掺聚丙烯纤维抗裂防渗混凝土的研制与应用

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[摘要]本文通过试验确定聚丙烯纤维的掺量及混凝土配合比，试验表明，在混凝土中掺入适量的聚丙烯纤维能有效改善混凝土材料物理性能，具有较好的抗渗和抗冻性，并能减少混凝土的早期干缩及塑性裂纹，提高混凝土的抗裂性。通过实际工程中应用取得了显著效果。

[关键词]  聚丙烯纤维；强度；裂缝；抗渗；抗冻；耐久性

1 前言

     现代高强高性能混凝土中，混凝土的应用向着高强度，大流动性方向发展，随着混凝土强度和坍落度的提高，水泥用量增大，由此带来的副作用是水化热加剧，混凝土的凝固收缩量增大，收缩应力增加，裂缝数量增多。此外，随着建筑构件向大体积、大面积、形状复杂多样的方向发展，向地下空间的发展，混凝土内应力大而复杂，裂缝的出现亦较以往多得多，特别是目前工地大都采用商品泵送混凝土，掺粉煤灰、矿粉、膨胀剂等虽有一定效果，但因施工养护及人为因素等，往往在混凝土浇捣后裂缝仍在所难免。文献报道，近年来美国、法国、日本、丹麦等在混凝土中掺纤维后，能较好地解决以上问题。在我国，随着高强高性混凝土的广泛应用，聚丙烯纤维已经在全国20多个省、市、自治区上千个各类工程中得到成功大面积的应用，技术已日臻完善成为防止混凝土裂缝广泛使用手段之一，为我国合成纤维混凝土开拓了一个良好的发展势头。

2 聚丙烯纤维的性能与原理

2．1  聚丙烯纤维的物理性能见表1。

2．2  聚丙烯纤维的原理与作用

      聚丙烯纤维的阻裂主要是指对混凝土早期塑性开裂的抑制作用。

      混凝土中加入聚丙烯纤维后，纤维丝形成了乱向分布的网状增强系统，聚丙烯纤维与胶凝材料具有强的结合力，纤维的乱向分布形成可削弱混凝土的塑性收缩，从而有效地增强混凝土的韧性，减少混凝土初凝时收缩引起的裂纹和裂缝，同时，无数的纤维丝在混凝土中形成的支持体系可以有效阻止混凝土骨料的离析，保证混凝土早期均匀的泌水性，从而阻碍了沉降裂缝的形成。

表1  聚丙烯纤维的物理性能

材料	聚丙烯	抗拉强度/MPa	510
纤维类别	束状单丝	密度（比重）/kg/cm3	0.91
规格长度/mm	12、19	弹性模量/MPa	4100
断裂伸长率/%	24	纤度/D	6
导电性	低	抗酸碱性	高
导热性	低	熔点/℃	160~172

3  工程简介

     吴江农商行工程由苏州建筑集团有限公司承建，位于吴江松陵中山南路以西，体育路以南。总建筑面积26024m2，由主楼裙楼及地下人防工程组成。主楼为地上19层及地下室一层，结构总高度84.2m。地下室为筏板基础总长40m，宽35.6m，厚1.5m，面积1400m2，为大体积混凝土，混凝土设计强度等级C35，抗渗等级S8。包括集水井，电梯间总砼方量2400m3。

     根据工程特点，混凝土中掺适量的聚丙烯纤维，以改善混凝土的物理性能，提高基体的变形能力，增加混凝土的抗裂效果，为了减少水化热，防止大体积混凝土温差过大引起结构裂缝，应用适当掺粉煤灰、矿粉、泵送剂、膨胀剂等三掺复合技术。综合改善新拌混凝土和硬化混凝土的性能，有效地控制混凝土塑性收缩、干缩和温度应力引起的裂缝，从而提高混凝土防裂防水能力。

4  试验研究与应用

4．1 原材料选择

   （1）水泥：嘉兴锦江P.O42.5水泥，性能指标如下

表2  水泥性能指标

28d抗压强度/MPa	初凝时间	终凝时间	标准稠度用水量/%	安定性	碱含量/%
53.6	2h13min	3h10min	26.7	合格	0.5

    （2）江西赣江中砂

    细度模数2.6 ，含泥量0.7%，泥块含量0.2%。

    （3）湖州新开元碎石

    5~25mm连续粒径，含泥量0.4%，泥块含量0.1%，针片状7%，压碎指标5%，碱含量0.5%。

    （4）粉煤灰 浙江长兴华兴建材有限公司

    II级粉煤灰，细度14.2%，需水量比96%，烧失量2.48%。

    （5）高效减水剂  吴江永业新科建材公司

YE-III，减水率17%~20%，含碱量0.4%。

    （6）矿粉 湖州天润矿粉厂

表3  矿粉性能指标

密度/g/cm3	比表面积/m2/kg	烧失量/%	流动度mm	活性指标/MPa		级数
				7d	28d
3.1	425	0.01	102	71	102	S95