聚丙烯纤维混凝土的研究与应用

聚丙烯纤维混凝土的研究与应用

一、聚丙烯纤维商品混凝土介绍

商品混凝土，简称为“砼”，是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。聚丙烯纤维是由丙烯聚合物或共聚物制成的烯烃类纤维。聚丙烯纤维与水泥集料有极强的结合力，可以迅速而轻易地与商品混凝土材料混合，分布均匀；同时由于细微，故比表面积大，0.9kg聚丙烯纤维分布在1m3的商品混凝土中，则可使每立方米商品混凝土中就有2000～3000万根纤维不定向分布在其中，故能在商品混凝土内部构成一种均匀的乱向支撑体系。当微裂缝在细裂缝发展的过程中，必然碰到多条不同向的微纤维，由于遭到纤维的阻挡，消耗了能量，难以进一步发展。聚丙烯纤维可以有效地防止或减少裂缝、改善长期工作性能、提高变形能力因而在军事、交通、房建、机场、水利等类工程上得到了广泛的应用。

二、聚丙烯纤维商品混凝土性能特点

1.提高商品混凝土抗裂性能。商品混凝土裂缝主要发生在商品混凝土硬化前，此阶段由于水分的蒸发转移，因而引起商品混凝土内部塑性裂缝的产生。掺入聚丙烯工程纤维后，在商品混凝土内部形成一种均匀三维不定向分布的支撑体系，延缓和阻止早期商品混凝土塑性裂缝的发生和发展，因此起到更为有效的。

2.提高商品混凝土的抗渗性能。商品混凝土掺入少量纤维后，抑制了早期干缩裂缝及离析裂缝的产生和发展。使商品混凝土孔隙率大大降低，从而使商品混凝土抗渗能力大幅度提高，因此可用于抗渗要求高的商品混凝土工程，如大坝、商品混凝土防渗面板、引水隧洞、工民建的地下室、贮水池、屋面防水等工程。

3.提高商品混凝土抗冲击性能。纤维与水泥基料有极强的结合力，纤维能迅速和商品混凝土均匀混合，形成三维不定向支撑体系，当商品混凝土承受拉力和冲击时，均匀分布且数量众多的纤维起到了吸收能量和分担应力的加强筋作用。这一特性对易受到疲劳冲击的商品混凝土结构，如道路、桥梁、机场跑道等工程非常有用。

4.提高商品混凝土耐磨性能。商品混凝土掺入少量纤维后，可以控制塑性沉降和塑性收缩龟裂，表面形成质地均匀的泌浆胶膜，同时三维不定向体系纤维能较多地吸收能量，增强商品混凝土耐磨性能。

5.提高了商品混凝土抗冻和耐温差能力。掺入纤维的商品混凝土因纤维具有大分子结构，当外界温度为40℃时，它具有收缩性，当外界温度为-40℃时，玻璃态和结晶态大分子具有抗收缩性，这种性能弥补了商品混凝土热胀冷缩的特性，缓解温度变化而引起的商品混凝土内部应力作用，阻止温度裂缝的扩展。可广泛应用于寒冷地区商品混凝土工程。

三、聚丙烯纤维商品混凝土工程应用

在威海市某标志性工程项目的商品混凝土施工过程中，聚丙烯纤维作为商品混凝土的一种填料，加入商品混凝土中进行生产。该工程被市委市政府定为市重点工程，由主楼和裙楼组成，建筑总高度45米。浇筑部位——基础筏板，商品混凝土厚度达1.2m，采用了强度等级C40P6的商品混凝土，工程量约15000 m3，属于大体积商品混凝土施工，分五次进行浇筑。在控制大体积商品混凝土温差裂缝的同时，还要考虑商品混凝土的抗裂、抗渗及抗冲刷等性能。

（1）原料进厂。按批次抽样检验后，各种原材料方可入厂。聚丙烯纤维作为聚丙烯纤维商品混凝土的一种重要原材料之一，应注意以下几点：a.通过厂家提供的产品合格证及检验报告，判断该种纤维是否满足该种商品混凝土的要求。b.要求生产厂家将聚丙烯纤维按一定重量分袋包装（0.6kg/袋～0.9kg/袋），方便计量、投放。c.不易暴晒，应堆放在干燥、阴凉处，以免材料老化变性。

（2）上料计量。

（3）泵送。泵送浇注商品混凝土应注意的几点要求：a.开始泵送时，商品混凝土处于慢速、匀速并随时可反泵的状态。泵送速度，先慢后快，逐步加速。同时，观察商品混凝土泵的压力和各系统的工作情况，待各系统运转顺利后，方可以正常速度进行泵送。b.泵送前，应先用适量的与商品混凝土内成分相同的水泥砂浆润滑输送管内壁。预计泵送间歇时间超过45min或商品混凝土出现离析现象时，应立即用压力水或其他方法冲洗管内残留的商品混凝土。c.将高强商品混凝土倒入料斗时，应注意下料的高度和方向，以免高强商品混凝土离析或骨料过于集中在一个缸内。

（4）浇筑、养护。a.商品混凝土入模后，处于松散状态，不仅不能很好填满模具，而且其强度和对钢筋的握裹力都不能达到设计和使用要求。浇筑聚丙烯纤维商品混凝土采用高频振捣器。分层与布点合理，避免欠振与过振。b.使用插入式振动器进行捣实。振动频率和时间以能使拌合物中的所含空气成分逸出为准，达到表面平整，从而使强度等各种性能符合设计要求。振动器震动间距控制在30～40cm，插入深度约50mm，板面使用二次振捣工艺，20～30min后进行复振。c.浇筑完毕后应根据季节不同及时做好相应的养护工作。保证聚丙烯纤维商品混凝土表面处于温润状态，保证早期强度的增加。

（5）安全措施。a.聚丙烯纤维属于易燃物品，使用及堆放时需远离电气焊及其它火源。严格执行现场用火制度，接受相关部门的检查。b.对投放聚丙烯纤维的操作人员及时发放安全技术交底，并对其进行培训后方可上岗。不要让纤维进入眼睛，施工中不宜从高空抛洒，一旦进入眼睛，千万不能揉眼，要翻开眼睑用大量清水冲洗后就医。c.设专人对厂区定期进行安全检查，并建立检查记录，时期有可追溯性。d.仓库、料场应配备足够的消防器材，对易燃材料要集中管理，并设有明显标志。

研究成果和工程经验证明，聚丙烯纤维能减少和防止商品混凝土在塑性和初期硬化阶段的收缩裂缝产生，从而提高防渗、抗冻、抗冲磨等性能。目前，在国内许多大型的商品混凝土工程中，为提高商品混凝土的抗裂性能都采用聚丙烯纤维商品混凝土。商品混凝土硬脆性能的缺陷，促成纤维在建筑商品混凝土的进一步应用，以此来改善工程的品质，增长建筑物的使用寿命。由此可见，随着技术的发展，聚丙烯纤维商品混凝土将作为今后商品混凝土的一个发展方向，有广泛的应用前景。