摘 要:20 世界80 年代中期以来聚丙烯纤维混凝土在我国土建和交通行业逐渐得到应用,如高层建筑的地下室、污水处理厂的污水池、游泳池、粮食仓储库、大型停车场、高速公路路面、高架路路面、桥梁路面铺装层、机场停机坪、码头货物料场,以及在地下洞室、护坡等工程应用喷射聚丙烯纤维混凝土。由于其良好的性能价格比以及和常规混凝土相同的施工方法,使聚丙烯纤维混凝土得到广泛应用。
关键词:纤维混凝土 水利 工程
中图分类号:F407.9 文献标识码: A 文章编号:1673-0534(2007)05(b)-0071-01
1 聚丙烯纤维混凝土的性能
聚丙烯纤维作为一种次要的混凝土加强系统(即不代替受力钢筋),对混凝土的性能产生如下影响: 聚丙烯纤维抑制了混凝土的塑性收缩微裂纹的产生, 提高了建筑物的整体性、耐久性和使用寿命; 强度和韧性是混凝土的两大主要性能;提高了混凝土的抗渗性;提高混凝土的抗冻融次数;提高海水环境下的耐腐蚀性;聚丙烯纤维混凝土的弯曲强度;提高了混凝土的耐磨损性能;
2 聚丙烯纤维混凝土的施工方法
在混凝土中掺入聚丙烯纤维极为方便,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。一般情况下每立方米现浇混凝土掺入量为0. 6 ～1.2 kg, 纤维长度为15～19 mm 。聚丙烯纤维在加入干料(砂石、水泥等) 之后,加水之前投入。搅拌时间视搅拌方法、搅拌机种类而异,可以与不加聚丙烯纤维搅拌时间基本相同或稍稍延长。此外,聚丙烯纤维总表面积很大,它的表面要吸附水,因此聚丙烯纤维的加入会增加拌合料的粘稠度, 降低塌落度。如果发现施工浇注有困难时,一般不宜增加用水量, 而应采用塑化剂或减水剂。由于聚丙烯纤维能保持水分, 泌水速度减缓,因此收面工序宜适当推后,应比普通混凝土更接近终凝时再进行。
3 聚丙烯纤维混凝土在水利水电工程中的应用探讨
根据聚丙烯纤维混凝土的特性,它在水利水电工程中主要可以用于下列结构部位。
3.1 主厂房水下部分
在水电站主厂房的水下结构中,普通混凝土通常因微裂纹或开裂而降低了防渗能力,使主厂房下层十分潮湿, 影响机电设备正常运行。而聚丙烯纤维混凝土因其抗渗能力强,目前在上海等地高层建筑的地下室有大量成功应用经验,可借鉴用以解决水电站主厂房下层潮湿问题。国外已经在许多诸如水池、水利工程及海岸工程等对抗裂防渗有较高要求的混凝土构筑物中,采用了聚丙烯纤维混凝土,既抑制了混凝土的塑性龟裂, 又提高了抗渗性能,对薄壁结构尤为适宜。
3.2 板式混凝土结构
聚丙烯纤维混凝土目前得到最广泛应用的场合主要是面支承平板结构,水电站的消力池、护坦、船闸底板等都属于面支承平板结构一类的底板混凝土。厚度大多较小,常和基岩直接接触,混凝土浇筑后因基岩约束,容易发生裂缝。聚丙烯纤维混凝土因其干缩量小,初凝时的塑性收缩微裂纹得到抑制, 因此可以减轻这类底板混凝土开裂问题。在常规设计中,为了防止表面收缩裂缝,往往设置了表层分布钢筋网。由于钢筋网中间距一般为15～20 cm, 因各种原因,有时实际起不到防止混凝土表面裂缝的目的。采用一定掺量的聚丙烯纤维混凝土来替代钢筋网可能是一个经济有效的措施,也大大简化了施工,加快了进度, 很值得进行试验研究。
3.3 喷射混凝土工程的应用
聚丙烯混凝土有较高的粘稠性,很适宜用于喷射混凝土。喷射聚丙烯纤维混凝土与喷射普通混凝土比较,能显著减少回弹损失,增加一次喷射厚度, 提高生产能力, 降低总成本,并能防止产生裂纹。可用于隧道支护、护坡工程、建筑物穹顶和拱桥底部修补喷浆、水池及筒仓结构的预应力绕丝喷浆护面等。
喷射聚丙烯纤维混凝土施工时宜用湿喷法,可以较准确的控制水灰比,提高喷射混凝土质量和减少回弹损失,并使聚丙烯纤维在混凝土中得到充分分散。湿喷机械过去完全要靠进口, 主要是有日本、美国研制的挤压泵型、英国的Compernass 型和德国的BSM -903 型湿喷机,价格十分昂贵。近年来,我国铁道科学研究院西南分院已研究出TK-961型湿喷混凝土喷射机,比进口产品便宜甚多,每小时可喷射混凝土5m3,最大水平和垂直输运距离分别达到40m 和20m,但自动化程度低,操作人员需精心控制喷射参数。
3.4 高速水流作用的部位
水利水电工程的溢流面、泄洪洞、消力池、溢洪道泄流槽、闸门门槽以及排沙孔道都有高速水流冲刷、磨损和气蚀问题, 特别当水流中掺有泥沙时, 问题更为突出。为提高这些部位的混凝土抗冲蚀磨损能力, 以往的工程措施是采用高强度混凝土、硅粉混凝土和钢纤维混凝土等。不但工程造价高, 而且高强度混凝土、钢纤维混凝土和硅粉混凝土施工都较困难。利用聚丙烯纤维混凝土良好的抗冲磨性能用于上述工程部位是合理的选择, 还可以不必提高混凝土标号。
3.5 工地路面和桥梁工程
国内外在公路工程中采用聚丙烯纤维混凝土已有大量成功实例,工程建设实践证明聚丙烯纤维混凝土有良好的抗磨损和抗冲击疲劳特点,在高速公路上应用比普通混凝土路面使用寿命增加5～10 年。大中型水利水电工程往往要装备重型或超重型汽车,对现场施工道路路面要求抗磨、抗裂、抗冲击。普通混凝土路面耐久性差,而钢纤维混凝土路面造价甚高, 而且还有磨损轮胎问题。用聚丙烯纤维混凝土铺设路面,可以满足大中型水利水电工程在施工期的施工运输要求。某抽水蓄能电站后期用聚丙烯纤维混凝土浇筑了数千平方米的厂区道路, 至今未发现开裂。某水电站也已开始大量用于混温骤降到-8 ℃,过后检查和通车运行后检查未发凝土路面工程中。现任何开裂。
用聚丙烯纤维混凝土作桥梁工程桥面铺装层可纤维混凝土代替钢纤维混凝土,节省了投资。有效地抑制和减少裂缝, 增强桥面的防水性和抗破国际上合成纤维混凝土已有20多年的发展历碎能力,减缓钢筋锈蚀和延长结构的寿命。
