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論文導(dǎo)讀：用聚丙烯纖維混凝土修筑路面�？鼓バ阅芙档�。聚丙烯纖維混凝土在橋面鋪裝中的施工工藝及質(zhì)量控制。施工質(zhì)量控制。性能，聚丙烯纖維混凝土的特性評(píng)價(jià)及其在橋面鋪裝中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：聚丙烯纖維混凝土，性能，施工工藝，質(zhì)量控制

　　聚丙烯纖維混凝土（PPC）就是在普通混凝土中摻入適量聚丙烯纖維（Polypropylene）而成的一種新型復(fù)合材料，近幾年來在國內(nèi)得到迅速發(fā)展。用聚丙烯纖維混凝土修筑路面，可顯著提高混凝土的抗拉、阻裂、抗?jié)B、抗凍、耐疲勞、高韌性等性能。普通混凝土在澆筑初期，會(huì)產(chǎn)生塑性收縮，使混凝土產(chǎn)生龜裂，影響其整體性。在溫度應(yīng)力及其他外力作用下，很容易發(fā)展成為裂縫或碎裂，從而影響到混凝土的耐久性，抗磨性能降低，鋼筋容易銹蝕。下面結(jié)合橋面維修工程實(shí)際對(duì)聚丙烯纖維混凝土的特點(diǎn)、施工及質(zhì)量控制分述如下。
　　1 聚丙烯纖維材料的物理性能
　　聚丙烯纖維混凝土中摻加的聚丙烯纖維因其不同的加工生產(chǎn)方法而區(qū)分為單絲、網(wǎng)狀、粉狀等。按其長度又可分為各種不同規(guī)格，最佳長度為5～19mm,向量直徑為0.02～0.048mm，抗拉強(qiáng)度不低于350MPa，聚丙烯纖維的主要性能指標(biāo)見表1。
　　表1 聚丙烯纖維的主要性能指標(biāo)
　　

2 聚丙烯纖維混凝土的特點(diǎn)
　　聚丙烯纖維是一種耐酸堿性好，化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)的高分子材料，具有抗老化不變質(zhì)特點(diǎn)，加入混凝土基料中，在攪拌機(jī)的攪拌下，受到水泥、砂石料的沖擊混合作用，成束的纖維會(huì)被撕裂成大量的單獨(dú)的纖維（不會(huì)糾纏成團(tuán)），以三維的方式均勻分布在混凝土中，能迅速地與混凝土材料均勻混合。由于纖維微細(xì)，比表面積大，每1cm3混凝土中有近二十條纖維，故能在混凝土內(nèi)部形成一種亂向支撐體系，能有效控制混凝土早期的塑性收縮、干縮等非結(jié)構(gòu)性裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展；有效阻礙骨料的離析，阻礙沉降裂縫的形成；大大提高混凝土的阻裂、抗?jié)B、抗沖擊性能，增加混凝土的韌性和耐磨性，從而使混凝土結(jié)構(gòu)物的壽命大大延長。與普通混凝土相比它具有以下幾個(gè)特點(diǎn)。
　　2.1對(duì)混凝土阻裂作用的提升
　　纖維在混凝土中呈三維立體分布，可以有效降低微裂縫尖端的應(yīng)力集中，可使混凝土因干縮引起的拉應(yīng)力削弱或消除，阻止微裂縫的發(fā)生和擴(kuò)展。在塑性混凝土中，聚丙烯纖維起到了支撐集料的作用，可以減少和抑制混凝土的離析傾向，故而減少甚至阻止了混凝土的表層裂縫的產(chǎn)生。因?yàn)槠胀ɑ炷�土澆注初期成流塑態(tài)時(shí)，其中比重大的物質(zhì)如砂石等會(huì)自然地因自重向下移動(dòng)，同時(shí)逼使自重較小的水向上運(yùn)動(dòng)，因而會(huì)形成條條微細(xì)裂紋，形成所謂的“塑性收縮龜裂”（亦即混凝土的“凝縮”或“干縮”）。所以在普通混凝土中，這種塑性收縮龜裂總是或多或少地早已潛伏存在混凝土中，嚴(yán)重影響了混凝土的整體耐久性。摻入聚丙烯纖維后，大量分布均勻的纖維限制了混凝土澆注初期不同比重物質(zhì)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，首先抑制了毛細(xì)管的發(fā)展，進(jìn)而抑制了塑性龜裂裂紋的產(chǎn)生，提高了混凝土的整體性。
　　美國圣荷西州大學(xué)等試驗(yàn)結(jié)果表明，纖維網(wǎng)對(duì)混凝土龜裂程度的控制效果比普通混凝土高出90%～100%，這就保證了凝固后的混凝土有較大的密度，能夠發(fā)揮較高的強(qiáng)度。加上纖維網(wǎng)的約束作用，能夠更好地抵抗溫度變形和其他外力引起的裂縫發(fā)展。（試驗(yàn)結(jié)果見圖1）。試驗(yàn)條件：混凝土試件暴露于實(shí)驗(yàn)室空氣中，并置于風(fēng)扇之下，以10～15m/min的速度吹向試件。實(shí)驗(yàn)室溫度為22℃±2℃，相對(duì)濕度為24%±1%，經(jīng)3h后，關(guān)閉風(fēng)扇，然后將試件轉(zhuǎn)移至室外暴露21h，用計(jì)數(shù)法評(píng)估試件各齡期的裂縫情況。
　　
　　2.2對(duì)混凝土抗?jié)B性能的改善
　　聚丙烯纖維可有效的減少混凝土的塑性裂縫，并抑制裂縫的發(fā)展和相互貫通。均勻分布的纖維單絲形成了承托體系，阻礙了表面析水和集料的沉降，降低了混凝土的泌水性，減少了混凝土的泌水通道，使混凝土中的孔隙率大大降低，故而使混凝土的抗?jié)B性有明顯的提高。（試驗(yàn)結(jié)果見圖2）。試件齡期為28天，初始水壓為0.1MPa,之后每經(jīng)8h增加0.1MPa, 最大達(dá)到1.4MPa為止。
　　
　　2.3對(duì)混凝土抗凍融性能的提高
　　由于混凝土中的聚丙烯纖維的存在可以有效的減少多次凍融循環(huán)而引起的抗拉應(yīng)力集中，阻止了微裂縫的進(jìn)一步發(fā)展。另外由于混凝土抗?jié)B性的提高，當(dāng)然也有利于改善其抗凍融性（試驗(yàn)結(jié)果見圖3）。試件尺寸為100×100×350mm圓柱形，齡期為28天，凍結(jié)溫度為（-17±1）℃，解凍溫度為（8±1）℃，共進(jìn)行300次凍融循環(huán)，每一循環(huán)為4h。
　　
　　2.4對(duì)混凝土抗沖擊性和韌性的提高
　　聚丙烯纖維有助于吸收混凝土構(gòu)件受沖擊時(shí)的動(dòng)能，并且由于纖維的阻裂效應(yīng)，在混凝土受沖擊荷載作用時(shí)，聚丙烯纖維可以阻止內(nèi)部裂縫的迅速發(fā)展，故而可以有效增進(jìn)混凝土的抗沖擊性和韌性（試驗(yàn)結(jié)果見圖4和圖5）。試驗(yàn)表明，由于纖維網(wǎng)在混凝土中的牽扯約束作用，混凝土破裂前聚丙烯纖維大約有15%的拉長，承擔(dān)了部分破裂能量，從而使混凝土的柔韌性比普通混凝土大約提高40%，抗沖擊能力提高了1倍，抗疲勞性能也增加了3倍。
　　
　　2.5對(duì)混凝土耐久性的改善
　　由于聚丙烯纖維良好的阻裂效果，從而大大減少裂縫的發(fā)生和擴(kuò)展，南邊孔隙率的降低，使得外部環(huán)境中的水分、化學(xué)介質(zhì)、氯鹽等侵蝕、滲透減緩，也就是說，需要由裂縫提供的使破壞性、腐蝕性作用逐漸滲透并擴(kuò)大到渠道大量減少，大大減輕了對(duì)結(jié)構(gòu)主筋的銹蝕，從而使混凝土的耐久性得到了極大的改善和提高。
　　3 聚丙烯纖維混凝土在橋面鋪裝中的施工工藝及質(zhì)量控制
　　3.1 配合比設(shè)計(jì)
　　聚丙烯纖維的加強(qiáng)作用是物理過程，不是化學(xué)過程，在混凝土配合比中不需要增加水或改變配合比比例，所以聚丙烯纖維的摻入不改變混凝土配合比。如混凝土配合比已經(jīng)確定，聚丙烯纖維的加入也不改變?cè)瓉淼呐浜媳�。根�?jù)符合技術(shù)規(guī)范要求和經(jīng)濟(jì)合理的原則，經(jīng)過試配對(duì)比試驗(yàn)，確定本橋面C40聚丙烯纖維混凝土鋪裝采用表2所列的配合比。
　　表2 C40聚丙烯纖維混凝土配合比
　　

3.2 施工工藝
　　3.2.1 舊橋面鋪裝層的處理
　　在聚丙烯纖維混凝土澆注前，首先將原橋面鋪裝層用人工配合風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)全部鑿除，用空壓機(jī)將橋面徹底清理，并用水沖刷干凈。由于本橋?yàn)殡p幅橋，所以以橋面中軸線為界，分兩幅施工，在橋面防撞欄上及人行道路緣石上彈墨線以做標(biāo)記。
　　3.2.2 鋼筋鋪設(shè)及模板支立
　　按圖紙?jiān)O(shè)計(jì)位置及間距精確地施放鋼筋，對(duì)于局部厚度小于設(shè)計(jì)要求的部位，加鋪鋼筋網(wǎng)補(bǔ)強(qiáng)。論文寫作，性能。模板安裝時(shí)嚴(yán)格保證縱、橫向的順直度和坡度以及頂部高程，并牢牢加固，不得跑模。嚴(yán)格檢查鋼筋網(wǎng)與結(jié)構(gòu)層頂面的凈距。論文寫作，性能。論文寫作，性能。
　　3.2.3 聚丙烯纖維混凝土的拌合及運(yùn)輸
　　聚丙烯纖維混凝土采用雙臥軸強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌合。論文寫作，性能。聚丙烯纖維混凝土拌合與普通混凝土相同，應(yīng)對(duì)各種材料進(jìn)行準(zhǔn)確稱量，水和水泥的誤差為1%，集料為3%，纖維與碎石同時(shí)加入，按每立方米混凝土加入0.9Kg聚丙烯纖維，然后強(qiáng)制攪拌3～4min后，與普通混凝土一樣出料運(yùn)輸。論文寫作，性能。在混凝土運(yùn)輸過程中應(yīng)保證混凝土不發(fā)生離析現(xiàn)象，本工程中混凝土攪拌機(jī)置于橋頭處，運(yùn)距短，采用三輛小型混凝土攪拌運(yùn)輸車運(yùn)送，未發(fā)生離析現(xiàn)象。
　　3.2.4 聚丙烯纖維混凝土的澆注振搗
　　聚丙烯纖維混凝土運(yùn)送至施工地點(diǎn)傾倒后，用人工大致攤鋪整平，將振搗梁放置在兩側(cè)鋼模板上，開動(dòng)振動(dòng)電機(jī)，可用插入式振搗器以及平板振動(dòng)器配合振搗，人工配合再次整平。振搗時(shí)間以混凝土停止下沉，不再冒出氣泡并泛出水泥漿為準(zhǔn)，不宜過振。振搗時(shí)注意振搗器行程方向一致，振搗梁托平后再用剛滾筒依次滾壓，進(jìn)一步提漿整平，壓面后表層纖維呈毛狀突起，分布均勻，不影響光潔度，采用刮杠找平、滾杠提漿、木模抹面2遍、鐵模壓面4遍地施工工藝。由于摻入聚丙烯纖維后，混凝土的坍落度有一定降低，振搗后與普通混凝土不同，出漿量相對(duì)減少，應(yīng)及時(shí)對(duì)表面進(jìn)行抹平。在抹平過程中，可能有部分纖維露出表面，影響抹平，這是應(yīng)人工拍打進(jìn)行抹平。
　　3.2.5 養(yǎng)護(hù)與刻紋
　　成型橋面應(yīng)及時(shí)采用濕法養(yǎng)生，終凝后覆蓋塑料薄膜潮濕養(yǎng)護(hù)10天。在此期間封閉交通，待強(qiáng)度測(cè)試達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)方可開放交通。壓紋和假縫鋸割作業(yè)應(yīng)比普通混凝土滯后約0.5～1.5h，這樣可以避免縫邊因存在纖維網(wǎng)而出現(xiàn)拉毛現(xiàn)象。在施工中根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件、氣溫以及經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)試驗(yàn)確定。
　　3.3 施工質(zhì)量控制
　　聚丙烯纖維混凝土從原材料檢驗(yàn)、配合比設(shè)計(jì)到拌合、澆注，每一道工序都有專人負(fù)責(zé)。為保證混凝土的級(jí)配準(zhǔn)確，集料倉采用電子秤配料，重點(diǎn)對(duì)聚丙烯纖維混凝土的攪拌、聚丙烯纖維的投入以及混凝土的振搗加強(qiáng)控制，確保聚丙烯纖維在混凝土中分布均勻。同時(shí)嚴(yán)格控制水灰比，加大坍落度檢驗(yàn)頻率，并按規(guī)定對(duì)每一工作日澆注的混凝土做試件與橋面混凝土同條件養(yǎng)護(hù)。同時(shí)，在施工時(shí)嚴(yán)格控制立模的精度及模板的加固，注意各工序的銜接，有效地控制橋面的平整度、厚度以及構(gòu)造深度等技術(shù)指標(biāo)。
　　4 聚丙烯纖維混凝土鋪裝與普通混凝土鋪裝的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較
　　本工程中兩幅橋面分別采用聚丙烯纖維混凝土與普通混凝土鋪裝，按照選定的普通混凝土配合比，通過摻入聚丙烯纖維進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，同一單位同期施工，排除了施工環(huán)境因素及材料價(jià)格對(duì)工程的影響，其技術(shù)指標(biāo)及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)具有很強(qiáng)的可比性，主要指標(biāo)對(duì)比如下。
　　4.1 主要力學(xué)性能比較
聚丙烯纖維混凝土和普通混凝土的力學(xué)性能比較見表3
　　表3 聚丙烯纖維混凝土和普通混凝土的力學(xué)性能比較表
　　

4.2 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析
　　本工程中，采用聚丙烯纖維混凝土鋪裝的一幅橋面和采用普通混凝土鋪裝的另一幅橋面相比，鋼筋數(shù)量減少了15Kg/m2，鋪裝厚度也減少了1～2cm,混凝土數(shù)量減少了0.015m3/m2,同時(shí)減少了相當(dāng)大一部分縮縫的數(shù)量；本工程竣工決算顯示：聚丙烯纖維混凝土橋面鋪裝造價(jià)為85.30元/m2, 普通混凝土橋面鋪裝造價(jià)為110.30元/m2,節(jié)約工程投資30%以上。
　　從工程竣工后近兩年的通車運(yùn)營情況來看，由于交通量迅猛增長以及車輛運(yùn)輸日趨大型化、重型化，使橋梁經(jīng)受的沖擊力、疲勞程度以及應(yīng)力超過頻率不斷增大，采用普通混凝土鋪裝的橋面鋪裝層干縮裂縫發(fā)育明顯，橋面磨耗嚴(yán)重，局部出現(xiàn)了麻面、滲水現(xiàn)象。而采用聚丙烯纖維混凝土鋪裝的橋面沒有明顯的病害發(fā)生。綜合上述比較可見，聚丙烯纖維混凝土路面和普通混凝土路面相比，其技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都有很大的優(yōu)勢(shì)。論文寫作，性能。
　　5 結(jié)束語
　　聚丙烯纖維混凝土近年來在公路路面、橋面鋪裝、機(jī)場(chǎng)跑道等工程中的應(yīng)用表明，其與普通混凝土路面相比具有以下優(yōu)越性：（1）大大減少了干縮裂縫的產(chǎn)生，提高了路面的抗沖擊強(qiáng)度和抗疲勞強(qiáng)度，混凝土路面的整體質(zhì)量顯著提高，行車舒適度明顯改善；（2）面層厚度可以適當(dāng)減薄，混凝土內(nèi)鋼筋數(shù)量也可適當(dāng)減少，節(jié)約了原材料的消耗，降低了工程費(fèi)用；（3）減少了相當(dāng)大一部分縮縫的數(shù)量，優(yōu)化了施工工藝，加快了施工進(jìn)度，縮短了工期，并且節(jié)省了后期養(yǎng)護(hù)和維修費(fèi)用。
　　聚丙烯纖維混凝土的應(yīng)用對(duì)改善路面的使用性能、延長路面的使用壽命、節(jié)省工程造價(jià)具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)
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