物等，在建期間或建成時間不長后出現可見裂縫，影響外觀，影響在侵蝕環境中運行結構的耐久性，還使一些結構的使用功能受到影響，暴露出較嚴重的耐久性問題，壽命低于設計壽命標準。只有認真解決各類混凝土結構的耐久性，才能使資源充分得到利用。盡可能延長各類建筑物的壽命，延緩因時間推移而帶來的結構安全性方面的威脅，保證其正常使用，才能盡可能節約重建和修復費用。在混凝土結構中大量推廣普及合成纖維混凝土，不僅可以解決當前由于建筑物向高、大、結構復雜發展帶來的一些問題，也應成為解決結構耐久性的一種重要手段。

其中包括有效增加混凝土的韌性；減少裂縫，提高抗滲能力；減少裂縫，延緩鋼筋銹蝕；減少混凝土結構受到的化學侵蝕；增強抗凍融能力，減少混凝土結構遭受破壞；減少混凝土的泌水，使表面混凝土的質量得以改善；減少裂縫，提高耐磨性和抗沖擊能力等等。所起的作用不是某幾個強度指標能夠體現的，而是多個指標的綜合體現，尤其是混凝土耐久性。合成纖維混凝土成為國內理論界熱衷研究的真正意義，也在于如何真正揭示、衡量纖維對混凝土作用的本質。

二、纖維發生作用的條件

1.纖維發生作用的條件，可以從纖維外部和內部兩個方面來理解。

（1） 外部：可從纖維在混凝土/砂漿中所處的形態以及纖維對集料的關系兩個方面來理解。

纖維對集料的握裹狀況，是能否起作用的另一個關鍵。纖維能夠盡可能多的握裹集料，避免在受力時被拔出。不同的纖維制成標準不同，在電子顯微鏡下可以看到呈現不同的握裹集料的情況。如果加入纖維后的混凝土塌落度沒有損失，這種纖維不是分散不好就是握裹力差，纖維的作用無從談起。

（2）要真正認識每一種材料的特性和優劣，強調一種材料排斥另一種材料的做法是行不通的。材料是不斷變革的，要不斷認識和使用新的材料。只有充分發揮材料的復合效應，才能綜合解決工程中所遇到問題。

如，在水工混凝土的應用中摻加粉煤灰或硅粉增加抗沖耐磨強度和抗裂。黃委會實驗中心所做的配比試驗，在摻加20%粉煤灰和杜拉纖維0.6/0.9/1.2kg /m3摻量的情況下，抗沖磨強度分別增加6—18%。南京水科院的試驗證明，聚丙烯纖維和硅粉共摻，可以更有效地提高混凝土的抗沖磨性能33-58%。

三、纖維的合適摻量

1.適用的纖維摻量取何值？從合成纖維的制成材料來看，由于其耐酸堿、以及物理性的增韌和增強，廣義地來說對混凝土是有益無害的。但到底何摻量才合適，理論界與工程界的意見不盡相同。

目前沒有國家技術規程，工程應用又處于探索階段，摻量差異的理論根據不足，決定纖維摻量的最可靠辦法是因應工程目的進行試配，認真進行比較。尤其是大型工程的結構性部位應用更要認真、慎重進行纖維多種摻量的試配和性能比較，從而選擇最佳方案。

河南回龍抽水蓄能電站工程，為了解決3.5萬m2集水庫盆花崗巖盆底滲漏的問題，采用7種配比進行了1400m2的噴射混凝土對比試驗，從中確定了杜拉纖維的最佳摻量和施工方案。該工程采用的大面積噴射混凝土施工在全國是少見的。

2.質量差的纖維，不但不會對混凝土增強、增韌，反而會有負面影響。尤其是對于水利、水電站這類工程更有著特殊意義。適當調整纖維摻量，要講究理論，也要講究經驗。經驗數據和理論數據結合起來，針對不同的工程部位，調整和選擇適當的摻量，才是科學的態度。

3.合成纖維混凝土是一個新的技術，而且在諸多工程中都已經證明是可以成功應用的，經驗數據在目前也是有推廣意義的。現在關鍵不在于數據取何值，而在于是否認識到這種技術是可以解決目前工程中需要解決的問題。如果不需要解決，再好的技術也沒有應用和推廣的必要，正所謂要“對癥下藥”。

四、考量合成纖維作用的指標

纖維對混凝土的力學性能的最大改變，不是旨在提高其抗壓、抗折等強度指標，而是極大限度地提高了混凝土的斷裂能、延展性。從變化幅度和絕對值來看，均不足以影響到混凝土的原有設計要求。之所以有時候某些強度指標呈現提高，也是由于解決了部分裂縫而帶來的附加效應。

目前，由于合成纖維混凝土在我國研究和應用的歷史較短，可喜的是，理論界已經開始了對這方面的研究。一些專家和學者已經開始從受彎韌度指數和剩余彎曲強度來研究和考量合成纖維對混凝土的增韌效應。

五、 合成纖維混凝土配制的便易性

1.對攪拌設備沒有特殊的要求，容易在商品混凝土攪拌站或現場操作；對橋面鋪裝， 如何假設及模擬層間接觸狀況是有限元建模一個很重要的問題。對于不設防水層的情況，可以借鑒復合路面的處理方式。

2.簡單的物理性加筋，與制備混凝土的各種骨料、外加劑和水泥都不會有任何沖突。不需要改變原有的設計配比；

我國目前的建筑工程界施工人員的素質普遍不高，施工管理還比較粗放。對于大規模施工的合成纖維混凝土，必須要求其具備配制便易，否則主觀引起的問題會影響合成纖維混凝土的配制以及使用效果，又會反過來影響這一技術的大面積推廣。

參考文獻：

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[2] 盧安琪等. 聚丙烯纖維混凝土抗沖耐磨試驗研究 [J]. 水利水電技術，2002，（4）： 37-39.