任敬華

（廈門(mén)海投建設(shè)監(jiān)理咨詢(xún)有限公司,福建 廈門(mén) 361000）

混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的裂縫是現(xiàn)代混凝土建筑工程中較為普遍存在的問(wèn)題。雖然經(jīng)過(guò)工程界半個(gè)多世紀(jì)的分析研究并采用多種多樣的控制措施，但由于其成因的復(fù)雜多變性，故至今很難找到一個(gè)很好的辦法來(lái)徹底解決乃至消除混凝土中的裂縫（嚴(yán)格地講應(yīng)為可見(jiàn)裂縫）。只能從更準(zhǔn)確的地質(zhì)勘探，合理的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，合理配制由精心選擇的各種混凝土組份的混凝土混合料，采用最優(yōu)的施工方案，并在上述各階段工作中不斷的采用新材料新工藝，最大限度的減少混凝土中裂縫出現(xiàn)的可能性及縮小可見(jiàn)裂縫的尺度。近年來(lái)逐漸普及的復(fù)合材料技術(shù)在一定程度上克服了這個(gè)問(wèn)題。即在混凝土/砂漿中適當(dāng)?shù)匾敫呖估瓘?qiáng)度、高彈性的材料，和水泥、砂、石等材料有機(jī)復(fù)合，可以最大限度發(fā)揮出各組分材料獨(dú)自特性同時(shí)賦予整體以單組分材料所不具備的優(yōu)良特性。聚丙烯纖維增強(qiáng)混凝土/砂漿即屬于其中一種增強(qiáng)系統(tǒng)，可賦予混凝土/砂漿更好的性能。

抗裂聚丙烯纖維的主要性能為：抗裂、抗?jié)B防水、抗沖擊、抗震、耐磨、抗凍融循環(huán)破壞、增強(qiáng)耐久性、抑制收縮、降低徐變。

本文就在混凝土中摻加聚丙烯抗裂纖維的工程實(shí)例來(lái)談一下本人的一點(diǎn)體會(huì)。

1 工程概況

廈門(mén)某工程為10棟19-34層的高層住宅小區(qū)，其中9棟樓共用同一個(gè)地下室。地下室一層建筑面積1.7萬(wàn)多m2，形狀為啞鈴型。其中后澆帶設(shè)置4條，地下室底板厚度為0.4m，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C30S8，由于地下室較長(zhǎng)且面積較大，為增加混凝土的抗裂性，克服地下室底板因混凝土澆筑長(zhǎng)度較長(zhǎng)、體積較大所引起的收縮變形和溫度變形而可能產(chǎn)生的裂縫問(wèn)題，設(shè)計(jì)考慮有必要增強(qiáng)混凝土的剛性自防水體系。經(jīng)反復(fù)比較了目前應(yīng)用得最多的地下室底板防裂防滲的處理方法：如微膨脹防水混凝土、聚丙烯抗裂纖維混凝土及在混凝土中加設(shè)鋼網(wǎng)的方案，最后選用了在C30 S8混凝土摻加聚丙烯微細(xì)纖維的方案，摻量為0.7公斤/m3，使用部位全底板、側(cè)壁、頂板。

2 本工程對(duì)聚丙烯纖維材料要求和施工要求

2.1 材料要求

絲狀細(xì)纖維，中性、耐酸堿；長(zhǎng)度15mm；熔點(diǎn) 160～170℃；拉伸強(qiáng)度不低于200MPa，彈性模量不低于3000Mpa；抗老化性能良好；聚丙烯纖維混凝土應(yīng)有較高的極限拉伸應(yīng)變值；在混凝土攪拌時(shí)有良好的分散度；聚丙烯纖維混凝土配合比：①可按常規(guī)混凝土配合比確定水膠比、膠凝材料、骨料和其他外加劑；②由于聚丙烯纖維對(duì)水有吸附性，減少泌水，聚丙烯纖維混凝土比常規(guī)混凝土在同樣條件下會(huì)減少塌落度；③適當(dāng)考慮塌落度的損失，適當(dāng)添加外加劑用量，或保持水灰比不變，同時(shí)加水和水泥。

2.2 施工要求

聚丙烯纖維混凝土施工要點(diǎn)：①混凝土所用材料應(yīng)符合有關(guān)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求；②施工前應(yīng)進(jìn)行試拌聚丙烯纖維混凝土，以確定攪拌方法、攪拌時(shí)間（比常規(guī)混凝土要長(zhǎng)一點(diǎn)）、塌落度；③檢查聚丙烯纖維在混凝土中的分散性，肉眼觀察；

聚丙烯纖維混凝土質(zhì)量控制：①按照攪拌機(jī)容量和設(shè)計(jì)聚丙烯纖維用量，由纖維廠家用可溶性包裝袋定量包裝，每包0.7kg；②根據(jù)攪拌機(jī)特性，要求比照常規(guī)混凝土適當(dāng)延長(zhǎng)攪拌時(shí)間；③盡量縮短入倉(cāng)時(shí)間，控制塌落度損失，做好平倉(cāng)、振搗工作；④認(rèn)真及時(shí)作好收面和后期養(yǎng)護(hù)工作；⑤其他質(zhì)量控制要求應(yīng)符合常規(guī)混凝土要求。

3 根據(jù)本工程使用聚丙烯抗裂纖維經(jīng)驗(yàn)，本人對(duì)抗裂纖維有以下認(rèn)識(shí)

要提高混凝土的抗裂能力，可適當(dāng)增配構(gòu)造鋼筋，但這種方法只是對(duì)抵抗由于外荷載應(yīng)力、不均勻沉降等引起的裂縫有效，但此種方法會(huì)明顯增加造價(jià)，如果對(duì)于溫度、收縮和膨脹等因素引起的裂縫，尤其是塑性收縮裂縫，若采用上述方法，顯然經(jīng)濟(jì)效益不明顯，而采用聚丙烯抗裂纖維可彌補(bǔ)這方面的不足。

3.1 聚丙烯纖維的作用機(jī)理

混凝土裂縫產(chǎn)生的原因及開(kāi)裂形式：在工程實(shí)踐中，混凝土/砂漿的開(kāi)裂是一個(gè)常見(jiàn)而難以控制的問(wèn)題，開(kāi)裂的原因是收縮，產(chǎn)生收縮的原因有以下幾種：

化學(xué)收縮，水泥水化物的體積小于參與化學(xué)反應(yīng)的水泥和水的體積之和。

干燥收縮，水泥膠凝質(zhì)點(diǎn)間存在分子引力，水分的蒸發(fā)將導(dǎo)致體積的收縮

碳化收縮，水泥水化物中Ca(OH)2結(jié)晶體溶解并與空氣中的CO2反應(yīng)生成CaCO3沉淀。碳化收縮的過(guò)程相當(dāng)緩慢，甚至在幾十年后還會(huì)收縮。

溫差收縮，水泥水化產(chǎn)生的熱量和環(huán)境的溫度變化，都回引起混凝土的熱脹冷縮。

以上四種原因產(chǎn)生的收縮中，以干燥收縮為主，其收縮量占總和的80%以上。干燥收縮是開(kāi)裂的主要原因。混凝土/砂漿本身隨著水泥水化的深入其強(qiáng)度不斷增長(zhǎng)，具有抵抗收縮的能力，但是干燥收縮的過(guò)程集中發(fā)生在基體的成型初期，此時(shí)基體強(qiáng)度較低，裂紋往往在此時(shí)產(chǎn)生，基體還處于塑性狀態(tài)的時(shí)候所出現(xiàn)的干縮裂紋叫做“塑性收縮裂紋”，這是工程中最常見(jiàn)的開(kāi)裂形式，因此提高混凝土/砂漿在塑性狀態(tài)時(shí)的抗開(kāi)裂能力是避免基體開(kāi)裂的最佳時(shí)機(jī)及最有效的切入點(diǎn)。

聚丙烯纖維對(duì)混凝土的增強(qiáng)原理就是在混凝土中摻入適量的微纖維，在混凝土攪拌過(guò)程中微纖維均勻地?cái)U(kuò)散到混凝土中，由于微纖維與混凝土有極強(qiáng)的結(jié)合力和抗拉強(qiáng)度，每立方米混凝土中含有數(shù)千萬(wàn)條的高抗拉強(qiáng)度的微纖維，從而產(chǎn)生了全方位的加強(qiáng)效果，削弱了混凝土的收縮應(yīng)力，可以極為有效地控制混凝土塑性收縮、干縮、溫度變化等因素引起的微裂紋，防止及抑制裂縫的形成及發(fā)展，大大改善混凝土的抗?jié)B性能、抗沖擊及抗震能力。

聚丙烯纖維在控制混凝土的塑性收縮裂縫上的主要作用為：阻滯塑性收縮裂縫的產(chǎn)生和限制裂縫的發(fā)展?；炷恋乃苄蚤_(kāi)裂主要發(fā)生在混凝土硬化之前，特別是在混凝土澆注后4～5小時(shí)之內(nèi)，此階段由于水分的蒸發(fā)和轉(zhuǎn)移，混凝土內(nèi)部的抗拉應(yīng)變能力低于塑性收縮產(chǎn)生的應(yīng)變，因而引起混凝土內(nèi)部塑性裂縫的產(chǎn)生。而摻入了聚丙烯纖維后，由于聚丙烯纖維分布均勻，起到類(lèi)似篩網(wǎng)的作用，減緩了由于水泥漿的快速失水所產(chǎn)生的裂縫，延緩了第一條塑性收縮裂縫出現(xiàn)的時(shí)間。而當(dāng)裂縫出現(xiàn)后，聚丙烯纖維的存在又使得裂縫尖端的發(fā)展受到限制，裂縫只能繞過(guò)纖維或把纖維拉斷來(lái)繼續(xù)發(fā)展，這就需要消耗巨大的能量來(lái)克服纖維對(duì)裂縫發(fā)展的限制作用。而在普通混凝土中裂縫的尖端沒(méi)有受到這樣的限制作用，可自由發(fā)展，這就使得普通混凝土中的裂縫比加入纖維的混凝土中的裂縫要寬、要長(zhǎng)。

3.2 聚丙烯纖維混凝土適用范圍

大面積的板式結(jié)構(gòu)，如堆石壩面板、船閘底板和側(cè)墻、護(hù)坦、消力池及其它直接澆筑在基巖面上的底板、路面、大型停車(chē)場(chǎng)地坪；防滲建筑物，如水電站廠房下層、地下室墻板、水池（供水池、游泳池、污水池）、糧食儲(chǔ)倉(cāng)外墻；有抗沖磨要求的建筑物，如水電站高速水流的溢流面、重載車(chē)流的路面和橋面抗磨層、機(jī)場(chǎng)跑道、港口碼大幅頭作業(yè)區(qū)；要求混凝土抗凍融性能高的場(chǎng)合；噴射混凝土適用的場(chǎng)合；其他有抗?jié)B防裂、抗沖擊、抗磨損、抗凍融的場(chǎng)合。

因?yàn)榫郾├w維可以大大增強(qiáng)混凝土的抗裂、抗?jié)B能力，作為混凝土剛體自防水材料的效果顯著，可以有效地解決混凝土滲裂問(wèn)題的困擾。聚丙烯纖維加高效減水劑的混凝土自防水方案，目前已為國(guó)內(nèi)外眾多防水專(zhuān)家所肯定，是防水效果較為可靠、施工最為便易、機(jī)理較完整的防水方案，已廣泛應(yīng)用于地下室工程、屋面、貯水池、腐化池等工程中。

4 結(jié)束語(yǔ)

本工程地下室施工時(shí)間為2007年3月-2007年5月，竣工驗(yàn)收時(shí)間為2009年9月，地下室經(jīng)過(guò)2年半的時(shí)間，沉降基本穩(wěn)定后整個(gè)大面積的底板、側(cè)墻、頂板裂縫得到較好控制，但在應(yīng)力集中的地方依然出現(xiàn)明顯的裂縫，個(gè)別裂縫為貫通的裂縫。本人認(rèn)為在面積較大或者后澆帶設(shè)置距離較大時(shí)，在混凝土中摻加抗裂聚丙烯纖維能夠有效減少細(xì)微裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展，起到良好的防水效果，但在應(yīng)力集中處其作用微乎其微，因此建議在應(yīng)力相對(duì)集中，容易產(chǎn)生裂縫處設(shè)計(jì)部門(mén)應(yīng)采取可行的技術(shù)方案。

在這里，還需要提及的是，雖然在混凝土中摻加聚丙烯纖維能起到很好的防裂抗裂作用，但是在現(xiàn)澆混凝土澆筑以后，適時(shí)濕養(yǎng)護(hù)還是非常重要的。根據(jù)甘昌成在其文章《論商品混凝土的濕養(yǎng)護(hù)》中提及的對(duì)混凝土應(yīng)進(jìn)行“完美濕養(yǎng)護(hù)“的觀點(diǎn)，如果混凝土在澆筑以后，施工人員如不能對(duì)其進(jìn)行適時(shí)的充分的濕養(yǎng)護(hù)，混凝土表面就可能在較短的時(shí)間內(nèi)大量失水（其失水的快慢及數(shù)量與施工外界溫度、風(fēng)速有關(guān)），從而使失水毛細(xì)管中液面下降產(chǎn)生負(fù)壓、產(chǎn)生收縮力。如果此時(shí)摻加抗裂纖維的混凝土的抗拉強(qiáng)度低于這種應(yīng)力時(shí)，混凝土自然還是要開(kāi)裂的。故混凝土在澆筑后適時(shí)的保水濕養(yǎng)護(hù)是非常重要，且是不可疏忽的重要環(huán)節(jié)。

[1]龔益等.杜拉纖維在土建工程中的應(yīng)用[M].機(jī)械工業(yè)出版社.2002.

[2]霍金榮,龔愛(ài)民.大體積混凝土裂縫產(chǎn)生原因及防裂措施綜述[J].水利科技譯文集.2005，1.

[3]甘昌成.論商品混凝土的濕養(yǎng)護(hù)[J].商品混凝土.2006,3.