李曉冬

（上海港灣工程質(zhì)量檢測有限公司，上海 200000）

0 引言

公路工程是現(xiàn)代交通建設的重要組成部分，其質(zhì)量和性能直接關系到公路的耐久性和安全性。為了提高公路工程的性能和使用壽命，聚丙烯纖維材料作為一種重要的增強材料被廣泛應用于混凝土中。聚丙烯纖維材料具有高強度、高模量、耐腐蝕、耐久性好等優(yōu)良特性，可以有效地改善混凝土的抗裂性能、抗疲勞性能和抗沖擊性能。因此，研究聚丙烯纖維材料在公路工程中的應用具有重要的意義。

1 聚丙烯纖維材料的特點

聚丙烯纖維材料是一種由聚丙烯（polypropylene）聚合物制成的合成纖維材料，其具有如下特點：

1.1 高強度

聚丙烯纖維具有較高的強度，表現(xiàn)在以下幾個方面：

首先，聚丙烯纖維具有較高的拉伸強度，即在受到拉伸力的作用下，纖維不容易斷裂。這使得它可以增強混凝土、水泥基材料等工程材料的拉伸承載能力，提高結構的抗拉性能。

其次，除了良好的拉伸強度，聚丙烯纖維在受到彎曲負荷作用時仍能保持結構強度和穩(wěn)定性，能夠降低裂縫和損傷的發(fā)生率。

最后，聚丙烯纖維能有效提高混凝土、土壤等材料的抗壓強度。它能夠增強材料的整體剛度和承載能力，使其更能夠更大程度地承受來自上方的負載壓力。

1.2 輕質(zhì)

聚丙烯纖維的密度較低，這意味著在使用聚丙烯纖維材料時，整體結構的重量不會顯著增加，有助于減輕結構的負擔，可以降低對支撐和基礎結構的要求。這有助于降低工程成本和施工難度。

1.3 耐酸堿性

聚丙烯纖維對酸、堿等化學物質(zhì)具有較好的耐腐蝕性能，能夠在一定的酸堿環(huán)境下保持較好的穩(wěn)定性。

1.4 良好的耐熱性

聚丙烯纖維具有良好的耐高溫性能，能夠在一定溫度范圍內(nèi)保持較好的結構穩(wěn)定性。

1.5 吸濕性較低

聚丙烯纖維的吸濕性較低，能夠迅速排除內(nèi)部濕氣，保持纖維制品的干爽性和透氣性[1]。

2 聚丙烯纖維材料在公路工程中的應用

2.1 工程概況

某公路工程地形條件異常復雜，現(xiàn)場施工難度較大，必須加強現(xiàn)場地質(zhì)勘察和分析，確定最佳的施工方案，滿足工程建設和運行的需要。經(jīng)過地質(zhì)勘察發(fā)現(xiàn)，該工程建設的不良地質(zhì)條件主要是存在斷裂問題，經(jīng)過現(xiàn)場分析，決定應用聚丙烯纖維噴射混凝土方式施工，結構補強厚度為25cm。

2.2 聚丙烯纖維噴射混凝土配合比

2.2.1 選擇原材料

在該工程施工中，需要經(jīng)過試驗分析選擇符合工程要求的原材料，并對不同條件下的混凝土抗拉強度展開分析，確定聚丙烯纖維的加入比例為0.8km/m3，強度性能指標達到要求，可以有效抑制裂縫擴展，實現(xiàn)工程施工安全性的提升。經(jīng)過對聚丙烯纖維混凝土的分析，硬化之后物理性能和質(zhì)量提升較為明顯，28d 的抗折強度達到4.9MPa，抗壓強度37.2MPa，抗裂性能提升較為明顯。結合施工要求，在混合料拌和環(huán)節(jié)，應用S12 級防滲及防水的C30 聚丙烯纖維混凝土。該材料主要由下述幾種材料組成。

第一，水泥。結合工程需要，選擇P.O42.5R 的水泥材料。

第二，聚丙烯纖維材料。根據(jù)噴射機輸料管的半徑、噴射長度等，確定聚丙烯纖維材料的最佳長度，按照不超過50mm 的標準進行設計，最終確定長度為19mm。同時，結合聚丙烯纖維材料的密度、直徑、抗拉強度、伸長率、面積、長度和外觀等因素對摻量進行分析，以確保聚丙烯纖維材料的摻量符合工程要求。

第三，粗骨料。根據(jù)試驗參數(shù)，并結合國家相關標準，對粗骨料的含泥量、壓碎值和空隙率等關鍵指標進行嚴格把關，以確保粗骨料的強度性能達到相應標準。

第四，速凝劑。根據(jù)工程需要，選擇適宜的速凝劑材料，加入比例為4%。28d 的抗壓強度超過75%，損失在25%以內(nèi)，符合工程要求[2]。

2.2.2 確定配合比

進行聚丙烯纖維混凝土施工前，需要根據(jù)工程要求，確定混合料的配合比。

首先，在該工程中，根據(jù)回彈量設計強度和S12 防滲等級要求，進行管路和噴嘴堵塞情況評估，并設定噴射標準。

其次，在膠骨比設計方面，由于增大水泥加入比例會導致收縮變形增大，減小水泥加入比例則會導致回彈量過大，為滿足強度標準要求，該工程將膠骨比設計為1∶3.72。

再次，需要根據(jù)工程要求和混凝土性能確定砂率，以達到結構強度和耐久性要求。在該工程中，通過試驗分析，確定砂率為50%，坍落度為80～100mm，水灰比為0.49。

最后，在配制過程中，應嚴格按照配合比設計要求進行配料、拌和，保證混凝土質(zhì)量。

2.3 設備選型

結合工程要求，準備濕噴機2 臺，空壓機1 臺，拌和機1 臺。

2.4 施工準備

在施工前，需要對各項施工機械設備進行檢測，確保動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等滿足需求。另外，在噴射施工之前，需要采用風槍和特定的噴射材料，清除表面松動、欠挖等部分，并確保受噴面的平整度和黏結力，以保證噴射施工的質(zhì)量和效果。

2.5 混合料拌和

按照1∶5 的比例拌和速凝劑和水，拌和時間控制在2～3min，以確保速凝劑和水充分混合。對聚丙烯纖維材料、砂子和集料進行充分拌和，確保拌和均勻。同時，適當處理水泥，確保其與其他材料充分混合。拌和完成后，禁止添加纖維材料，以免纖維分布不均勻或結塊。在材料拌和過程中按照配合比方案執(zhí)行，并進行各項參數(shù)檢測，只有所有參數(shù)均符合要求才能使用混合料，如有不合格情況，應作廢處理[3]。

2.6 風壓水壓控制

風壓控制。啟動噴射設備之后，應先打開進氣閥，調(diào)節(jié)空載運行的壓力。在噴射拌料開始后，應適當增加風壓并保持相對穩(wěn)定的狀態(tài)，根據(jù)噴嘴的回彈率進行壓力調(diào)整，以滿足運行壓力標準。在施工過程中，壓力一般設定為0.3MPa。

水壓控制。水壓設置過高或過低都可能導致材料回彈等問題的出現(xiàn)。因此，在具體操作過程中，需要根據(jù)噴射效果、噴射距離、涂層厚度等因素進行風壓和水壓的控制和調(diào)整，并進行噴射效果評估、噴射距離調(diào)整以及涂層厚度控制。通常情況下，水壓的設定范圍應在0.35～0.70MPa 之間。

2.7 噴射施工

在該工程施工中，聚丙烯纖維噴射混凝土展現(xiàn)出了卓越的應用效果，特別是在隧道初期支護施工中發(fā)揮了重要作用。通過細致分析方案和現(xiàn)場情況，采用新奧法開挖隧道施工方式，并采取分段、分層、分片的施工方式，以確保開挖作業(yè)階段和支護噴射作業(yè)能夠緊密配合，提升支護效果。

在該工程施工中，采用三層噴射方案。

初噴厚度為5cm，待混凝土終凝后開始第二層噴射施工，最后進行第三層噴射施工。后兩次噴射施工的厚度需要與噴射角度、方向以及速凝劑的使用等因素相結合進行控制，具體參數(shù)還應根據(jù)工程位置而定。例如，在拱部的噴射作業(yè)中，采用自上而下的施工方式，厚度控制在5～7cm；在邊墻結構的噴射作業(yè)中，厚度控制在7～10cm；底部的噴射施工也采用自上而下的方式進行，厚度控制在15～20cm。噴槍與噴射面的距離應控制在0.8～1.5m 之間，噴射間隔為20～25min，以確保各個結構層的性能滿足標準要求[4]。

2.8 養(yǎng)護管理

對該工程來說，養(yǎng)護施工的核心是預防表面過快干燥和控制收縮應力。在養(yǎng)護工作中，先在噴射結構表面設置測溫孔，檢測溫度參數(shù)。由于噴射厚度較小，壓力較大，速度變化相對較快，因此在養(yǎng)護施工中，在溫度處于相對穩(wěn)定的條件下，需要加強噴水養(yǎng)護施工。從檢測結果來看，經(jīng)過24h 之后，測溫孔的溫度達到恒定狀態(tài)，因此可以執(zhí)行養(yǎng)護作業(yè)。在后續(xù)養(yǎng)護環(huán)節(jié)中，每間隔5h 進行一次噴水，養(yǎng)護時間超過14 天[5]。

3 公路工程聚丙烯纖維材料施工要點

在公路工程中，加強聚丙烯纖維材料施工質(zhì)量控制是保證工程穩(wěn)定性和耐久性的關鍵。

3.1 加強原材料和配合比控制

在選擇原材料和制訂配合比時，應嚴格遵循設計要求和相關標準，選用符合要求的聚丙烯纖維材料。聚丙烯纖維的類型、長度、直徑等參數(shù)需要符合相關標準，并根據(jù)工程需要進行適當調(diào)整。此外，聚丙烯纖維與水泥、砂子、骨料等混合材料的配合比要合理，確保混凝土的性能達到設計要求。

3.2 加強混凝土拌和控制

在施工過程中，對混凝土的拌和時間、拌和速度和拌和方式進行嚴格控制至關重要。拌和時間是混凝土拌和的一個關鍵參數(shù)，拌和時間過短可能導致混凝土中各組分無法充分混合，從而影響混凝土的均勻性和強度。相反，拌和時間過長可能會導致混凝土中的空氣含量過多，降低其密實性。因此，應根據(jù)混凝土的類型、配合比和氣溫等因素，合理確定拌和時間，確?；炷猎诎韬蜋C內(nèi)達到充分混合狀態(tài)。

拌和速度的選擇直接影響混凝土中各組分的均勻性和混合效果。通常情況下，拌和速度較慢有助于減少混凝土中的空氣含量，但需要更長的拌和時間；拌和速度較快能夠更快地混合各組分，但可能引起混凝土分層和過度磨損。因此，在確定拌和速度時，應綜合考慮混凝土的配合比和拌和機的類型，以獲得最佳的混合效果。

拌和方式通常有強制拌和和重力拌和兩種。強制拌和通常適用于高強度混凝土或需要特殊配合比的混凝土；重力拌和適用于一般混凝土工程。選擇拌和方式時，要考慮混凝土的類型和工程要求，確保拌和方式與工程要求相匹配。因此，應結合工程要求選用適當?shù)陌韬头绞?，以確?；炷恋馁|(zhì)量和性能達標。

3.3 加強噴射施工控制

在噴射施工過程中，要特別注意對噴射厚度、噴射速度和噴射壓力的控制。噴射厚度的確定應充分考慮具體的施工部位和工程要求，避免材料浪費和成本增加，同時確保工程結構的性能和耐久性達到工程要求。

噴射速度的適當調(diào)整是保證噴射施工過程穩(wěn)定性和噴射均勻性的關鍵。對于不同的施工部位，可能需要不同的噴射速度。通過調(diào)整噴射速度，可以確?；炷猎谑┕み^程中均勻分布，并達到所需的密實度。施工人員應根據(jù)具體施工情況進行調(diào)整，以確保施工質(zhì)量。

噴射壓力直接關系到混凝土的噴射質(zhì)量。噴射壓力應根據(jù)混凝土的特性和設計要求進行精確調(diào)整。過高的噴射壓力可能導致混凝土分層和過度擠壓，從而影響施工效果；過低的噴射壓力可能導致混凝土黏性增加，難以均勻噴射。因此，施工人員應根據(jù)實際需要，將噴射壓力調(diào)整在適當范圍內(nèi)，以保證施工質(zhì)量和性能達標。

3.4 加強質(zhì)量檢查和驗收

在施工現(xiàn)場，嚴格執(zhí)行相關質(zhì)量檢測和驗收標準是確保聚丙烯纖維混凝土工程質(zhì)量的重要措施。針對聚丙烯纖維混凝土的性能指標，如抗壓強度、抗折強度、密實度等，需要進行定期抽樣檢測和試驗室測試，以驗證混凝土的質(zhì)量是否符合工程要求。

第一，抗壓強度測試。通過在規(guī)定時間內(nèi)對混凝土樣本進行加壓測試，評估混凝土的承載能力。

第二，抗折強度測試。通過對混凝土試件進行三點彎曲測試，評估混凝土的抗折能力。此外，需要進行密實度測試，通過測量混凝土的密度和孔隙率，評估混凝土的致密程度。在噴射施工過程中，需要觀察噴射施工過程中的噴射厚度、表面光潔度等指標，以及噴射混凝土的硬化情況。通過現(xiàn)場監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)施工中的問題，并采取相應的糾正措施，以確保工程質(zhì)量的可控性。

第三，工程驗收。通過外觀檢查、尺寸測量、性能測試等方面對混凝土結構進行檢查，以評估混凝土結構的質(zhì)量和工程效果是否符合設計要求和驗收標準。如果存在問題或不合格項，需要及時進行整改和修復，確保工程的安全性和可靠性。

4 結語

綜上所述，聚丙烯纖維材料的應用對提高公路工程的建設質(zhì)量有重要作用。基于此，文章對聚丙烯纖維材料的應用要點進行了探討，為更好地保證該材料在公路工程中的應用效果，日后還需要加強對該材料應用的研究，不斷改進施工技術，以有效提高公路工程建設效果，為公路工程的高質(zhì)量開展奠定基礎。