聚丙烯纤维混凝土施工工法

1 前 言

1.1 聚丙烯( polypropylene 单体分子式为C3H6) 是一种结构规整的结晶型聚合物。聚丙烯纤维是一种新型的混凝土增强纤维,被称为混凝土的“ 次要增强筋”, 乳白色、无味、无毒,耐酸碱, 表面疏水,化学稳定性好; 主要缺点是分散性能差、与基体间的粘结力差, 经改性处理掺入混凝土中, 可明显改善其韧性, 有时还能改善强度指标, 增强抗渗能力。聚丙烯纤维混凝土( Polypropylene Fiber Concrete, 简称PPFC) 是近年来迅速发展起来的一种优良且应用广泛的新型复合材料, 广泛应用于水利、交通、城市建设等工程中。目前美国所用混凝土总量中, 合成纤维混凝土约占7% 。1.0.2 烟建集团有限公司施工的东营儿童乐园两馆一宫工程D区公共服务平台建筑面积7000余平方米，整个平台浑然一体，面积较大、防裂防漏水要求高，全部采用聚丙烯纤维混凝土。在施工中，烟建集团有限公司成立科技攻关小组，经过不断地探索、总结，形成了自己的聚丙烯纤维混凝土施工工艺，结合多个工程的实践经验，对该施工工艺进行进一步地提炼总结，最终形成本工法。该工法2010年被评为集团公司企业工法。东营儿童乐园两馆一宫工程于2012年被授予山东省建筑业新技术应用示范工程。

2 工法特点

2.1在混凝土中加入一定量的聚丙烯纤维, 可降低微裂缝尖端的应力集中, 防止裂缝扩展并防止连通裂缝产生。一旦裂缝产生, 前

端与纤维交叉使引起裂缝的拉应力得以削弱或消除, 由于聚丙烯纤维在混凝土中呈现三维乱向分布, 可有效抑制裂缝产生, 使大于0.05 mm 的裂缝大大减少, 从而达到阻裂目的。

2.2掺加大量纤维, 可有效抑制早期干缩裂纹及连通裂缝的产生, 减少了收缩裂缝; 均匀分布且彼此相粘连的大量纤维起了“ 承托”骨料的作用, 阻断了混凝土中的毛细管, 使水分迁移困难, 减少了混凝土表面析水与集料离析, 从而使混凝土中50 nm~100 nm 及大于100 nm 的孔隙含量降低, 大大提高了抗渗能力。由于表面混凝土质量提高, 使耐久性等其他指标如抗侵蚀性得以提高。聚丙烯纤维直径小, 单位重量的纤维数量庞大( 每克约876 000 根) , 纤维间距小, 增加了混凝土冻融损伤过程中的能量损耗, 有效抑制冻胀开裂, 使混凝土抗冻性得以改善。

2.3施工简单，便于操作及质量控制, 质量易保证，保温效果显著；集抗渗、抗裂、增加耐久性等多种功能于一体减少了工序，降低了劳动强度，提高了工作效率，大大缩短了工期。

3 适用范围

本工法适用于各种民用建筑屋面地下室底板防水墙、工业厂房混凝土楼地面屋面、公共广场、桥梁混凝土路面及各种水坝混凝土结构。

4 工艺原理

聚丙烯纤维混凝土的主要特点为抗裂、抗渗及提高混凝土耐久性。聚丙烯纤维抗混凝土的各种功能机理是建立在对混凝土的固结、收缩的微观研究的基础上。

从微观的角度来看，任何密实的混凝土都存在微裂缝。这些微裂缝存在于相与相之间（石、砂、水泥胶体三相）和水泥微颗粒之间，只不过正常的微裂缝肉眼看不到而已。混凝土在硬化形成强度的过程中，初期由于水和水泥的应形成结晶体，这种晶体化合物的体积比原材料的体积要小，因而引起混凝土体积的收缩；在后期又由于混凝土内自由水分的蒸发而引起干缩。这些应力某个时期超出了水泥机体的抗拉强度，于是在混凝土内部引起微裂缝。这些微裂缝不可避免地存在于混凝土内的骨料和水泥凝胶体的局部接触面处以及凝胶体自身内部。混凝土在凝结和硬化过程中，微裂缝经历了出现和发展的过程。这一过程，宏观上认为是混凝土在固结收缩，一般混凝土的收缩率在8×10－4左右。混凝土的微裂缝在发展过程中，是从无到有，从小到大向最薄弱方向定向发展。微裂缝向细裂缝的发展大多数（约占70％）在3－7d凝胶期内完成，此时混凝土的抗拉强度小于1Mpa，如果没有采取有效的抗裂措施，混凝土固有的微裂缝在内外应力的作用下将会发展为更大的裂缝以至最终形成贯通的毛细孔道及裂缝，从而导致防水失败，也造成结构设计强度远未能充分发挥，严重的甚至威胁到工程的安全及使用。