王寧

（申成路橋建設集團有限公司，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成型。纖維可控制基體混凝土裂紋的進一步發(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、工作性能和力學性能進行分析。

1 原材料及配合比

1.1 原材料

嚴格選材，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。材料的技術指標如表1～表8所示。

表1 水泥技術指標

表2 粉煤灰技術指標

表3 礦粉技術指標

表4 膨脹劑技術指標

表5 聚丙烯纖維技術指標

表6 外加劑技術指標

表7 中粗砂技術指標

表8 碎石技術指標

1.2 混凝土配合比

按照《混凝土應用技術規(guī)程》（JGJ/T 283—2012）和《混凝土設計與施工指南》（CCES 02—2004） 的有關要求，采用體積法進行配合比設計及試拌。普通混凝土的基準配合比為：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%。在基準配合比的基礎上摻入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、纖維成團等狀況，然后進行工作性能檢測。

按照規(guī)程采用坍落擴展度試驗和V 形漏斗試驗、U形儀對聚丙烯纖維混凝土的工作性能進行檢測。

坍落擴展度采用標準坍落度筒和一塊1000mm×1000mm 的硬質不吸水鋼板進行測試，從開始裝料到提離坍落度筒的整個過程應不間斷進行，且不進行任何搗實與振動，在150s 內完成。試驗過程中必須保證鋼板潤濕。

V 形漏斗試驗用以測定混凝土的稠度和填充性，以兩次試驗混凝土全部流出時間的算術平均值作為V形漏斗試驗結果。潤濕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，裝料的整個過程不應攪拌或振搗，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，測量漏斗內混凝土全部流出所用的時間。

設置鋼筋柵的U形儀是用來檢測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后槽。當混凝土停止流動后，分別測量前后槽混凝土的高度，以計算填充的高度差h。

混凝土設計標準為：新拌混凝土的坍落度擴展度為650mm±50mm，V 形漏斗通過時間為5～15s，U 形儀檢測的填充高度差≤30mm。聚丙烯纖維混凝土的工作性能檢測結果見表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，新拌混凝土擴展度減小，U 形儀檢測的高度差h 增大，聚丙烯纖維混凝土工作性能逐步降低。當纖維摻量大于1.2kg/m3時，新拌混凝土的工作性能不滿足工作要求。

3 混凝土的抗壓強度、劈裂抗拉強度試驗

按照以上配合比和《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB/T 50081—2002） 成型100mm×100mm×100mm 的立方體試件，進行標準養(yǎng)護后，測定不同纖維摻量混凝土的抗壓強度、劈裂抗拉強度值，結果分別如圖1和圖2所示。

圖1 抗壓強度

圖2 劈裂抗拉強度

試驗結果表明，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度變化極小，劈裂抗拉強度的變化也較??；隨著纖維量的進一步增加，聚丙烯纖維混凝土的抗壓強度略有降低，但劈裂抗拉強度提高明顯。聚丙烯纖維混凝土的抗壓強度主要與纖維混凝土基體界面有關，當聚丙烯纖維摻入量較少時，其對混凝土力學性能的影響較小，若聚丙烯纖維摻入量較大，則會導致界面薄弱層增多，使得混凝土的抗壓強度有所降低；由于聚丙烯纖維的阻裂作用，混凝土的劈裂抗拉強度得到提高。

4 工程應用

某公路橋梁橋面使用C50聚丙烯纖維混凝土進行施工，對不同澆筑部位分別進行工作性能和抗壓強度檢測，檢測結果如表11 所示?；炷恋谋盟托阅軆?yōu)良，在攪拌出槽后纖維分散均勻， 沒有絮凝成團現(xiàn)象，拌合物表現(xiàn)出良好的保水性和黏聚性?，F(xiàn)場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度檢測結果

5 結語

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