摘 要:20 世界80 年代中期以來聚丙烯纖維混凝土在我國土建和交通行業逐漸得到應用,如高層建筑的地下室、污水處理廠的污水池、游泳池、糧食倉儲庫、大型停車場、高速公路路面、高架路路面、橋梁路面鋪裝層、機場停機坪、碼頭貨物料場,以及在地下洞室、護坡等工程應用噴射聚丙烯纖維混凝土。由于其良好的性能價格比以及和常規混凝土相同的施工方法,使聚丙烯纖維混凝土得到廣泛應用。
關鍵詞:纖維混凝土 水利 工程
中圖分類號:F407.9 文獻標識碼: A 文章編號:1673-0534(2007)05(b)-0071-01
1 聚丙烯纖維混凝土的性能
聚丙烯纖維作為一種次要的混凝土加強系統(即不代替受力鋼筋),對混凝土的性能產生如下影響: 聚丙烯纖維抑制了混凝土的塑性收縮微裂紋的產生, 提高了建筑物的整體性、耐久性和使用壽命; 強度和韌性是混凝土的兩大主要性能;提高了混凝土的抗滲性;提高混凝土的抗凍融次數;提高海水環境下的耐腐蝕性;聚丙烯纖維混凝土的彎曲強度;提高了混凝土的耐磨損性能;
2 聚丙烯纖維混凝土的施工方法
在混凝土中摻入聚丙烯纖維極為方便,無須改變原設計混凝土的配比,也不取代原設計的受力鋼筋。一般情況下每立方米現澆混凝土摻入量為0. 6 ～1.2 kg, 纖維長度為15～19 mm 。聚丙烯纖維在加入干料(砂石、水泥等) 之后,加水之前投入。攪拌時間視攪拌方法、攪拌機種類而異,可以與不加聚丙烯纖維攪拌時間基本相同或稍稍延長。此外,聚丙烯纖維總表面積很大,它的表面要吸附水,因此聚丙烯纖維的加入會增加拌合料的粘稠度, 降低塌落度。如果發現施工澆注有困難時,一般不宜增加用水量, 而應采用塑化劑或減水劑。由于聚丙烯纖維能保持水分, 泌水速度減緩,因此收面工序宜適當推后,應比普通混凝土更接近終凝時再進行。
3 聚丙烯纖維混凝土在水利水電工程中的應用探討
根據聚丙烯纖維混凝土的特性,它在水利水電工程中主要可以用于下列結構部位。
3.1 主廠房水下部分
在水電站主廠房的水下結構中,普通混凝土通常因微裂紋或開裂而降低了防滲能力,使主廠房下層十分潮濕, 影響機電設備正常運行。而聚丙烯纖維混凝土因其抗滲能力強,目前在上海等地高層建筑的地下室有大量成功應用經驗,可借鑒用以解決水電站主廠房下層潮濕問題。國外已經在許多諸如水池、水利工程及海岸工程等對抗裂防滲有較高要求的混凝土構筑物中,采用了聚丙烯纖維混凝土,既抑制了混凝土的塑性龜裂, 又提高了抗滲性能,對薄壁結構尤為適宜。
3.2 板式混凝土結構
聚丙烯纖維混凝土目前得到最廣泛應用的場合主要是面支承平板結構,水電站的消力池、護坦、船閘底板等都屬于面支承平板結構一類的底板混凝土。厚度大多較小,常和基巖直接接觸,混凝土澆筑后因基巖約束,容易發生裂縫。聚丙烯纖維混凝土因其干縮量小,初凝時的塑性收縮微裂紋得到抑制, 因此可以減輕這類底板混凝土開裂問題。在常規設計中,為了防止表面收縮裂縫,往往設置了表層分布鋼筋網。由于鋼筋網中間距一般為15～20 cm, 因各種原因,有時實際起不到防止混凝土表面裂縫的目的。采用一定摻量的聚丙烯纖維混凝土來替代鋼筋網可能是一個經濟有效的措施,也大大簡化了施工,加快了進度, 很值得進行試驗研究。
3.3 噴射混凝土工程的應用
聚丙烯混凝土有較高的粘稠性,很適宜用于噴射混凝土。噴射聚丙烯纖維混凝土與噴射普通混凝土比較,能顯著減少回彈損失,增加一次噴射厚度, 提高生產能力, 降低總成本,并能防止產生裂紋。可用于隧道支護、護坡工程、建筑物穹頂和拱橋底部修補噴漿、水池及筒倉結構的預應力繞絲噴漿護面等。
噴射聚丙烯纖維混凝土施工時宜用濕噴法,可以較準確的控制水灰比,提高噴射混凝土質量和減少回彈損失,并使聚丙烯纖維在混凝土中得到充分分散。濕噴機械過去完全要靠進口, 主要是有日本、美國研制的擠壓泵型、英國的Compernass 型和德國的BSM -903 型濕噴機,價格十分昂貴。近年來,我國鐵道科學研究院西南分院已研究出TK-961型濕噴混凝土噴射機,比進口產品便宜甚多,每小時可噴射混凝土5m3,最大水平和垂直輸運距離分別達到40m 和20m,但自動化程度低,操作人員需精心控制噴射參數。
3.4 高速水流作用的部位
水利水電工程的溢流面、泄洪洞、消力池、溢洪道泄流槽、閘門門槽以及排沙孔道都有高速水流沖刷、磨損和氣蝕問題, 特別當水流中摻有泥沙時, 問題更為突出。為提高這些部位的混凝土抗沖蝕磨損能力, 以往的工程措施是采用高強度混凝土、硅粉混凝土和鋼纖維混凝土等。不但工程造價高, 而且高強度混凝土、鋼纖維混凝土和硅粉混凝土施工都較困難。利用聚丙烯纖維混凝土良好的抗沖磨性能用于上述工程部位是合理的選擇, 還可以不必提高混凝土標號。
3.5 工地路面和橋梁工程
國內外在公路工程中采用聚丙烯纖維混凝土已有大量成功實例,工程建設實踐證明聚丙烯纖維混凝土有良好的抗磨損和抗沖擊疲勞特點,在高速公路上應用比普通混凝土路面使用壽命增加5～10 年。大中型水利水電工程往往要裝備重型或超重型汽車,對現場施工道路路面要求抗磨、抗裂、抗沖擊。普通混凝土路面耐久性差,而鋼纖維混凝土路面造價甚高, 而且還有磨損輪胎問題。用聚丙烯纖維混凝土鋪設路面,可以滿足大中型水利水電工程在施工期的施工運輸要求。某抽水蓄能電站后期用聚丙烯纖維混凝土澆筑了數千平方米的廠區道路, 至今未發現開裂。某水電站也已開始大量用于混溫驟降到-8 ℃,過后檢查和通車運行后檢查未發凝土路面工程中?，F任何開裂。
用聚丙烯纖維混凝土作橋梁工程橋面鋪裝層可纖維混凝土代替鋼纖維混凝土,節省了投資。有效地抑制和減少裂縫, 增強橋面的防水性和抗破國際上合成纖維混凝土已有20多年的發展歷碎能力,減緩鋼筋銹蝕和延長結構的壽命。
