维普资讯 http://www.cqvip.com 第３４卷第２７期 ２ ０ ０ ８年９月 山 西 建 筑 Ｖｏ１．３４ ＮＯ．２７ ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＵＦＵ／￣ Ｓｅｐ．２００８ ・１９５・ 文章编号：１００９．６８２５（２００８）２７—０１９５．０２ 聚丙烯纤维混凝土的阻裂研究及工程应用 陆俊华黄海敏许军 摘要：结合实际工程，通过对比试验，研究了不同聚丙烯纤维掺量对混凝土早期抗裂性的影响，并确定聚丙烯纤维最佳 掺量，实例表明：聚丙烯纤维混凝土可以显著减少塑性裂缝和早期干缩裂缝，提高其抗裂能力。 关键词：混凝土，聚丙烯纤维，膨胀剂，塑性裂缝 中图分类号：ＴＵ５２８ 文献标识码：Ａ １工程概况 缓凝高效减水剂，减水率２２％。６）膨胀剂：江苏博特ＪＭ－ＩＩＩ（Ｃ） 海门中南世纪城１．４期２１号楼，地上ｌ８层，地下１层。地下 型，细度７．５％；膨胀率水中７ ｄ ０．０２８％，２８ ｄ ０．０３５％，空气 室混凝土强度等级为ＣＡ０，抗渗等级为Ｐ８，底板混凝土平均厚度 中２１ ｄ ０．０１５％；抗压强度：３ ｄ ２８．５ ＭＰａ，２８ ｄ ４９．２ ＩＶＩＰａ；抗折强 约１．２ ｍ，属大体积混凝土，外墙厚３００ ｉｎｌｎ、南北墙长１５ ｍ、东西 度：３ ｄ ５．５ ＭＰａ，２８ ｄ ８．７ ＭＰａ。７）聚丙烯纤维：南通悦商１２ ｍｍ 墙长９５ ｍ，超过规范建议值较多，没有设置永久性变形缝，只设置 束状聚丙烯纤维，抗拉强度大于３５０ ＩＶＩＰａ；限裂效能等级为一级。 了施工后浇带，外墙受到大体积混凝土约束，长墙的长度也约束 ２．２试验配合比 其自身受力，而且墙体很难养护，又是在夏季，墙内外温湿度差别 根据原材料的性能设计出２类共８种混凝土配合ｔＬ（见表１）。 大，防止非荷载裂缝发生更困难，决定采用聚丙烯微膨胀混凝土。 表１试验配合比 ｋｇ／ｍ３ ２试验方法与结果 编号 水 水泥 砂 石 粉煤灰 ＪＭ－Ⅵ ＪＭ ＩｌＩ 聚丙烯纤维 Ａ１ １８５ ３６５ ７１４ １ ０７１ ６５ ９ ０ ０ ０ ２．１原材料 Ａ２ １８５ ３６５ ７１４ １ ０７Ｉ ６５ ９ ０ ０ ０ ６ １）水泥：海门海螺Ｐ．０４２．５，细度１．５％；抗折强度：３ ｄ ５．８ ＭＰａ， Ａ３ １８５ ３６５ ７１４ １ ０７１ ６５ ９ ０ ０ ０ ９ ２８ ｄ ９．１ ＩＶＩＰａ；抗压强度：３ ｄ ２６．４ ＭＰａ，２８ ｄ ５２．５ ＭＰａ。２）砂：长 Ａ４ １８５ ３６５ ７１４ １ ０７１ ６５ ９ ０ ０ １．２ 江砂，细度模数２．４；含泥量１．６％；泥块含量０．４％。３）石：颗粒 ＢＩ １８５ ３３６ ７１４ １ ０７１ ６０ ９ ０ ３４．４ ０ 级配５ ｍｍ－－２５ ｍｍ；含泥量０．４％；泥块含量０．１％；针片状含量 Ｂ２ １８５ ３３６ ７１４ １ ０７１ ６０ ９．０ ３４．４ ０ ６ Ｂ３ １８５ ３３６ ７１４ １ ０７１ ６０ ９．０ ３４ ４ ０．９ ５．８％；压碎指标４．２％。４）粉煤灰：南通华瑞Ⅱ级粉煤灰，细度 １３４ １８５ ３３６ ７１４ １ ０７１ ６０ ９．０ ３４．４ １．２ １２．８％；需水量比９８％；烧失量２．１％。５）外加剂：江苏博特ＪＭ－Ⅵ ３打破专业的樊篱，用整体论的观点分析、解决问题 程技术人员分析、解决问题也必须从整体的角度来进行。 建筑领域中专业划分过细之后，逐渐形成专业的樊篱，造成 ４结语 从建筑设计、结构设计、设备设计到施工和材料形成没有相互了 随着工业化和城市化进程的加快，以及人口增长对环境需求 解，缺少沟通与合作，导致建筑设计着重满足功能和视觉的要求； 的加大，可持续发展已经成为２１世纪的关键问题，同时混凝土工 结构设计要按照建筑设计着重从强度上保证安全性；施工则保证 业为了满足工业化社会基础设施建设的需求而扮演重要角色，也 实际的实现；对材料的要求由施工者说了算。就业主来说，对结 成为天然资源的最大消费者，选用各种节约材料的工艺、技术，采 构主要就要求承载力，对材料就要求强度；而施工方在加速资金 用各种措施提高混凝土的耐久性，以及在混凝土技术的研究和混 周转的利益驱动下，也要求混凝土的早期强度不断的提高。混凝 凝土结构设计中采用整体论的分析方法，打通专业的樊篱，主动 土的主要原材料水泥和骨料的生产也要适应市场的需求而变化。 配合，就可以使混凝土技术可持续发展。 这导致水泥熟料中 Ａ和 ｓ的含量增加和粉磨细度增加，造成 参考文献： 混凝土早强但不抗裂。再比如，对结构设计人员来说，为了满足 ［１］孟巧峰，冯军强．混凝土技术的现状和发展［Ｊ］．山西建筑， 建筑设计底层大空间的要求而增加配筋，在施工时使混凝土难以 ２０ｏ７。３３（２５）：１８０—１８１． 灌人振捣密实。所以混凝土技术是进行结构设计的基本知识，工 Ｏｎ ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＬＶ Ｘｕｅ－ｇａｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ￣Ａｓ ｒｅｇａｒｄ ｔｈｅ ｑｕｅｓｔｉｏｎ ｔｈａｔ ｈｏｗ ｔＯ ｒｅａｌｉｚｅ ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｆｒｏｍ ｔｗｏ ａｓｐｅｃｔｓ：ｓａｖｉｎｇ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｎｄ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅ ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｗａｙｓ ｔｏ ｒｅａｌｉｅｚ ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｒｅ ｄｉ￣ｘｔ． Ａｕｔｈｏｒ ｐｏｉｎｔｓ ｏｕｔ ｔｈａｔ，ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｒｅａｌｉｅｚ ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｂａｓｅｄ ｕｐｏｎ ｈｏｌｉｓｔｉｃ ｖｉｅｗ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ａｄｏｐｔｅｄ ｉｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｎｄ ｒｅａｌｉｅｚ ｉｎｉｔｉａｔｉｖｅ ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｍｏｎｇ ｖａｒｉｏｕｓ ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ 收稿日期：２００８—０６—０９ 作者简介：Ｎ／￣＠（１９７２一），男，工程师，海门市建设工程质量检测中心，江苏海门２２６１００ 黄海敏（１９８２一），男，助理工程师，海门市建设工程质量检测中心，江苏海门２２６１００ 许军（１９８３一），男，助理工程师，海门中南世纪城房地产开发有限公司，江苏海门２２６１００ 维普资讯 http://www.cqvip.com ．１９６． ４０专荤 膂 山 西建 筑 开裂，纤维跨接在裂纹的表面，阻止裂纹的迅速扩展，有效提高混 凝土的韧性。 ２．３．４混凝土耐久性试验 Ｈ 和易性 良好 好 好 好 良好 好 好 好 ２．３试验结果分析 ２．３．１混凝土工作性能 混凝土工作性能见表２。 表２混凝土工作性能试验结果编号 Ａ１ Ａ２ Ａ３ Ａ４ Ｂ１ １３２ １３３ １３４ 限于时间条件，试验水压至１．１ ＭＰａ，试件表面均未渗水，抗 初始坍落度 ２０５ １踟 １６０ １４８ １９５ １７０ １６０ １４Ｏ １ ｈ坍落度保留值 １９０ １７０ １５８ １３６ １８０ １６０ １４５ １３０ 渗等级均超过Ｐ１０（设计要求为Ｐ８）。抗渗能力对比见图１。 １２０ １０ｏ 越 ．暄 ＊ 啦 露 踟 ６０ ４０ ２Ｏ ０ －Ｉ ｌ｜ｌ＿１ ．Ｉ…１ １． Ａ１ Ａ２ Ａ３ Ａ４ Ｂ１ Ｂ３ Ｂ４ 编号 图１抗渗能力对比图 从表２中可看出，聚丙烯纤维对新拌混凝土的坍落度有明显 可以看出少量纤维的存在，使微裂纹发展受阻，只能在混凝 提高混凝 影响，混凝土的流动性随着聚丙烯纤维掺量的增加而减小，聚丙 土内形成类似于无害孔洞的封闭的空腔或者细小的孔，９ ｋｇ／ｍ３），由于水 烯纤维掺量为１．２ ｋｇ／ｍ３的坍落度较基准混凝土降低已达２８％， 土的抗渗能力。随着纤维掺量的提高（超过０．但和易性较好。这是由于成束的聚丙烯纤维随着搅拌呈三维乱 泥基材料与纤维界面面积增加，且大掺量纤维较难分散均匀【２Ｊ， 抗渗能力反而降低。 向分布，抑制了混凝土的颗粒下沉，从而影响混凝土的分散性和 在减少裂纹的同时更多的增加了空隙，流动性，但由于聚丙烯纤维在初期能起到支撑骨料的作用，有效 ３工程应用效果 的防止和抑制了混凝土的离析和泌水，提高了拌合物的和易性。 ２．３．２混凝土收缩裂缝试验 由以上各项试验结果，结合工程设计的要求，确定Ｂ３为最终 的生产配合比。 １）投料严格按配合比进行，根据浇筑条件及环境变化及时调 选取Ａｌ，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４做对比试验，试验按《纤维混凝土结 ３．１施工过程中的注意事项 构技术规范》进行。试件采用６００ ｒＩｌｌＴｌ×６００ ｒＩｌｌＴｌ×６３ ｒＩｌｌＴｌ平面薄 板、模具边框用６３ ｒＩｌｌＴｌ×４０ ｒＩｌｌＴｌ×６．３ ｒＩｌｌＴｌ槽钢制作，边框内设直 整配合比用水量。２）拌制应使砂石、纤维、水泥、膨胀剂、粉煤灰 径６ ｒＩｌｌＴｌ，间距６０ ｒＩｌｌＴｌ的双排栓钉，栓钉长短间隔设置分别为 先进入搅拌机干拌１０ Ｓ，而后水、外加剂进入搅拌机搅拌，搅拌时 ５０ ｒＩｌｌＴｌ和１００ ｒＩｌｌＴｌ的单排栓钉。浇筑试件时，将混凝土拌合物分 间较普通混凝土延长１ ｍｉｎ。３）在规定的施工段内连续浇筑，不 两层浇入模具中，插捣振实，每组成型两个试件，保持环境温度为 能产生施工冷缝；竖向墙柱结构必须分层下料振捣；控制浇筑速 （２０±２）℃，相对湿度为（５０±５）％，成型后用塑料１２．７薄膜覆 度，避免出现砂浆聚积的薄弱部位，同时对洞口及截面部位要在 盖，２ ｈ后用调速风扇产生０．６ ｍ／ｓ的风速，然后开始观察平板表 模板外进行二次振捣，防止纤维外露。 面的裂缝发生情况。 通过试验结果可看出基准混凝土出现裂缝时间较早，裂缝较 ３．２浇筑后及时用“小水漫淋”的方式保湿养护 本工程为超长结构，现已进入工程验收阶段。通过采取最优 密，数量较多，平均开裂面积较大，掺了膨胀剂后，情况明显要好 配合比，控制浇筑和保湿养护等措施，成功浇筑地下室混凝土长 得多，而在此基础上掺了纤维后，较单掺膨胀剂试件发现裂缝时 墙，未出现混凝土收缩引起的可见裂缝，无渗漏痕迹，效果良好。 间更远，裂缝数量、平均开裂面积进一步减小。表明掺入纤维后 ４结语 混凝土的收缩有明显改善，可以有效承受混凝土的干缩内力，大 大改善混凝土的抗裂性能。 ２．３、３混凝土力学性能 １）聚丙烯纤维混凝土可以显著减少塑性裂缝和早期干缩裂 缝，抑制混凝土硬化过程中多余水分形成的孔隙，有效地抑制混 凝土收缩，提高其抗裂能力。２）双掺聚丙烯微膨胀混凝土能极大 地提高混凝土的耐久性。３）综合考虑除裂效果、坍落度、抗压强 由混凝土力学性能试验结果可以看出：聚丙烯纤维掺量从 ０．６ ｋｇ／ｈｌ３增加到１．２ ｋｇ／ｈｌ３时，７ ｄ抗压强度分别降低３．４％～ 度损失、抗渗性能、经济等因素，聚丙烯纤维的掺量宜选在 １２．６％（Ａ组）与２．５％～１１．３％（Ｂ组），２８ ｄ抗压强度分别降低 ０．９ ｋｇ／ｍ３左右，即体积掺量０．１％左右。 ２．６％－－７．１％（Ａ组）与１．９％－－６．９％（Ｂ组），而２８ ｄ抗折强度分 参考文献： 别提高８．６％－－２０％（Ａ组）与８．３％－－２０．８％（Ｂ组），抗拉强度分 ［１］张平中，黄新华，李文华．钢一聚丙烯混杂纤维混凝土抗冲 别提高９．８％～１５．８％（Ａ组）与１２．７％～１６．４％（Ｂ组），原因是 击强度研究［Ｊ］．山西建筑，２００７，３３（３３）：１７８—１７９． ［２］ 黄承逵，赵国藩． ３８：２００４纤维混凝土结构技术规范 ‘ 介绍［Ｊ］．建筑结构，２００５（４）：１－９． 聚丙烯纤维在混凝土基体中产生了众多的薄弱界面，不能形成致 密的、具有整体性的空间网络结构，降低了混凝土的强度。而同 时由于聚丙烯纤维具有良好的延性、极限变形值大，混凝土一旦 Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｓｔｏｐｐｉｎｇ ｃｒａｃｋｉｎｇ ａｎｄ ｅｎ￣ｅｅｒｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｆｉｂｅｒ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ＬＵ Ｊｕｎ－ｈｕａ ＨＵＡＮＧ Ｈａｉ－ｍｉｎ ＸＵ Ｊｕｎ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｉｔ ｓｔｕｄｌｅｓ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｆｉｂｅｒ ｍｉｘｅｄ ａｒｒ￣ｔｍｔ ｔｏ ｅａｒｌｉｅｒ ｐｅｒｉｏｄ ａｎｔｉ—ｂｒｅａｋ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ａｎｄ ｄｅｃｉｄｅｓ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｍｉｘｅｄ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｆｉｂｅｒ，ｐｒａｃｔｉｃａｌ ｅｘａｍｐｌｅｓ ｎ ｌｌ【ｅｓ ｄｅａｒ ｔｈａｔ ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｆｉｂｅｒ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃａｎ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ ｃｒａｃｋ ａｎｄ ｅａｒｌｉｅｒ ｐｅｒｉｏｄ ａｉｒ ｓｈｒｉｎｋａｇｅ ｃｒａｃｋ．ｅｎｈａｎｃｅ ｉｔｓ ａｎｔｉ— ｂｒｅａｋ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｆｉｂｅｒ，ｅｘｐａｎｄｉｎｇ ｄｏｓｅ，ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ ｃｒａｃｋ
