聚丙烯纖維混凝土在水利工程中的應(yīng)用

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水利工程中常用的普通砼在早期硬化階段，常會因泌水和水分蒸發(fā)而產(chǎn)生塑性收縮，砼表面形成龜裂狀細微裂縫，影響結(jié)構(gòu)的整體外觀。在砼硬化后期，還會形成干縮裂縫，影響結(jié)構(gòu)的整體性。在溫度與外力作用下，裂縫將進一步發(fā)展，從而影響砼的耐久性與抗磨性，并使鋼筋銹蝕，影響結(jié)構(gòu)安全。

　　1工程特性

　　聚丙烯纖維砼是把一定量的聚丙烯纖維加入到普通砼的原材料中，在攪拌機的拌和下，使纖維受到水泥和骨料的沖擊混和，然后均勻、隨機的分布在砼中，使砼的性能得到較大改善，使其在實際工程中應(yīng)用時具有如下性能。

　　1.1整體性和耐久性

　　聚丙烯材料的特點是強度高，比重低，加入砼后，對控制砼的龜裂效果比普通砼高出90%-100%。這是由于纖維的存在，降低了水分在砼中的遷移性，減少了泌水和體積變化，減少了砼的塑性收縮，從而減少或消除裂縫的產(chǎn)生。聚丙烯纖維不吸水，與酸堿不起作用，加入砼后，不會使原砼的水灰比及砼本身的性能發(fā)生變化，保證原砼的穩(wěn)定性。

　　聚丙烯纖維砼能較大地增強砼的柔韌性和抗沖擊性，從而增加砼的抗破碎性。試驗表明，聚丙烯纖維砼比普通砼的抗沖擊能力提高l倍；柔韌性提高40%；抗疲勞性能增強3倍。

　　聚丙烯纖維砼在一定程度上能提高砼的抗彎強度。纖維含量在l%-2%的聚丙烯纖維砼抗彎強度是普通砼的1.8-2.3倍。

　　1.2抗?jié)B性能

　　加入聚丙烯纖維的砼抗?jié)B性能大為加強，一般滲透性可降低33%-45%。纖維含量0.8kg/m³的砼抗?jié)B標號可從素砼的S10提高到S14，抗?jié)B壓力可提高到25%。聚丙烯纖維砼良好的抗?jié)B性能對延緩滲水、防止潮濕和有害介質(zhì)對砼和鋼筋的侵蝕起到良好作用，從而延長結(jié)構(gòu)物的壽命。

　　1.3耐磨性

　　聚丙烯纖維的抗拉強度為200-300MPa，加入聚丙烯纖維的砼抗磨能力得到很大提高。經(jīng)測試，聚丙烯纖維網(wǎng)砼的抗磨能力提高105%，壽命延長l倍。

　　1.4經(jīng)濟性

　　聚丙烯纖維的價格為148元/kg，按每m3加入0.9kg計，每m3纖維砼增加的費用為133.20元。聚丙烯纖維砼與鋼纖維胭筋網(wǎng)比較的經(jīng)濟性可用65mm的耐磨、防寒、抗裂的鋪裝層為例，每㎡鋼纖維、鋼筋網(wǎng)、聚丙烯纖維砼的鋪裝層材料價格分別為29.30元、26元、9.60元，其中未計及安裝和運輸過程中的費用差額及施工中的工藝費用差額，聚丙烯纖維砼的經(jīng)濟性是顯而易見的。

　　2施工要點

　　鑒于聚丙烯纖維完全不吸水，中性，聚丙烯纖維在工程中的應(yīng)用極為簡便。普通砼中加入聚丙烯纖維后，無需改變砼的配合比和原配置的受力鋼筋數(shù)量。施工工藝過程也相當簡單，只需按確定的聚丙烯纖維比例數(shù)量（一般0.6-1.2kg/m³）和一定的長度（一般15～19mm），摻入拌和機的砼干料（砂、石子、水泥）中，然后加水拌和4-5min。市場上的聚丙烯纖維一般為0.9kg一袋，可成袋投入，不打開包裝，經(jīng)攪拌后，每m³砼中隨機分布710萬根纖維絲。應(yīng)注意，聚丙烯纖維的加入會增加砼的粘稠度，若砼澆筑時因塌落度過小，施工困難，不應(yīng)增加用水量，而應(yīng)采用塑化劑或減水劑。在砼澆筑后的收面工作中，應(yīng)采用光滑的鋼質(zhì)或鎂質(zhì)抹子，以免勾出纖維，影響收面質(zhì)量。

　　3在水利工程應(yīng)用中的適用性

　　根據(jù)聚丙烯纖維砼以上的工程特性及施工特點，在水利工程中的應(yīng)用前景十分廣泛，根據(jù)目前的工程實際，可考慮在以下幾個方面應(yīng)用。

　　3.1作為面板堆石壩及砌石重力壩的防滲面板

　　聚丙烯纖維砼有很好的抑制砼塑性龜裂的性能，增加砼的抗?jié)B性，應(yīng)用于建筑物的防滲效果比普通砼更有效。

　　1999年上海市污水處理廠新建污水池，池高8m，周長200多m，不設(shè)沉降縫，采用C25S8聚丙烯纖維砼，澆搗3000多m³，三四個月整個污水池未發(fā)現(xiàn)一條裂縫，防滲效果良好。

　　浙江省廣泛采用面板堆石壩及砌石重力壩作為擋水建筑物，防滲面板是關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。采用聚丙烯纖維砼澆筑防滲面板與普通砼相比，同樣的水力坡降，采用聚丙烯纖維砼可減少防滲面板厚度。

　　3.2作為橡膠壩寬頂堰下游側(cè)的耐磨面層

　　橡膠壩是低水頭擋水過水建筑物，在浙江省比較常見。在橡膠壩運行中，橡膠壩寬頂堰下游側(cè)的堰面，由于在運用過程中經(jīng)常受到壩體泄流時砂石和壩袋塌落時壩袋的磨擦，下游側(cè)的堰面極易損壞變糙，從而降低壩袋壽命。聚丙烯纖維砼具有良好的耐磨性能，可用于橡膠壩寬頂堰下游側(cè)的堰面。

　　二灘水電站將聚丙烯纖維砼用于泄洪洞表面，抑制了砼龜裂，提高了砼的耐磨性能，取得良好效果。三峽大壩120棧橋鋪墊層用聚丙烯纖維砼代替鋼纖維砼，聚丙烯纖維摻入量為0.7kg/m³砼，砼標號C50，水灰比0.33，塌落度5-7cm，水泥用量485kg/m³，用水量160kg/m³，砂率45%，外加劑102%，滿足工程要求。若橡膠壩下游堰面采用聚丙烯纖維砼，耐磨性也能大大提高，并延長了橡膠壩袋壽命。

　　3.3用于噴射砼工程

　　聚丙烯纖維砼有較高的粘稠性，由于纖維的潤滑作用，噴射流初速度為其他砼的70%-80%，因而可大大減少噴射砼回彈量，一般只有4%～5%，比普通砼的25%回彈量減少5倍多，從而可形成更厚的噴射砼層。香港新隧道工程用聚丙烯纖維噴射砼厚度75mm，用于加固洞門仰坡和作洞內(nèi)初期支護非常成功。由于纖維的潤滑作用，泵送容易，不損設(shè)備。加上聚丙烯纖維砼的抗龜裂與抗?jié)B透性，用于隧道的噴錨支護、護坡的噴錨支護、筒倉結(jié)構(gòu)的預(yù)應(yīng)力繞絲噴漿護面等將是十分有效的。

　　4結(jié)論

　　鑒于聚丙烯纖維砼的工程特性，作為非受力的次要增強筋，可廣泛應(yīng)用于水利工程結(jié)構(gòu)的各種相應(yīng)部位，且施工簡單方便，經(jīng)濟性好，建議在水利工程中推廣使用。