王寧

（申成路橋建設(shè)集團(tuán)有限公司，河北 保定 071000）

0 引言

聚丙烯纖維混凝土是聚丙烯、纖維和水泥基料（水泥石、砂漿或混凝土）組成的復(fù)合材料的統(tǒng)稱。聚丙烯纖維混凝土是一種高性能混凝土，其拌合物具有良好的工作性能，即使在密集配筋情況下僅靠混凝土自重而無需振搗也能均勻密實(shí)成型。纖維可控制基體混凝土裂紋的進(jìn)一步發(fā)展，從而提高了聚丙烯纖維混凝土的抗裂性。本文將對(duì)公路橋梁用聚丙烯纖維混凝土的原材料、配合比、工作性能和力學(xué)性能進(jìn)行分析。

1 原材料及配合比

1.1 原材料

嚴(yán)格選材，確保材料性能滿足要求。最終選定的主要材料如下：P·O52.5 普通硅酸鹽水泥、粉煤灰、礦粉、膨脹劑、 聚丙烯單絲纖維、 聚羧酸高性能減水劑。材料的技術(shù)指標(biāo)如表1～表8所示。

表1 水泥技術(shù)指標(biāo)

表2 粉煤灰技術(shù)指標(biāo)

表3 礦粉技術(shù)指標(biāo)

表4 膨脹劑技術(shù)指標(biāo)

表5 聚丙烯纖維技術(shù)指標(biāo)

表6 外加劑技術(shù)指標(biāo)

表7 中粗砂技術(shù)指標(biāo)

表8 碎石技術(shù)指標(biāo)

1.2 混凝土配合比

按照《混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T 283—2012）和《混凝土設(shè)計(jì)與施工指南》（CCES 02—2004） 的有關(guān)要求，采用體積法進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)及試拌。普通混凝土的基準(zhǔn)配合比為：水膠比為0.3，膠凝材料用量為550kg/m3，其中粉煤灰占膠凝材料的15%，礦粉占膠凝材料的15%，砂率為46%，細(xì)集料用量為746kg/m3，粗集料用量為861kg/m3，高性能減水劑為膠凝材料用量的1%～2%。在基準(zhǔn)配合比的基礎(chǔ)上摻入0.9kg/m3的聚丙烯纖維。聚丙烯纖維混凝土的配合比詳見表9。

表9 聚丙烯纖維混凝土的配合比 單位：kg/m3

2 試驗(yàn)方法

混凝土攪拌方法如下：將稱量好的骨料、膠凝材料倒入攪拌機(jī)干拌1～2min，之后加入纖維再干拌1～2min， 再加入高效減水劑和水拌和2min 左右，停止攪拌并觀察是否有離析、纖維成團(tuán)等狀況，然后進(jìn)行工作性能檢測(cè)。

按照規(guī)程采用坍落擴(kuò)展度試驗(yàn)和V 形漏斗試驗(yàn)、U形儀對(duì)聚丙烯纖維混凝土的工作性能進(jìn)行檢測(cè)。

坍落擴(kuò)展度采用標(biāo)準(zhǔn)坍落度筒和一塊1000mm×1000mm 的硬質(zhì)不吸水鋼板進(jìn)行測(cè)試，從開始裝料到提離坍落度筒的整個(gè)過程應(yīng)不間斷進(jìn)行，且不進(jìn)行任何搗實(shí)與振動(dòng)，在150s 內(nèi)完成。試驗(yàn)過程中必須保證鋼板潤(rùn)濕。

V 形漏斗試驗(yàn)用以測(cè)定混凝土的稠度和填充性，以兩次試驗(yàn)混凝土全部流出時(shí)間的算術(shù)平均值作為V形漏斗試驗(yàn)結(jié)果。潤(rùn)濕V形漏斗，將混凝土拌合物由漏斗的上口一次性填入漏斗至滿，裝料的整個(gè)過程不應(yīng)攪拌或振搗，并用刮刀沿漏斗上口將混凝土拌合物試樣的頂面刮平，靜置10s，然后打開出料口密封蓋，測(cè)量漏斗內(nèi)混凝土全部流出所用的時(shí)間。

設(shè)置鋼筋柵的U形儀是用來檢測(cè)混凝土拌合物在有阻擋情況下的抗離析性能和鋼筋通過能力。潤(rùn)濕U 形儀，用混凝土將前槽填滿抹平，靜置1min 后，提起閘板使混凝土流進(jìn)后槽。當(dāng)混凝土停止流動(dòng)后，分別測(cè)量前后槽混凝土的高度，以計(jì)算填充的高度差h。

混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為：新拌混凝土的坍落度擴(kuò)展度為650mm±50mm，V 形漏斗通過時(shí)間為5～15s，U 形儀檢測(cè)的填充高度差≤30mm。聚丙烯纖維混凝土的工作性能檢測(cè)結(jié)果見表10。

表10 聚丙烯纖維混凝土的工作性能

由表9可知，隨著纖維摻量的增加，新拌混凝土擴(kuò)展度減小，U 形儀檢測(cè)的高度差h 增大，聚丙烯纖維混凝土工作性能逐步降低。當(dāng)纖維摻量大于1.2kg/m3時(shí)，新拌混凝土的工作性能不滿足工作要求。

3 混凝土的抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)

按照以上配合比和《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50081—2002） 成型100mm×100mm×100mm 的立方體試件，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后，測(cè)定不同纖維摻量混凝土的抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度值，結(jié)果分別如圖1和圖2所示。

圖1 抗壓強(qiáng)度

圖2 劈裂抗拉強(qiáng)度

試驗(yàn)結(jié)果表明，在纖維摻量從0 增加至0.6%的過程中，聚丙烯纖維混凝土的抗拉強(qiáng)度變化極小，劈裂抗拉強(qiáng)度的變化也較?。浑S著纖維量的進(jìn)一步增加，聚丙烯纖維混凝土的抗壓強(qiáng)度略有降低，但劈裂抗拉強(qiáng)度提高明顯。聚丙烯纖維混凝土的抗壓強(qiáng)度主要與纖維混凝土基體界面有關(guān)，當(dāng)聚丙烯纖維摻入量較少時(shí)，其對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響較小，若聚丙烯纖維摻入量較大，則會(huì)導(dǎo)致界面薄弱層增多，使得混凝土的抗壓強(qiáng)度有所降低；由于聚丙烯纖維的阻裂作用，混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度得到提高。

4 工程應(yīng)用

某公路橋梁橋面使用C50聚丙烯纖維混凝土進(jìn)行施工，對(duì)不同澆筑部位分別進(jìn)行工作性能和抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表11 所示。混凝土的泵送性能優(yōu)良，在攪拌出槽后纖維分散均勻， 沒有絮凝成團(tuán)現(xiàn)象，拌合物表現(xiàn)出良好的保水性和黏聚性?，F(xiàn)場(chǎng)纖維混凝土外觀光潔，無肉眼可見裂紋。

表11 C50聚丙烯纖維混凝土工作性能和抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果

5 結(jié)語(yǔ)

聚丙烯纖維混凝土具有良好的工作性能和力學(xué)性能，適合用于結(jié)構(gòu)加固和復(fù)雜的、難以澆筑的部位，聚丙烯纖維和膨脹劑二者的復(fù)合疊加效應(yīng)可有效抑制混凝土開裂。該材料的應(yīng)用使得結(jié)構(gòu)外觀光滑，無蜂窩、麻面等現(xiàn)象，是一種理想的工程材料。