摘 要:對現澆混凝土裂縫產生的原因進行了分析,并結合工程實例從商品混凝土原材料控制的角度加以討論,從而提出了改善混凝土抗裂性能的措施和方法。
關鍵詞:商品混凝土;裂縫;聚丙烯纖維
中圖分類號: TU377. 9 + 4; TU592 文獻標識碼: B 文章編號: 1008 - 3707 (2006) 08 - 0081 - 02
混凝土由于其抗壓強度高,材料來源廣泛,成本低廉等優點,被廣泛應用于房屋建筑工程、道路橋梁工程、碼頭水利工程及水泥制品。另一方面卻因其抗拉強度低,極限變形小,脆性大,不耐沖擊等缺點,特別是現代建筑規模日趨增大,結構混凝土強度日趨提高,以及泵送混凝土的廣泛使用,使混凝土早期裂縫的產生十分普遍。這種裂縫不僅對建筑物的防水產生不利影響,而且對建筑物的耐久性和安全性產生很大影響,成了長期困擾建筑師們的一大問題。
1 聚丙烯纖維的阻裂作用
混凝土是抗壓性能良好而抗拉性能很差的材料,其極限拉伸應變很小,因而極易產生裂縫。在長期研究和實踐應用中,人們發現在混凝土中摻加纖維能提高混凝土的抗拉能力,從而克服和減少裂縫的產生。纖維品種很多,有鋼纖維、碳纖維、玻璃纖維、合成纖維。合成纖維又可分為聚丙烯纖維( PP纖維) 、維尼綸纖維( PVA纖維) 、晴綸纖維( PAN纖維)等。鋼纖維、碳纖維用于混凝土中成本太高,非特殊工程很少使用; 而玻璃纖維耐堿性較差,且暴露于大氣中強度和韌性會大幅度下降,因此應用受到一定的限制。合成纖維(特別是聚丙烯纖維)以其耐酸、耐堿、耐腐蝕、化學穩定性好、安全無毒、相對密度小、質地輕,與混凝土有較好的粘聚柔和性,握裹力很高等優點而得以廣泛應用。聚丙烯纖維摻入混凝土的阻裂作用可分為兩個階段,一是在水泥混凝土硬化前(塑性混凝土)的阻裂作用,
二是在混凝土硬化過程中的阻裂作用。
1. 1 混凝土硬化前均勻分布在混凝土中的聚丙烯纖維三維網絡結構,在一定程度上支撐著集料,阻止粗、細骨料的沉降,能有效地防止和抑制混凝土產生離析傾向,減少混凝土表面砂漿層太厚而產生表面裂縫。同時,當混凝土成型后,表面水分因陽光、空氣流動的作用開始蒸發時,聚丙烯纖維能承受部分混凝土收縮而產生的拉應力,從而減少裂縫的產生和發展。
1. 2 混凝土硬化過程中當混凝土開始凝結時產生干燥收縮,一般水泥用量越大,用水量越大,空氣中濕度越小,干縮量也就越大。當混凝土結構內產生的拉應力超過混凝土即時的抗拉強度時,混凝土就會產生裂縫。同樣,在混凝土處于約束的情況下,當溫度變化時(水化反應產生水化熱)會在混凝土結構內部產生溫度拉應力,其拉應力超過混凝土抗拉強度時也會導致出現裂縫。聚丙烯纖維由于具有較高的抗拉強度(可達280～400 MPa) ,當聚丙烯纖維以三維網絡結構均勻分布在混凝土中的時候,依靠纖維與水泥基料的結合力,可以大大提高混凝土的抗收縮能力,從而有效地控制了裂縫的產生。
2 聚丙烯纖維在工程實例中的應用
樂清市市民活動中心大樓地下室東西長170 m多,南北寬80 m多,底板厚500 mm,局部承臺深達2. 5 m,屬超大體積混凝土結構?；炷恋燃墳镃30抗滲P6,采用泵送混凝土,施工坍落度要求為( 120±30) mm,設計建議摻加高性能建材纖維。根據工程實際情況,對不同纖維進行了對比分析,最后確定采用由寧波大成新材料股份有限公司研制生產的強綸建材纖維。這是一種由聚脂和聚丙烯同心復合制成的高性能建材纖維,其主要技術指標如表1。
根據公司推薦的強綸建材纖維應用比例參數,并參考其提供的由國家混凝土制品質量監督檢驗中心測試的一組數據,試驗配合比如表2,試驗數據表3。
另外,根據文獻提供的杜拉纖維不同摻量試驗結果判斷,隨著摻合量的增加,抗壓強度有小幅下降,抗折強度略有增高,抗裂性能、抗滲性能指標提高較大。浙江省城鄉規劃設計院設計人員結合已完工工程的經驗,確定本工程地下室結構混凝土摻加
纖維量為0. 9 kg/m3。同時委托浙江大學土木工程測試中心對C30混凝土添加0. 9 kg/m3 強綸纖維混凝土的抗折、抗裂性能和C30普通混凝土進行對比試驗,試驗結果也表明抗裂性能有較大提高。樂清市市民活動中心于2005年12月7日至12月28日完成了地下室底板及墻板的混凝土澆搗。經過業主及施工單位、監理單位每個月的跟蹤檢查,未發現明顯裂縫。于2006年5月17日對基礎部分進行工程驗收,地下室墻板表面光潔,沒有發現干縮和溫度裂縫,墻面沒有滲水及濕漬現象,大面積底板沒有發現裂縫,根據回彈儀測試,強度也符合要求,收到了理想的效果。通過不同摻量對比試驗,確定本工程地下室結構混凝土摻加纖維量為0. 9 kg/m3。分別于2005年12月7日至12月28日完成了地下室底板及墻板的混凝土澆搗,由于摻加了強綸建材纖維而明顯減少了混凝土的干縮和溫度裂縫,施工情況表明整個大面積的底板未發現明顯裂縫,收到了理想效果。
3 結 語
該工程實例證明,水泥混凝土中摻加聚丙烯纖維是一種結構成型后防止裂縫出現的有效手段。它大大提高混凝土的抗裂性能,提高了混凝土的密實性從而提高了混凝土的抗滲性能以及其他性能,故可以在工程中廣泛使用。
