聚丙烯纤维混凝土的应用探讨

[摘 要]聚丙烯纤维混凝土作为新型建筑材料，目前已经得到了长足发展。本文结合工程实例，对聚丙烯纤维混凝土在建筑工程的应用作一些探讨。

[关键词]聚丙烯纤维混凝土；建筑工程；应用

中图分类号：TU689 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0110-01

聚丙烯纤维混凝土作为新型的新型建筑材料，由于它具有减少和防止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。近年来在我国的工程建筑界已经有了长足的发展。

一、聚丙烯纤维混凝土的概况

1、聚丙烯纤维混凝土含义

聚丙烯（polypropylene单体分子式为C3H6）是一种结构规整的结晶型聚合物。聚丙烯纤维是一种新型的混凝土增强纤维，被称为混凝土的“次要增强筋”，乳白色、无味、无毒，耐酸碱，表面疏水，化学稳定性好；主要缺点是分散性能差、与基体间的粘结力差，经改性处理掺入混凝土中，可明显改善其韧性，有时还能改善强度指标，增强抗渗能力。聚丙烯纤维混凝土（PolypropyleneFiberConcrete，简称PPFC）是近年来迅速发展起来的一种优良且应用广泛的新型复合材料，广泛应用于水利、交通、城市建设等工程中。目前美国所用混凝土总量中，合成纤维混凝土约占7%。

2、聚丙烯纤维混凝土的工艺原理

从微观的角度来看，任何密实的混凝土都存在微裂缝。混凝土在硬化形成强度的过程中，初期由于水和水泥的反应形成结晶体，这种晶体化合物的体积比原材料的体积要小，因而引起混凝土体积的收缩；在后期又由于混凝土内自由水分的蒸发而引起干缩。这些应力某个时期超出了水泥机体的抗拉强度，于是在混凝土内部引起微裂缝。在混凝土内掺入聚丙烯纤维，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的混凝土中，则可使每立方米混凝土中就有2000～3000万根纤维不定向分布在其中，故能在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。因此，聚丙烯纤维可以有效地抑制混凝土早期干缩微裂的产生和发展，极大地减少了混凝土收缩裂缝。从宏观上解释，就是微纤维分散了混凝土的定向拉应力，从而达到抗裂的效果。聚丙烯纤维可以大大增强混凝土的抗裂、抗渗能力，作为混凝土刚体自防水的效果显著，可以有效地解决混凝土渗裂问题的困扰，延长使用寿命。

二、聚丙烯纤维混凝土在建筑工程的应用

1、工程概况

某城市商业大楼占地面积6000O左右，其中地下11000O，地上5000O，结构形式为框架剪力墙结构。地下商场按设计要求，商场大厅、出入口以及一些上部有覆土要求的结构构件，不得漏水、渗水和出现大的裂缝的要求。本工程对这些有特殊要求的构件在混凝土中掺入聚丙烯纤维材料，使其达到设计的要求。

2、聚丙烯混凝土施工技术要点

（1）聚丙烯混凝土原材料要求：

①水泥：在满足混凝土强度的前提下，尽量采用低标号、低细度、少用量；对于控制混凝土的收缩、减小水化热具有很大的作用；水泥中C3A（铝酸三钙）含量小于8%；水泥细度宜小于3500cm2/g；水泥中游离氧化钙、氧化镁和三氧化硫应尽可能的少；水泥的碱含量（Na2O+0.658K2O）小于0.6%；；最小水泥用量不得小于300kg/m3，加入活性掺合料时，可适当降低。混凝土的胶凝材料总量小于550kg/m3。

②粉煤灰：应选用Ⅱ级以上粉煤灰，烧失量小于3%，三氧化硫含量小于3%，需水量比小于100%；粉煤灰掺量为20%胶结材料总量。

③细骨料：选用含泥量小于1.5%的级配良好的中砂（河砂或人工砂），细度模数不宜小于2.6，同时应满足《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》（JGJ52-92）。

④粗骨料：控制含泥量小于0.7%，且应进行级配优化，选择最佳级配，堆积密度应大于1500kg/m3，对致密石子如石灰岩应大于1600kg/m3。骨料粒径越大，纤维越容易受骨料排挤压迫，单位体积内纤维含量增加，纤维容易互相纠结成球，纤维球又会造成骨料间分离。为了避免上述情形发生，必须选用粒径较小的骨料。因此，粗骨料粒径应≤20mm。

⑤外加剂：外加剂选择与使用应满足《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119-2003）。选择各类外加剂时，应考虑外加剂对混凝土后期收缩的影响，尽量选择后期收缩小的外加剂。

⑥水灰比：水灰（胶）比应适中。满足混凝土和易性前提下，综合考虑掺合料及外加剂等其他因素后，水灰（胶）比及用水量应取小值，混凝土水胶比控制在0.45以下。

⑦拌制水：用于拌制混凝土的水，其质量应符合《混凝土拌合用水标准》（JGJ63-89）。

⑧混凝土避免使用碱活性骨料，当使用碱活性骨料时，混凝土各组份（含外加剂）中的含碱量（Na2O+0.658K2O）不宜大于3kg/m3。混凝土各组份（含外加剂）中的氯离子含量小于水泥重量的0.06%。

（2）聚丙烯混凝土施工。

①由于本工程对聚丙烯纤维混凝土质量要求很高，浇筑量大，且要保证连续浇注，因此选择离施工现场近、交通便利、质量稳定的商品混凝土搅拌供。

②本工程聚丙烯纤维混凝土要求最大泵送长度80m，将采用HBT100高压混凝土泵，其最大泵送混凝土压力可达到16MPa，最大理论输送距离垂直350m、水平1500mm。开始泵送时，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。

③泵送前，应先用适量的与混凝土内成分相同的水泥砂浆输送管内壁。预计泵送间歇时间超过45min或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混凝土。

④从构件底部开始浇筑，浇筑前须先清理模板内垃圾，保持模内清洁、无积水。混凝土浇筑时，振捣的方法应能充满模板，达到流平、密实的程度，减少表面气泡。

⑤混凝土振点应从中间开始向边缘分布，且布棒均匀，层层搭扣，并应随浇筑连续进行。振捣棒的插入深度要大于浇筑层厚度，插入下层混凝土中50-100mm，使浇筑的混凝土形成均匀密实的结构。

⑥聚丙烯纤维混凝土下料不宜太快，一般将混凝土摊铺高出20mm-40mm后，用插入式振动器振捣后，再用平板振动器振动、抢平。

⑦一般采用一刮、二滚、三纵、四抹的方法，确保混凝土平整度。振动棒的操作要做到“快插慢拔”，以便更有效的排出混凝土中的气体，使之更加密实；振动棒插点应均匀有序，插点间距宜为500mm左右，每点振捣时间宜为5s-15s左右，以混凝土面不再下降，表面出现浮浆为止。在柱、梁与板变截面结构宜分层浇筑。

⑧在纤维混凝土初凝前，必须对混凝土进行二次振捣，并对纤维混凝土表面拍打振实。收浆在聚丙烯纤维混凝土刚初凝开始，并在终凝前完成。

（3）聚丙烯混凝土的养护。在施工过程中，应根据当时天气的冷热状况，风力大小等具体情况进行收浆，收浆过早或过晚，都有可能影响平整度或出现早期裂缝等。最后一次抹面应在刚初凝，并在终凝前完成，目的是将表面裂纹全部消除。混凝土凝固前应保持表面湿润状态，防止水分蒸发。在终凝后立即用塑料薄膜覆盖养护。纤维混凝土浇水养护的时间不得少于14d，施工放样后，也必须立即浇水并覆盖养护。

3、施工效果

经上述施工后，现场检查地下商场大厅、出入口结构梁板均未出现较大面积裂缝，混凝土试块按标准养护28d送检强度全部合格，实践证明纤维混凝土具有抗裂性好、弯曲韧性优良、抗冲击性能强的特性。

三、结束语

目前，在国内许多大型的混凝土工程中，为提高混凝土的抗裂性能都采用聚丙烯纤维混凝土。混凝土硬脆性能的缺陷，促成纤维在建筑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，聚丙烯纤维混凝土将作为今后混凝土的一个发展方向，有广泛的应用前景。

参考文献：

[1] 李武学、张宝明，改性聚丙烯纤维对混凝土抗冲击性能的影响机理与试验研究，《天津科技》2011年03期