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摻聚丙烯纖維抗裂防滲混凝土的研制與應用

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[摘要]本文通過試驗確定聚丙烯纖維的摻量及混凝土配合比，試驗表明，在混凝土中摻入適量的聚丙烯纖維能有效改善混凝土材料物理性能，具有較好的抗?jié)B和抗凍性，并能減少混凝土的早期干縮及塑性裂紋，提高混凝土的抗裂性。通過實際工程中應用取得了顯著效果。

[關鍵詞]  聚丙烯纖維；強度；裂縫；抗?jié)B；抗凍；耐久性

1 前言

     現(xiàn)代高強高性能混凝土中，混凝土的應用向著高強度，大流動性方向發(fā)展，隨著混凝土強度和坍落度的提高，水泥用量增大，由此帶來的副作用是水化熱加劇，混凝土的凝固收縮量增大，收縮應力增加，裂縫數(shù)量增多。此外，隨著建筑構(gòu)件向大體積、大面積、形狀復雜多樣的方向發(fā)展，向地下空間的發(fā)展，混凝土內(nèi)應力大而復雜，裂縫的出現(xiàn)亦較以往多得多，特別是目前工地大都采用商品泵送混凝土，摻粉煤灰、礦粉、膨脹劑等雖有一定效果，但因施工養(yǎng)護及人為因素等，往往在混凝土澆搗后裂縫仍在所難免。文獻報道，近年來美國、法國、日本、丹麥等在混凝土中摻纖維后，能較好地解決以上問題。在我國，隨著高強高性混凝土的廣泛應用，聚丙烯纖維已經(jīng)在全國20多個省、市、自治區(qū)上千個各類工程中得到成功大面積的應用，技術已日臻完善成為防止混凝土裂縫廣泛使用手段之一，為我國合成纖維混凝土開拓了一個良好的發(fā)展勢頭。

2 聚丙烯纖維的性能與原理

2．1  聚丙烯纖維的物理性能見表1。

2．2  聚丙烯纖維的原理與作用

      聚丙烯纖維的阻裂主要是指對混凝土早期塑性開裂的抑制作用。

      混凝土中加入聚丙烯纖維后，纖維絲形成了亂向分布的網(wǎng)狀增強系統(tǒng)，聚丙烯纖維與膠凝材料具有強的結(jié)合力，纖維的亂向分布形成可削弱混凝土的塑性收縮，從而有效地增強混凝土的韌性，減少混凝土初凝時收縮引起的裂紋和裂縫，同時，無數(shù)的纖維絲在混凝土中形成的支持體系可以有效阻止混凝土骨料的離析，保證混凝土早期均勻的泌水性，從而阻礙了沉降裂縫的形成。

表1  聚丙烯纖維的物理性能

材料	聚丙烯	抗拉強度/MPa	510
纖維類別	束狀單絲	密度（比重）/kg/cm3	0.91
規(guī)格長度/mm	12、19	彈性模量/MPa	4100
斷裂伸長率/%	24	纖度/D	6
導電性	低	抗酸堿性	高
導熱性	低	熔點/℃	160~172

3  工程簡介

     吳江農(nóng)商行工程由蘇州建筑集團有限公司承建，位于吳江松陵中山南路以西，體育路以南?？偨ㄖ娣e26024m2，由主樓裙樓及地下人防工程組成。主樓為地上19層及地下室一層，結(jié)構(gòu)總高度84.2m。地下室為筏板基礎總長40m，寬35.6m，厚1.5m，面積1400m2，為大體積混凝土，混凝土設計強度等級C35，抗?jié)B等級S8。包括集水井，電梯間總砼方量2400m3。

     根據(jù)工程特點，混凝土中摻適量的聚丙烯纖維，以改善混凝土的物理性能，提高基體的變形能力，增加混凝土的抗裂效果，為了減少水化熱，防止大體積混凝土溫差過大引起結(jié)構(gòu)裂縫，應用適當摻粉煤灰、礦粉、泵送劑、膨脹劑等三摻復合技術。綜合改善新拌混凝土和硬化混凝土的性能，有效地控制混凝土塑性收縮、干縮和溫度應力引起的裂縫，從而提高混凝土防裂防水能力。

4  試驗研究與應用

4．1 原材料選擇

   （1）水泥：嘉興錦江P.O42.5水泥，性能指標如下

表2  水泥性能指標

28d抗壓強度/MPa	初凝時間	終凝時間	標準稠度用水量/%	安定性	堿含量/%
53.6	2h13min	3h10min	26.7	合格	0.5

    （2）江西贛江中砂

    細度模數(shù)2.6 ，含泥量0.7%，泥塊含量0.2%。

    （3）湖州新開元碎石

    5~25mm連續(xù)粒徑，含泥量0.4%，泥塊含量0.1%，針片狀7%，壓碎指標5%，堿含量0.5%。

    （4）粉煤灰 浙江長興華興建材有限公司

    II級粉煤灰，細度14.2%，需水量比96%，燒失量2.48%。

    （5）高效減水劑  吳江永業(yè)新科建材公司

YE-III，減水率17%~20%，含堿量0.4%。

    （6）礦粉 湖州天潤礦粉廠

表3  礦粉性能指標

密度/g/cm3	比表面積/m2/kg	燒失量/%	流動度mm	活性指標/MPa		級數(shù)
				7d	28d
3.1	425	0.01	102	71	102	S95