趙 寧,關(guān)國生

(1.黑龍江省龍建路橋第四工程有限公司;2.黑龍江省華龍建設(shè)有限公司)

1 聚丙烯纖維混凝土的特點(diǎn)及功能

聚丙烯纖維是一種新型高分子材料,采用改性母料添加到聚丙烯切片中進(jìn)行共混、紡絲、拉伸、切斷而制成的用于砂漿混凝土抗裂防滲的工程纖維。聚丙烯纖維比重為 0.91,強(qiáng)度高,抗拉強(qiáng)度可達(dá) 200～300MPa,彈性模量≥3500MPa,完全不吸水,為中性材料,與酸堿不起作用,導(dǎo)熱導(dǎo)電性極低,燃點(diǎn) 590℃。摻在混凝土中的聚丙烯微纖維長度一般為12～30mm,直徑 30～60μm。當(dāng)摻量僅為混凝土體積的0.1%時(shí),在 1m3混凝土中可以有數(shù)百萬根至上千萬根纖維隨機(jī)分布,使混凝土性能得到很大改善。在混凝土內(nèi)摻入聚丙烯纖維并經(jīng)攪拌后,由于聚丙烯纖維與水泥基集料有極強(qiáng)的結(jié)合力,可以迅速而輕易地與混凝土材料混合,分布均勻;同時(shí)由于細(xì)微,故比表面積大,若分布在 1m3的混凝土中,則可使每 1cm3的混凝土中有近二十條纖維絲,故能在混凝土內(nèi)部構(gòu)成一種均勻的亂向支撐體系。當(dāng)混凝土到硬化前最脆弱的時(shí)期,這時(shí)混凝土仍未產(chǎn)生足夠的強(qiáng)度以抵抗水泥收縮應(yīng)力導(dǎo)致微裂縫時(shí),加入的纖維可以部分抵消內(nèi)部應(yīng)力,抑制微裂縫產(chǎn)生和發(fā)展。同時(shí)纖維的加入可以改善裂縫尖端的應(yīng)力,集中防止裂縫進(jìn)一步發(fā)展。當(dāng)裂縫發(fā)展與纖維相交時(shí),纖維可以抵消部分或全部應(yīng)力。加入的纖維是三維不定向分布,有助于削弱混凝土的塑性收縮。收縮的能量分散到每立方米中千萬條具有高抗拉強(qiáng)度和較低彈性模量的纖維絲上,有效地增強(qiáng)了混凝土韌性,抑制微裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。同時(shí)無數(shù)根纖維在混凝土內(nèi)部形成支撐體系,有效阻礙骨料的離析,使混凝土粘聚性好,從而阻止了由于干縮引起的裂縫產(chǎn)生。所以混凝土中摻入少量聚丙烯工程纖維,在混凝土內(nèi)部有害裂縫(寬度大于0.5mm)的數(shù)量得到有效控制,降低了滲透性,有利于混凝土硬化。同時(shí),混凝土抗?jié)B能力的提高也有利于其抗凍能力的提高。實(shí)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(bǔ)償抗裂手段。用于噴射混凝土,在不改變混凝土物性的基礎(chǔ)上,它能形成厚實(shí)的混凝土層,大幅度降低混凝土回彈率,因此,提高了一次成型厚度,施工時(shí)減小材料消耗,提高工程質(zhì)量,降低工程成本。

2 聚丙烯纖維噴射混凝土施工工藝

2.1 施工配合比

聚丙烯纖維的使用極為方便,無須改變?cè)O(shè)計(jì)混凝土的配比。一般情況下每立方混凝土摻入量為 0.6～1.2kg,纖維長度為 15～19mm?；夜潜葹?1∶4～1∶5,砂率為 45% ～55%,水灰比為 0.4～0.5。

2.2 拌和順序及攪拌時(shí)間

聚丙烯纖維與骨料的拌和在干拌狀態(tài)下進(jìn)行,加入干料砂、石、水泥、纖維一起干拌。纖維投放不受其它混合料投放順序限制,投料次序先后不會(huì)影響纖維的強(qiáng)度和均勻分布。攪拌時(shí)間以 4～5min為宜。

2.3 原材料

(1)水泥:優(yōu)先選用標(biāo)號(hào)不低于 42.5#的普通硅酸鹽水泥。

(2)砂:宜選用堅(jiān)硬耐久的中粗砂,細(xì)度模數(shù)大于 2.5,其中直徑小于 0.075mm顆粒不應(yīng)超過 20%,砂的含水率控制在 5%～7%。否則影響水泥與骨料的粘結(jié)。

(3)碎石:卵石或碎石均可,粒徑不宜大于 15mm,且級(jí)配良好。當(dāng)使用堿性速凝劑時(shí),石料不得含有活性二氧化硅。

(4)水及外加劑:與普通噴射混凝土要求相同。

2.4 聚丙烯纖維噴射混凝土的施工工藝

根據(jù)混凝土不同的攪拌和運(yùn)輸工藝不同,分為干噴和濕噴兩種方式,從噴射效果來看,最好采用濕噴。

(1)巖面處理:用高壓水將基巖表面松動(dòng)巖塊、石粉沖洗干凈。噴射前,用噴射機(jī)在工作面上灑適量水,保持一定濕度,提高巖面粘附力。

(2)混合料的拌和:混合料采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)在短時(shí)間內(nèi)完成,應(yīng)拌和均勻,隨拌隨用。

(3)噴射作業(yè):根據(jù)混凝土不同的攪拌和運(yùn)輸工藝不同,分為干噴和濕噴兩種方式。采用干噴時(shí),骨料的選擇很重要,其最大粒徑不得超過 15mm。干噴施工,對(duì)混凝土質(zhì)量影響最大的是水灰比,這只能通過工人高水平地操作來實(shí)現(xiàn)。采用濕噴則要省事得多,噴射手無需關(guān)心控制水量的準(zhǔn)確程度,只要在拌和時(shí)將水灰比控制好即可,另外,當(dāng)按0.9kg/m3的摻量摻加聚丙烯纖維,其中有 5%起潤滑作用,將減小輸送壁與骨料間的摩阻力,從而能降低了泵送壓力。噴射作業(yè)應(yīng)分段由下而上順序進(jìn)行,噴嘴至工作面的距離一般為0.8～1.0m;噴射角度應(yīng)控制在 80°～90°左右;噴嘴處的風(fēng)壓一般控制在 0.3～0.5MPa;噴嘴應(yīng)按螺旋形軌跡移動(dòng)。

(4)回彈量調(diào)整:開始時(shí)回彈量較大,形成塑性層后,粗骨料嵌入,回彈量減少,一次性噴射混凝土厚度不小于6cm,在摻速凝劑的情況下,拱頂 6～8cm,邊墻 7～10cm。

(5)養(yǎng)護(hù):應(yīng)在混凝土終凝 2h后,噴水養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)時(shí)間不低于 14d。