1、聚丙烯纖維混凝土施工工法1 前 言1.1 聚丙烯 ( polypropylene 單體分子式為C3H6) 是一種結(jié)構(gòu)規(guī)整的結(jié)晶型聚合物。聚丙烯纖維是一種新型的混凝土增強(qiáng)纖維,被稱為混凝土的“次要增強(qiáng)筋”, 乳白色、無味、無毒, 耐酸堿 , 表面疏水 , 化學(xué)穩(wěn)定性好; 主要缺點(diǎn)是分散性能差、與基體間的粘結(jié)力差 , 經(jīng)改性處理摻入混凝土中, 可明顯改善其韌性, 有時(shí)還能改善強(qiáng)度指標(biāo), 增強(qiáng)抗?jié)B能力。聚丙烯纖維混凝土( Polypropylene FiberConcrete,簡稱PPFC)是近年來迅速發(fā)展起來的一種優(yōu)良且應(yīng)用廣泛的新型復(fù)合材料, 廣泛應(yīng)用于水利、交通、城市建設(shè)等工程中。目前美國所用

2、混凝土總量中, 合成纖維混凝土約占7% 。 1.0.2 煙建集團(tuán)有限公司施工的東營兒童樂園兩館一宮工程D 區(qū)公共服務(wù)平臺(tái)建筑面積 7000 余平方米，整個(gè)平臺(tái)渾然一體，面積較大、防裂防漏水要求高，全部采用聚丙烯纖維混凝土。在施工中，煙建集團(tuán)有限公司成立科技攻關(guān)小組，經(jīng)過不斷地探索、總結(jié)，形成了自己的聚丙烯纖維混凝土施工工藝，結(jié)合多個(gè)工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)該施工工藝進(jìn)行進(jìn)一步地提煉總結(jié)，最終形成本工法。該工法2010 年被評(píng)為集團(tuán)公司企業(yè)工法。東營兒童樂園兩館一宮工程于2012 年被授予山東省建筑業(yè)新技術(shù)應(yīng)用示范工程。2 工法特點(diǎn)2.1 在混凝土中加入一定量的聚丙烯纖維, 可降低微裂縫尖端的應(yīng)力集中

3、, 防止裂縫擴(kuò)展并防止連通裂縫產(chǎn)生。一旦裂縫產(chǎn)生, 前端與纖維交叉使引起裂縫的拉應(yīng)力得以削弱或消除, 由于聚丙烯纖維在混凝土中呈現(xiàn)三維亂向分布, 可有效抑制裂縫產(chǎn)生, 使大于0.05 mm 的裂縫大大減少, 從而達(dá)到阻裂目的。2.2 摻加大量纖維, 可有效抑制早期干縮裂紋及連通裂縫的產(chǎn)生 , 減少了收縮裂縫; 均勻分布且彼此相粘連的大量纖維起了“承托” 骨料的作用, 阻斷了混凝土中的毛細(xì)管, 使水分遷移困難, 減少了混凝土表面析水與集料離析，從而使混凝土中50 nm100 nm及大于 100 nm 的孔隙含量降低, 大大提高了抗?jié)B能力。由于表面混凝土質(zhì)量提高 , 使耐久性等其他指標(biāo)如抗侵蝕性得

4、以提高。聚丙烯纖維直徑小 , 單位重量的纖維數(shù)量龐大（ 每克約 876 000 根 ） , 纖維間距小 , 增加了混凝土凍融損傷過程中的能量損耗, 有效抑制凍脹開裂,使混凝土抗凍性得以改善。2.3 施工簡單，便于操作及質(zhì)量控制, 質(zhì)量易保證，保溫效果顯著；集抗?jié)B、抗裂、增加耐久性等多種功能于一體減少了工序，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率，大大縮短了工期。3 適用范圍本工法適用于各種民用建筑屋面地下室底板防水墻、工業(yè)廠房混凝土樓地面屋面、公共廣場、橋梁混凝土路面及各種水壩混凝土結(jié) 構(gòu)。4 工藝原理聚丙烯纖維混凝土的主要特點(diǎn)為抗裂、抗?jié)B及提高混凝土耐久性。聚丙烯纖維抗混凝土的各種功能機(jī)理是建立在對(duì)

5、混凝土的固結(jié)、收縮的微觀研究的基礎(chǔ)上。從微觀的角度來看，任何密實(shí)的混凝土都存在微裂縫。這些微裂縫存在于相與相之間（石、砂、水泥膠體三相）和水泥微顆粒之間，只不過正常的微裂縫肉眼看不到而已。混凝土在硬化形成強(qiáng)度的過程中， 初期由于水和水泥的應(yīng)形成結(jié)晶體，這種晶體化合物的體積比原材料的體積要小，因而引起混凝土體積的收縮；在后期又由于混凝土內(nèi)自由水分的蒸發(fā)而引起干縮。這些應(yīng)力某個(gè)時(shí)期超出了水泥機(jī)體的抗拉強(qiáng)度，于是在混凝土內(nèi)部引起微裂縫。這些微裂縫不可避免地存在于混凝土內(nèi)的骨料和水泥凝膠體的局部接觸面處以及凝膠體自身內(nèi)部。 混凝土在凝結(jié)和硬化過程中，微裂縫經(jīng)歷了出現(xiàn)和發(fā)展的過程。這一過程，宏觀上認(rèn)為是

6、混凝土在固結(jié)收縮，一般混凝土的收縮率在8X10 4左右?；炷恋奈⒘芽p在發(fā)展過程中，是從無到有，從小到大向最薄弱方向定向發(fā)展。微裂縫向細(xì)裂縫的發(fā)展大多數(shù)（約占70）在3 7d 凝膠期內(nèi)完成，此時(shí)混凝土的抗拉強(qiáng)度小于1Mpa，如果沒有采取有效的抗裂措施，混凝土固有的微裂縫在內(nèi)外應(yīng)力的作用下將會(huì)發(fā)展為更大的裂縫以至最終形成貫通的毛細(xì)孔道及裂縫，從而導(dǎo)致防水失敗，也造成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)強(qiáng)度遠(yuǎn)未能充分發(fā)揮，嚴(yán)重的甚至威脅到工程的安全及使用。在混凝土內(nèi)摻入聚丙烯纖維，聚丙烯纖維與水泥集料有極強(qiáng)的結(jié)合力，可以迅速而輕易地與混凝土材料混合，分布均勻；同時(shí)由于細(xì)微，故比面積大，每公斤聚丙烯纖維連起來的總長度可繞地球1

7、0多圈， 能在混凝土內(nèi)部構(gòu)成一種均勻的三維支撐體系。當(dāng)微裂縫在細(xì)裂縫發(fā)展的過程中，必然碰到多條不同向的微纖維，由于遭到纖維的阻擋，消耗了能量，難以進(jìn)一步發(fā)展。因此，聚丙烯纖維可以有效地抑制混凝土早期干縮微裂及離析裂的產(chǎn)生和發(fā)展，極大地減少了混凝土收縮裂縫，尤其是有效地抑制了連通裂縫的產(chǎn)生。從宏觀上解釋，就是微纖維分散了混凝土的定向拉應(yīng)力，從而達(dá)到抗裂的效果。試驗(yàn)表明， 與普通混凝土相比，聚丙烯纖維體積摻量為0.1 （約1kg/m3）的混凝土抗裂能力提高了近70。5 施工工藝流程及操作要點(diǎn)5.1 施工工藝流程5.1.1 聚丙烯纖維混凝土攪拌工藝流程5.1.2聚丙烯纖維混凝土施工工藝流程5.2操作

8、要點(diǎn)5.2.1 聚丙烯纖維混凝土配制C30硅原材料的選用及配合比1）水泥：山水牌42.5R水泥；2）砂：中砂，Mx= 2.7,含泥量W 1.7%;3）石：為1631.5mm連續(xù)級(jí)配的碎石，含泥量w 0.4%,針片狀 含量w 7.1 %,壓碎指標(biāo)w 9.4%;4）粉煤灰：II級(jí)，摻量24%5）外加劑：CSP-2摻量2%6）纖維：聚丙烯纖維，密度為 0.91g/cm2,抗拉強(qiáng)度A 500MPa 長度19mm摻量為0.9kg/m3。本工程的纖維混凝土配合比為：表5.2-1C30聚丙烯纖維混凝土配合比單位:kg/m 3水泥砂石水粉煤 灰外加 劑聚丙烯纖 維365735101418454.757.30.

9、9混凝土攪拌聚丙烯纖維混凝土的攪拌與普通混凝土的攪拌工藝基本相同，只需注意以下幾點(diǎn)：1）在砂、石、水泥和水均勻拌合后，再加入定量的聚丙烯纖維進(jìn) 行攪拌，攪拌時(shí)間的長短應(yīng)以纖維能在混凝土中均勻分布為準(zhǔn)，一般為35min,也可先將聚丙烯纖維與砂、石、水泥干拌后再加水濕拌， 整個(gè)攪拌時(shí)間較拌制普通混凝土延長 12min ,使纖維充分分散。2）混凝土配置必須按照配合比要求正確計(jì)量每次加入纖維的重 量。3) 攪拌完成后隨機(jī)取樣，如纖維已均勻分散成單絲，則混凝土可投入使用，如果仍有成束纖維則延長攪拌時(shí)間 2030秒，即可使用。(4)混 凝土運(yùn)輸1) 以盡量縮短運(yùn)距的原則合理選擇商品混凝土攪拌站，合理安排運(yùn)

10、輸路線，確保混凝土供應(yīng)的連續(xù)性，以保障混凝土澆筑的連續(xù)性，不出現(xiàn)施工縫。2)攪拌站到施工澆筑段運(yùn)輸時(shí)間不宜超過 60min,運(yùn)輸過程中攪 拌車的攪拌筒應(yīng)保持36r/min的轉(zhuǎn)速持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，確保聚丙烯纖維混 凝土拌合物保持均勻、不離析、不分層狀態(tài)，攪拌車到達(dá)施工現(xiàn)場后應(yīng)加大馬力自轉(zhuǎn)25s 左右再進(jìn)行澆筑。3) 嚴(yán)格控制運(yùn)輸過程中聚丙烯纖維混凝土的停放時(shí)間，停放時(shí)間不應(yīng)超過1h,否則聚丙烯纖維宜在混凝土運(yùn)至工地后再由專人按配合設(shè)計(jì)規(guī)定添加。4) 輸送過程中嚴(yán)禁司機(jī)、施工人員隨意加水以調(diào)節(jié)聚丙烯纖維混凝土的和易性，否則會(huì)嚴(yán)重影響混凝土的質(zhì)量。5) 聚丙烯纖維混凝土到達(dá)施工現(xiàn)場后應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行坍落度檢測(cè)，

11、檢測(cè)合格后才可卸料澆筑，現(xiàn)場試驗(yàn)員同時(shí)進(jìn)行混凝土試件的留置。5.2.3 聚丙烯纖維混凝土澆筑及養(yǎng)護(hù)(1)澆筑：由于主梁截面較大，跨度長，且鋼筋密集，采用分段分層澆注，每層300400mm(2)振搗：纖維混凝土的振搗與一般混凝土相同，采用插入式振搗器振搗， 第一振點(diǎn)的延續(xù)時(shí)間應(yīng)以使混凝土表面呈現(xiàn)浮漿和不再下沉為準(zhǔn)，搗固點(diǎn)間距w 0.5m,振搗器插入下層混凝土的深度n 0.5m,并 在梁、柱等鋼筋密集部位加強(qiáng)振搗。(3)收面壓光：與普通混凝土相比，聚丙烯纖維混凝土較稠，其初 凝、終凝時(shí)間較普通混凝土有所增加， 表現(xiàn)在插入式振動(dòng)棒拔出時(shí)穴 坑復(fù)平時(shí)間較長，收面要適當(dāng)加強(qiáng)。宜在其接近初凝前收漿抹平，并

12、在其終凝前將混凝土表面趕壓密實(shí)并壓光，以防纖維外露，使纖維混凝土表面平整、密實(shí)、光滑。養(yǎng)護(hù)：聚丙烯纖維混凝土在其壓光抹面后，應(yīng)立即覆蓋塑料薄 膜養(yǎng)護(hù)，待其強(qiáng)度達(dá)到12MP赤，再加蓋麻袋，澆水養(yǎng)護(hù)至14天。 澆水次數(shù)以能保持混凝土始終處于濕潤狀態(tài)為準(zhǔn)。(5)試塊留置：按規(guī)定留置混凝土抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B等級(jí)、同條件養(yǎng) 護(hù)試塊，并進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)檢驗(yàn)。6 .材料與設(shè)備6.1 主要材料要求聚丙烯纖維應(yīng)有廠家提供的產(chǎn)品合格證及檢驗(yàn)報(bào)告，其物理性 能應(yīng)滿足混凝土設(shè)計(jì)要求。本工法選用 19mmi丙烯纖維，密度為 O91g/cm2,抗拉強(qiáng)度n 500MPa 長度 19mm 摻量為 0.9kg/m3。表6-1聚丙烯纖

13、維的主要物理性能參數(shù)表纖維形狀束狀單絲規(guī)格長度19mm安全性無毒材料表面積228n2/kg纖維直徑1935um纖維密度0.91熔點(diǎn)160180 c彈性模品>3850Mpa抗裂強(qiáng)度>450Mpa斷裂伸長率>103%水泥：42.5R普通硅酸鹽水泥，其質(zhì)量應(yīng)符合通用硅酸鹽水泥GB175-2007標(biāo)準(zhǔn)。細(xì)骨料：選用中砂，要求連續(xù)級(jí)配，含泥量W 2.5%,其質(zhì)量應(yīng) 符合建筑用砂GB/T 14684 2001國家標(biāo)準(zhǔn)。粗骨料：531.5mm連續(xù)級(jí)配的碎石，含泥量w 0.9%,針片狀 含量w 7.1 %,壓碎指標(biāo)w 9.4 %,其質(zhì)量應(yīng)符合現(xiàn)行國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建 筑用卵石、碎石GB/T 146

14、85 2001。(5)摻合料：選用II級(jí)粉煤灰，摻量1.5%,其質(zhì)量應(yīng)符合現(xiàn)行國家 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)粉煤灰混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)范GBJ146- 90。(6)水：采用飲用水，水質(zhì)應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn) 混凝土用水標(biāo)準(zhǔn) (JGJ63-2006)的規(guī)定。6.2 施工設(shè)備及機(jī)具表6-2施工設(shè)備及機(jī)具表序號(hào)設(shè)備名稱設(shè)備型號(hào)單 位數(shù)量用途1混凝土輸送泵HBC100-11-161R臺(tái)2泵送混凝土2塔式起重機(jī)QZT630臺(tái)1物料垂直運(yùn)輸3插入式振動(dòng)棒BL50-220支6混凝土振搗4平板式振動(dòng)器ZW-50臺(tái)2混凝土振搗5混凝土坍落度 筒規(guī)格： 100X200X300只4混凝土坍落度測(cè) 試6混凝土標(biāo)準(zhǔn)試 模規(guī)格：150X 150

15、X150只60混凝土試件制作7水準(zhǔn)儀DSZ3自動(dòng)安 平水準(zhǔn)儀臺(tái)3標(biāo)高定位7 .質(zhì)量控制7.1 應(yīng)符合混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范（GB50204-2002、混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)（GB50164-92、混凝土 強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)（GB107-87）等現(xiàn)行國家規(guī)范及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān) 內(nèi)容要求。7.2 原材料質(zhì)量控制：原材料質(zhì)量必須符合國家規(guī)范的規(guī)定，材 料進(jìn)場時(shí)要檢查合格證和檢測(cè)報(bào)告，根據(jù)進(jìn)場數(shù)量、批次做復(fù)試，合 格后方可使用。纖維的化學(xué)成份分析和力學(xué)性能指標(biāo)應(yīng)委托有資質(zhì)的 試驗(yàn)單進(jìn)行試驗(yàn)分析，試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合設(shè)計(jì)規(guī)定要求。纖維混凝土的 其它材料（骨料、水泥、摻合料、外加劑等）質(zhì)量要求同普通混凝土 要求

16、一樣，要滿足國家規(guī)范規(guī)定的要求。7.3 計(jì)量控制：原材料應(yīng)計(jì)量準(zhǔn)確，上料順序正確?；炷恋臄?拌時(shí)間、原材料計(jì)量、上料順序，每一工作班至少應(yīng)抽查兩次。所有 計(jì)量用具必須經(jīng)過法定計(jì)量管理部門的鑒定并附有合格證?；炷猎牧厦勘P稱量的偏差應(yīng)符合表 7.3的規(guī)定。表7-1原材料每盤稱量的允許偏差材料名稱聚丙烯纖維水泥或摻合料粗、細(xì)骨料水外加劑允許偏差±2%±2%±3%±2%±2%計(jì)量控制檢驗(yàn)方法：稱重法，烘干法。7.4 混凝土坍落度的控制：混凝土拌合物的坍落度應(yīng)在攪拌地點(diǎn) 和澆筑地點(diǎn)分別取樣檢測(cè)，所測(cè)坍落度值應(yīng)符合設(shè)計(jì)和施工要求， 其 允許偏差應(yīng)符合

17、規(guī)范的規(guī)定。對(duì)坍落度不滿足要求的混凝土不能隨意 加水，不合格者不用。7.5 混凝土拌合物應(yīng)拌合均勻、顏色一致，不得有離析、泌水、 纖維結(jié)團(tuán)現(xiàn)象。對(duì)離析度大，拌和物不均勻、稠度不符合要求的混凝土拌和物，不能用于施工結(jié)構(gòu)，應(yīng)分析原因，查清問題所在，并針對(duì)原因進(jìn)行改善，以保證混凝土攪拌質(zhì)量。7.6 合理安排運(yùn)輸和澆筑路線，做好施工部署，確?；炷翝仓?的連續(xù)性，避免出現(xiàn)施工冷縫。8 . 安全措施8.1 聚丙烯纖維屬于易燃物品，使用及堆放時(shí)需遠(yuǎn)離電氣焊及其它火源。嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)場用火制度，接受相關(guān)部門的檢查。8.2 對(duì)投放聚丙烯纖維的操作人員及時(shí)發(fā)放安全技術(shù)交底，并對(duì)其進(jìn)行培訓(xùn)后方可上崗。8.3 混凝土澆

18、筑前，應(yīng)對(duì)振動(dòng)器進(jìn)行試運(yùn)轉(zhuǎn)，振動(dòng)器操作人員應(yīng)穿絕緣靴、戴絕緣手套；振動(dòng)器不能掛在鋼筋上，濕手不能接觸電源開關(guān)。8.4 混凝土運(yùn)輸、澆筑部位應(yīng)有安全防護(hù)欄桿，操作平臺(tái)。8.5 接拆泵管要先停泵，再接拆泵管。泵送期間不得進(jìn)行接管工作。堵管時(shí)嚴(yán)禁在管正前方用手掏管內(nèi)的混凝土。8.6 用電應(yīng)按三級(jí)配電、二級(jí)保護(hù)進(jìn)行設(shè)置。施工用電的設(shè)備電纜線、導(dǎo)線、漏電保護(hù)器等級(jí)應(yīng)有產(chǎn)品質(zhì)量合格證；漏電保護(hù)器要經(jīng)常檢查，動(dòng)作靈敏，發(fā)現(xiàn)問題立即調(diào)換，閘刀熔絲要匹配，8.7 電動(dòng)工具應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定，電源線、插頭插座應(yīng)完好，電源線不得任意接長和調(diào)換，工具的外絕緣完好無損，維護(hù)和保管由專人負(fù)責(zé)。9 .環(huán)保措施9.1 合理安排作

19、業(yè)時(shí)間，盡量避免夜間作業(yè)，減少施工噪音，避 免影響施工現(xiàn)場內(nèi)或附近居民的休息。9.2 對(duì)施工現(xiàn)場場地進(jìn)行硬地化和綠化，并經(jīng)常灑水，減少粉塵 污染。9.3 易燃品應(yīng)隔離堆放，確保施工安全。對(duì)于可能產(chǎn)生有害物質(zhì) 或氣體的材料，應(yīng)做好保管工作，并在發(fā)揮過期前使用完畢，以免對(duì) 環(huán)境造成影響。9.4 施工污水嚴(yán)禁隨意排放。施工垃圾要集中堆放，嚴(yán)禁將垃圾 隨意堆放或拋撒。9.5 清理現(xiàn)場嚴(yán)禁將垃圾從外腳手架、窗口、洞口、陽臺(tái)等拋撒 亂扔，以防造成墜落傷人和粉塵污染。9.6 聚丙烯纖維為輕質(zhì)易飄散材料，貯存時(shí)要做好防潮、防風(fēng)等 工作。10 .效益分析10.1 本工法可應(yīng)用于各種有抗?jié)B、抗裂要求的混凝土構(gòu)架，具 抗裂防水性強(qiáng)，耐久性好，節(jié)省了大量后期的維修、返修費(fèi)用，與普 通混凝土相比，全壽命周期成本每m3造價(jià)可節(jié)省20余元，并可有效 減少業(yè)主的質(zhì)量投訴，為企業(yè)贏得更好的社會(huì)聲譽(yù)，社會(huì)效益顯著。 與普通混凝土對(duì)比結(jié)果如下：表10-1 C30聚丙烯纖維混凝土和普能混凝土力學(xué)性能對(duì)比表性能普通混凝土聚丙烯纖維混凝土28d抗壓強(qiáng)度38.7MPa39.5MPa28d抗折強(qiáng)度5.25MPa5.49MPa28d劈裂抗拉3.84MPa4.61M