纖維混凝土抗滲效能探討與工程實踐論文
纖維混凝土抗滲效能探討與工程實踐論文
摘要：本文對聚丙烯纖維在混凝土中的摻加技術及應用的分析。透過分析既有的實驗資料表明適量聚丙烯纖維摻加在混凝土中可以減少混凝土的裂紋，提高了混凝土的抗滲效能，同時其他效能都有明顯的改善。實際工程應用中效果顯著。
關鍵詞：聚丙烯纖維；混凝土；防水抗滲效能；工程實踐
一、纖維混凝土的應用特點
混凝土是一種脆性材料，韌性差，且由於裂紋的存在使水的滲入成為可能，從而影響到混凝土抵抗水滲透的能力。多年來人們從原材料、配合比、外加劑、澆搗方法和養護工藝等等方面加以研究和改進，取得了很大成果，但是這些方法並未從根本上改變混凝土的效能弱點。
上世紀80年代纖維複合材料發展起來，得以各種合成纖維等纖維材料應用於水泥混凝土中，從不同層面改善混凝土的效能。聚丙烯纖維應用於混凝土中，具有摻加工藝簡單、價格低廉、效能優異等特點，近年來在國內得到了推廣應用。
國內目前在混凝土中使用的普通聚丙烯纖維多是切割後的短而細的纖維，或者將纖維編織成網狀。該纖維具有化學效能好、耐酸鹼，不導電，成本低廉，易於新增到水泥混凝土中。有效改善了普通混凝土的效能。
二、聚丙烯纖維的物理效能
三、纖維混凝土抗滲效能的分析
(一)纖維混凝土抗滲效能的'機理
任何密實的混凝土都存在微裂縫，這些微裂縫存在於相與相之間（石、砂、水泥膠體三相）和水泥微顆粒之間。混凝土在硬化形成強度的過程中，初期由於水和水泥水化反應形成結晶體，引起混凝土體積的收縮，後期由於混凝土內自由水分的蒸發而引起幹縮。內部產生應力超出了混凝土機體的抗拉強度，在混凝土內部引起微裂縫。混凝土在凝結和硬化過程中，微裂縫經歷了出現和發展的過程。混凝土的微裂縫在發展過程中，是從無到有，從小到大向最薄弱方向定向發展。微裂縫向細裂縫的發展大多數在3－7d凝膠期內完成，此時混凝土的抗拉強度小於1Mpa，如果沒有采取有效的抗裂措施，混凝土固有的微裂縫在內外應力的作用下將會發展為更大的裂縫以至最終形成貫通的裂縫，從而導致防水失效，造成混凝土抗滲能力的降低甚至波及到強度。
在混凝土內摻入聚丙烯纖維，聚丙烯纖維與水泥集料有極強的結合力，很容易與混凝土材料混合。其單絲細度大，形成大表面積，能在混凝土內部構成一種均勻的各方向支撐體系。當微裂縫在細裂縫發展的過程中，必然遇到多條不同向的細纖維的阻擋，消耗了混凝土內部應力產生的作用，阻止了細裂縫進一步發展。因此，聚丙烯纖維可以有效地抑制混凝土早期幹縮微裂的產生和發展，極大地減少了混凝土收縮裂縫，尤其是有效地抑制了連通裂縫的產生。從宏觀上看，細纖維分散了混凝土的定向拉應力。另外在混凝土中摻入適量聚丙烯纖維後，均勻分佈在混凝土中彼此相粘連的大量纖維起了“承託”骨料的作用，降低了混凝土表面的析水與集料的沉降，從而使混凝土中直徑為50～100nm和大於100nm的孔隙含量大大降低，有效提高了混凝土抗滲能力。
(二)試驗資料
下面是一組已有工程實驗資料
纖維
纖維摻量為：0.6～0.9kg/m3。
水泥
PO42.5普通矽酸鹽水泥。
粗骨料
級配碎石，表觀密度：2620kg/m3，堆積密度：1350kg/m3，針片狀含量<；10%
摻入聚丙烯纖維混凝土的抗滲效能指標見下表：
試驗資料表明，在相同工藝條件下，隨著纖維摻量的增加(X3→X2→X1)，混凝土的滲透高度減小，纖維混凝土抗滲效能增強。聚丙烯纖維混凝土和素混凝土抗滲效能試驗結果表明；纖維含量為0.5、0.7、1.0㎏/m3的聚丙烯纖維混凝土抗滲能力分別比普通混凝土提高64％、73％和75％。由於以上資料分析可知，聚丙烯纖維可以大提高混凝土抗裂、抗滲能力，作為混凝土本體剛性自防水的效果顯著。
四、工程應用實踐
霍林郭勒市汙水廠汙水沉澱池防水防滲應用。該工程單體直徑60米，深6米，地上2米，地下4米，池壁厚300，C30砼。原設計上沒有隻是按普通抗滲設計考慮的。考慮以往類似工程的缺陷，和附近的地下水不能汙染特殊要求。並結合一期汙水沉澱池的實際防水抗滲能力差不夠理想的原因，決定加強新建汙水池的防水抗滲的能力。透過經濟技術指標和施工工藝的可操作性，選用聚丙烯纖維摻入混凝土來達到防水抗滲的目的。根據一些參考工程資料，對纖維摻量選定為0.7kg/m3。為確保工程質量制訂了嚴格的施工方案，如派專人將聚丙烯纖均勻地撒筒內，送入機攪拌均勻後再加水進行攪拌，採用按正常攪拌時間的1.5倍攪拌，使纖維在混凝土中分散均勻。針對聚丙烯纖維混凝土較為粘稠，在插入式振搗器振搗時的穴坑復平時間較長，適當加強收面。對纖維混凝土第一次澆築要進行開盤鑑定，檢驗滿足配比後進行大面積澆築。在整個混凝土澆築中，自由下落高度控制在2米內，並適當加強振搗頻率，根據實際需要的參考資料分階段分組留出試塊以便檢測。提前記錄天氣情況控制好收漿時間和專人進行養護等。
本工程聚丙烯纖維(長度15～20mm)，加入適量高效減水劑，達到較好的防水抗滲效果。28天后檢查和竣工驗收檢查都沒有發現裂縫，28d抗壓強度高出普通混凝土的試配強度，經過二年的使用池壁沒有發現滲漏的痕跡，池底留設的觀測點處觀察也沒發現滲出現象。可見在混凝土材料中適量摻入聚丙烯纖維是一種防水抗滲可操作性強的工藝，是實現混凝土本體抗滲的有效途徑。
結束語
聚丙烯纖維適合採用先摻或後摻工藝法新增到混凝土中，容易在混凝土中混合均勻，對施工工藝無特殊要求。與普通混凝土比效能得到明顯提高。摻加改性聚丙烯纖維的混凝土表面光滑、無裂紋，抗滲性、抗凍性明顯提高。工程實踐證明，纖維混凝土不僅抗滲、抗凍效能增強，其韌性等其他效能也都有所改善，尤其適用於剛性防水混凝土、大體積混凝土，具有明顯的技術、經濟優勢。在工程實踐中，針對性的根據結構本體功能特性採用小摻量聚丙烯纖維混凝土配以適當的外加劑，並解決好設計方法、施工技術等，不僅是提高結構防水抗滲的有效方法也是提高混凝土結構綜合性能的有效途徑。
參考文獻：
1、改性聚丙烯纖維在混凝土的應用與研究， 《混凝土》2000年03期 趙晶, 趙亞丁，張桂敏，
2、聚丙烯纖維混凝土的防水效能及其應用，《新型建築材料》2000年02期 朱江