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［摘要］本文主要闡述聚丙烯工程纖維在混凝土中的微觀工作機理及對混凝土物理性能的影響。并通過與不摻聚丙烯纖維的混凝土對比試驗分析得出，聚丙烯纖維在混凝土中均勻分散，對混凝土的工作性和各齡期強度均無明顯影響，并能有效地改善混凝土抗拉強度低、脆性大、易開裂等缺點。

1　聚丙烯工程纖維概況及特點
1.1　常州市新北區人民法院工程：東西長79.2m，南北寬46.5m，總建筑面積16000多m²。本工程地下一層，地上十二層，設計混凝土強度等級C35，抗滲標號P8。
1.2　該工程地下室在平面尺度上按規范要求屬超長超寬的框架結構，基礎建在天然地基上，設計時沒有預設后澆帶和伸縮縫，工程底板的施工質量將影響到整個工程的質量和后期使用。
1.3　地下室底板于2003年12月澆筑，當月最低氣溫約零下5℃，且局部底板基礎為大體積混凝土，屬冬季大體積混凝土施工，水泥水化熱引起的溫度差不平衡應力對底板混凝土質量的影響比較大。

2　聚丙烯工程纖維在混凝土中的微觀工作機理及作用
2.1　有效提高混凝土的抗裂性能在混凝土中摻入聚丙烯纖維，由于其在混凝土內部形成一種均勻的亂向支撐體系，從而產生有效的二級加強效果。纖維的亂向分布體系可削弱混凝土的塑性收縮，導致混凝土收縮的能量被分散到無數的纖維絲上，從而有效地增強混凝土的韌性，減少混凝土在初凝收縮時容易產生的裂紋和裂縫。同時，纖維絲在混凝土內部形成的亂向支撐體系可以有效防止混凝土的離析，保證混凝土早期均勻的泌水性，阻礙了沉降裂縫的形成，從而增強了混凝土的抗裂性。
2.2　有效提高混凝土的抗滲性能混凝土中摻入聚丙烯纖維，可有效抑制混凝土早期干縮微裂縫及離析裂紋的產生及發展，減少混凝土的收縮裂縫，尤其是有效地抑制了連通裂縫的產生；另外，均勻分布在混凝土中彼此相連的大量纖維起“承托”骨料的作用，降低了混凝土表面的泌水和集料的離析，從而大大降低了混凝土中空隙的含量。
由此可見，摻入聚丙烯纖維后由于有效地降低了混凝土的空隙率，避免了連通毛細孔的形成，因而提高了混凝土的抗滲性能。
2.3　有效提高混凝土的抗凍性能在混凝土中摻入聚丙烯纖維可以緩解由溫度變化引起的混凝土內部應力的作用，阻止溫度裂縫的擴展；同時，混凝土抗滲能力的提高也有利于抗凍能力的提高。實踐及研究都表明，在混凝土中加入聚丙烯纖維可作為一種有效的混凝土溫差補償抗裂手段。

3　工程應用實例
3.1　原材料選取及試配
水泥：選用嘉新某廠P·O42.5水泥，其物理性能見表1。

表1　水泥的物理性能

聚丙烯纖維：選用江蘇某合成纖維廠生產的聚丙烯纖維。其性能指標：彈性模量≥2923MPA；抗拉強度≥357MPA；極限延伸率≤45%。
粗骨料：花崗巖碎石，粒徑5～20mm連續級配，含泥量﹤ 0.7%。
細骨料：河砂，細度模數2.5，屬Ⅱ區中砂，含泥量﹤ 0.2%。
粉煤灰：選用鎮江某公司生產的Ⅰ級粉煤灰，其性能指標：細度6.3%；燒失量0.5%；需水量91%。
高效減水劑：選用江蘇某廠生產的萘系JM－Ⅷ高效減水劑，減水率﹥ 20%。
我們在試配時分別對強度等級C30、抗滲標號P8和C35、P8的混凝土進行摻與不摻聚丙烯纖維的對比試驗，配合比見表2。

表2　混凝土配合比

3.2　比較分析
3.2.1　此次混凝土試配對拌合物工作性的測定主要以混凝土坍落度、擴展度為主，同時觀察混凝土的保水性和粘聚性，并測定混凝土經時損失。混凝土工作性測定結果見表3。

表3　混凝土工作性測定結果

3.2．2　從表4可以看出：摻入聚丙烯纖維的混凝土3天強度比普通混凝土3天強度有所提高，但7天、28天強度都有一定程度的降低，降幅在4%以內。所以只要聚丙烯纖維的摻量適當就不會對混凝土強度產生不良影響。強度變化曲線見圖1。

表4　不同齡期混凝土抗壓強度

圖1　混凝土強度曲線

3．2.3　每方混凝土摻入0.7kg聚丙烯纖維會明顯降低拌合物的工作性。通過適當增加外加劑的摻量，混凝土坍落度和擴展度都有明顯改善，基本能滿足施工要求。
3.2.4　進行劈裂張拉測試試塊破壞比較：在相同條件下，纖維混凝土強度提高并不大，但試件的破壞形式卻不相同，普通混凝土完全斷裂為脆性破壞，而纖維混凝土僅有兩條不同方向的可見短裂縫，試件仍保持完整。從以上比較可以反映出聚丙烯纖維能大大提高混凝土的抗裂能力和韌性，對克服高強混凝土的脆性有較理想的效果。
3.3　聚丙烯纖維混凝土的生產
3.3.1　混凝土的攪拌
1)正式生產前，試驗人員應認真復核配合比是否已正確輸入電腦；生產時，應根據所用砂、石的含水率及時調整用水量，確保出機混凝土坍落度與試配混凝土坍落度相近。
2)根據我站攪拌機投料的特點選用先摻法，配制程序為：砂+石+纖維→攪拌(5秒)→水泥+水→攪拌(35秒)→出料；其優點是纖維在與砂、石的干拌中被強制分散，使纖維在混凝土中均勻分布。
3)加強實際生產過程的管理，確保纖維投放準確，并建立嚴格的交接班制度。
3.3.2　混凝土的澆筑
1)底板混凝土從東向西連續澆筑，對局部大體積混凝土基礎采取分層澆筑法，分層厚度為振搗棒有效長度的0.8倍(約350mm)，基礎斜面縱坡約為1∶5。
2)在每臺輸送泵軟管出料口布置3臺插入式振搗棒，其中1臺置于卸料點，2臺布置在斜坡口以加強振搗質量。
3)對分層澆筑混凝土進行振搗時，插入式振搗棒應快插慢拔，插點要均勻排列、逐點移動，按順序振搗，不得漏振，要求做到均勻密實。一般每點振搗5～10ｓ，應視混凝土表面不再有明顯下沉和氣泡為宜，但也不能過振。
3.3.3　混凝土的養護
混凝土澆筑2～3h后，用刮平尺將混凝土按標高初步刮平。初凝前用木抹搓平，待混凝土表面收水后再用抹子抹平，閉合收水裂縫。終凝前，如局部出現較多的泌水，應及時用草袋或其他材料將積水排除，確保在混凝土受凍前，達到規定的最低抗壓強度。最后用塑料薄膜將表面加以覆蓋后再加蓋草墊，進行保溫、保濕養護，養護時間不少于14天。
3.4　工程應用結果
工程底板厚500mm，混凝土澆筑量為4200m³，經觀察混凝土運至現場后纖維均勻分散，混凝土坍落度及和易性良好，易于泵送施工。雖然澆筑時最低氣溫零下5℃。但經施工人員精心組織施工，聚丙烯纖維的使用取得了令人滿意的效果，大面積底板基礎未發現一條有害裂縫。
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4　聚丙烯工程纖維結論及注意事項
4.1　混凝土中摻入聚丙烯纖維能有效提高混凝土的抗裂、防滲、抗凍等性能。但混凝土強度略有下降。
4.2　聚丙烯纖維在混凝土中具有良好的分散性，對混凝土拌合物的工作性無顯著影響，但坍落度略有降低。對攪拌工藝無特殊要求，但攪拌時間應適當延長。
4.3　施工時應準備充分，保證混凝土連續澆筑，混凝土布料、振搗要按施工規范要求進行。
4.4　必須重視養護工作，養護期不少于14d，冬季施工要及時覆蓋塑料膜和保溫材料，養護一定要保溫、保濕。
4.5　地下室施工、驗收完畢后應盡快回填土。