研究论文~聚丙烯纤维网混凝土在工程中的应用.doc

聚丙烯纤维网混凝土在工程中的应用利部珠江水利委员会勘测设计研究院 郭子嵩普通混凝土在浇筑初期，会产生塑性收缩，使混凝土产生龟裂，影响其整体性。在温度应力及其它外力作用下，很容易发展成为裂缝或碎裂，从而影响到混凝土的耐性，抗磨性能降低，钢筋容易锈蚀。为解决这一问题，过去常在混凝土中掺加钢纤维、玻璃纤维，或在混凝土表层铺钢丝网等方法予以解决。年代中期，美国军队工程师团，为解决其军用工事的混凝土结构在炮弹、炸弹的轰击下不易破裂的问题研制和开发了聚丙烯纤维网混凝土。纤维网作为一种次要的混凝土加强系统（即不代替受力钢筋），比较成功地解决了普通混凝土的上述缺点。因对比其它次要加固措施，比较经济和容易施工，因此在公路及桥梁路面、机场跑道、工业与民用建筑、港口码头、隧洞喷锚加固、水工建筑物等混凝土建筑工程中，迅速得到推广使用目前已在全球60多个国家和地区得到广泛应用、效益显著。本文将简要介绍纤维网混凝土的有关性能、特性、使用方法及目前在工程中的应用情况，供有关方面参考借鉴。聚丙烯纤维网的物理性能吸水性????????????? 无比重????????????????0.91纤维长度????????????12～51mm熔点 ???????????????160～170℃燃点 ???????????????590℃导电性??????????????低导热性??????????????低抗酸、碱腐蚀能力 ???高抗拉强度????????????560～770MPa杨氏弹性模量 ???????3500MPa 二. 纤维网混凝土的特性纤维网是由聚丙烯合成的束状网形纤维，加入到混凝土原材料中，在搅拌机的搅拌下，受到水泥、砂石料的冲击混和，成束的纤维会被撕裂成大量单独的纤维（不会纠缠成团），以三维方式均匀分布在混凝土中。例如，当采用标准掺量：用19mm长的纤维，每m3混凝土掺0.9kg，经搅拌机充分拌和，大约可以分散成710万根独立纤维，即平均每cm3有7根，这些纤维的存在将使混凝土的性能有较大的改善。主要表现在：⒈ 纤维网抑制了混凝土的塑性收缩龟裂。混凝土浇筑初期呈流塑态时，其中比重大的物质（砂、石等）会自然地因自重向下移动，同时逼使比重较小的水向上运动，因而会形成条条微细，形成所谓“塑性收缩龟裂”（亦即混凝土的“凝缩”或“干缩”）。所以在普通混凝土中，这种塑性收缩龟裂，总是或多或少地早已潜伏在混凝土当中，严重影响了混凝土的整体耐久性。掺入纤维网后，大量均匀分布的纤维网限制了混凝土浇筑初期不同比重物质的相对运动，首先抑制了毛细管的发展，进而抑制了塑性龟裂裂纹的产生，提高了混凝土的整体性。美国圣荷西州大学等试验结果表明，纤维网对混凝土龟裂程度的控制效果，比普通混凝土高出90%-100%。这就保证了凝固后的混凝土，有较大的密度和发挥较高的强度。加上纤维网的约束作用，能够更好地抵抗温度变形和其他外力引起的裂缝发展。⒉ 增强了混凝土的抗冲击性和柔韧性。试验表明，由于纤维网在混凝土中的牵扯约束作用，混凝土破裂前聚丙烯纤维大约%的拉长，承担了部分破裂能量，从而使混凝土的柔韧性比普通混凝土大约提高40%，抗冲击能力提高了一倍，抗疲劳性能也增加了三倍。⒊ 减少了混凝土的渗透性。试验表明掺量为1.186kg/m3的纤维网混凝土，由于抑制了微裂缝的发展，比普通混凝土可减少79%的渗水。从而也防止和延缓了渗水、潮湿气体和氯化物等有害介质对混凝土的侵蚀和对受力钢筋的锈蚀，延长了建筑物的使用寿命。这一特点对贮水工程、海岸工程特别重要。⒋ 增加了混凝土的耐磨损性能。根据挪威政府公路抗磨损试验，加纤维网的混凝土，抗磨损能力增加105%，并减少材料损耗34.4%。⒌ 经济性。以桥梁、高速公路路面，采用厚65mm的耐磨、防震、抗裂的铺装层为例，分别用钢纤维混凝土、聚丙烯纤维网混凝土和用钢丝加固面层进行比较。钢纤维的掺量按“钢纤维混凝土结构设计与施工规程(CECS38:92)”要求的体积率11.5%，取100kg/m3，单价4500元/t；纤维网以标准掺量0.9kg/m3，价格148元计；钢丝网采用广州市路面工程常用的TMD3030型扩张型金属网代替，单位为26元/m2。则每m2铺装层加强材料价格之比分别为29.3元、元和26元，说明采用其它两种材料在运输、安装过程所增加的费用和施工中增加的麻烦。维网混凝土的施工方法纤维网的使用极为简便，无须改变原设计混凝土的配比，也不取代原设计的受力钢筋。一般情况下，每m3混凝土掺入量为0.9kg长度为19mm的聚丙烯纤维（即标准掺入量）。美国纤维网公司生产的纤维网，即按每0.9kg包装成袋时间为45分钟或者70转，投料先后和延长搅拌时间不会影响纤维的强度和均匀分布。搅拌和浇筑过程不会对有关设备造成任何附加磨损。纤维