纤维混凝土抗渗性能探讨与工程实践论文
摘要：本文对聚丙烯纤维在混凝土中的掺加技术及应用的分析。通过分析既有的实验数据表明适量聚丙烯纤维掺加在混凝土中可以减少混凝土的裂纹，提高了混凝土的抗渗性能，同时其他性能都有明显的改善。实际工程应用中效果显著。
关键词：聚丙烯纤维；混凝土；防水抗渗性能；工程实践
一、纤维混凝土的应用特点
混凝土是一种脆性材料，韧性差，且由于裂纹的存在使水的渗入成为可能，从而影响到混凝土抵抗水渗透的能力。多年来人们从原材料、配合比、外加剂、浇捣方法和养护工艺等等方面加以研究和改进，取得了很大成果，但是这些方法并未从根本上改变混凝土的性能弱点。
上世纪80年代纤维复合材料发展起来，得以各种合成纤维等纤维材料应用于水泥混凝土中，从不同层面改善混凝土的性能。聚丙烯纤维应用于混凝土中，具有掺加工艺简单、价格低廉、性能优异等特点，近年来在国内得到了推广应用。
国内目前在混凝土中使用的普通聚丙烯纤维多是切割后的短而细的纤维，或者将纤维编织成网状。该纤维具有化学性能好、耐酸碱，不导电，成本低廉，易于添加到水泥混凝土中。有效改善了普通混凝土的性能。
二、聚丙烯纤维的物理性能
三、纤维混凝土抗渗性能的分析
(一)纤维混凝土抗渗性能的机理
任何密实的混凝土都存在微裂缝，这些微裂缝存在于相与相之间（石、砂、水泥胶体三相）和水泥微颗粒之间。混凝土在硬化形成强度的过程中，初期由于水和水泥水化反应形成结晶体，引起混凝土体积的收缩，后期由于混凝土内自由水分的蒸发而引起干缩。内部产生应力超出了混凝土机体的抗拉强度，在混凝土内部引起微裂缝。混凝土在凝结和硬化过程中，微裂缝经历了出现和发展的过程。混凝土的微裂缝在发展过程中，是从无到有，从小到大向最薄弱方向定向发展。微裂缝向细裂缝的发展大多数在3－7d凝胶期内完成，此时混凝土的抗拉强度小于1Mpa，如果没有采取有效的抗裂措施，混凝土固有的微裂缝在内外应力的作用下将会发展为更大的裂缝以至最终形成贯通的裂缝，从而导致防水失效，造成混凝土抗渗能力的降低甚至波及到强度。
在混凝土内掺入聚丙烯纤维，聚丙烯纤维与水泥集料有极强的结合力，很容易与混凝土材料混合。其单丝细度大，形成大表面积，能在混凝土内部构成一种均匀的各方向支撑体系。当微裂缝在细裂缝发展的过程中，必然遇到多条不同向的细纤维的阻挡，消耗了混凝土内部应力产生的作用，阻止了细裂缝进一步发展。因此，聚丙烯纤维可以有效地抑制混凝土早期干缩微裂的产生和发展，极大地减少了混凝土收缩裂缝，尤其是有效地抑制了连通裂缝的产生。从宏观上看，细纤维分散了混凝土的定向拉应力。另外在混凝土中掺入适量聚丙烯纤维后，均匀分布在混凝土中彼此相粘连的大量纤维起了“承托”骨料的作用，降低了混凝土表面的析水与集料的沉降，从而使混凝土中直径为50～100nm和大于100nm的孔隙含量大大降低，有效提高了混凝土抗渗能力。
(二)试验数据
下面是一组已有工程实验数据
纤维
纤维掺量为：0.6～0.9kg/m3。
水泥
PO42.5普通硅酸盐水泥。
粗骨料
级配碎石，表观密度：2620kg/m3，堆积密度：1350kg/m3，针片状含量<；10%
掺入聚丙烯纤维混凝土的抗渗性能指标见下表：
试验数据表明，在相同工艺条件下，随着纤维掺量的增加(X3→X2→X1)，混凝土的渗透高度减小，纤维混凝土抗渗性能增强。聚丙烯纤维混凝土和素混凝土抗渗性能试验结果表明；纤维含量为0.5、0.7、1.0㎏/m3的聚丙烯纤维混凝土抗渗能力分别比普通混凝土提高64％、73％和75％。由于以上数据分析可知，聚丙烯纤维可以大提高混凝土抗裂、抗渗能力，作为混凝土本体刚性自防水的效果显著。
四、工程应用实践
霍林郭勒市污水厂污水沉淀池防水防渗应用。该工程单体直径60米，深6米，地上2米，地下4米，池壁厚300，C30砼。原设计上没有只是按普通抗渗设计考虑的。考虑以往类似工程的缺陷，和附近的地下水不能污染特殊要求。并结合一期污水沉淀池的实际防水抗渗能力差不够理想的原因，决定加强新建污水池的防水抗渗的能力。通过经济技术指标和施工工艺的可操作性，选用聚丙烯纤维掺入混凝土来达到防水抗渗的目的。根据一些参考工程数据，对纤维掺量选定为0.7kg/m3。为确保工程质量制订了严格的施工方案，如派专人将聚丙烯纤均匀地撒筒内，送入机搅拌均匀后再加水进行搅拌，采用按正常搅拌时间的1.5倍搅拌，使纤维在混凝土中分散均匀。针对聚丙烯纤维混凝土较为粘稠，在插入式振捣器振捣时的穴坑复平时间较长，适当加强收面。对纤维混凝土第一次浇筑要进行开盘鉴定，检验满足配比后进行大面积浇筑。在整个混凝土浇筑中，自由下落高度控制在2米内，并适当加强振捣频率，根据实际需要的参考数据分阶段分组留出试块以便检测。提前记录天气情况控制好收浆时间和专人进行养护等。
本工程聚丙烯纤维(长度15～20mm)，加入适量高效减水剂，达到较好的防水抗渗效果。28天后检查和竣工验收检查都没有发现裂缝，28d抗压强度高出普通混凝土的试配强度，经过二年的使用池壁没有发现渗漏的痕迹，池底留设的观测点处观察也没发现渗出现象。可见在混凝土材料中适量掺入聚丙烯纤维是一种防水抗渗可操作性强的工艺，是实现混凝土本体抗渗的有效途径。
结束语
聚丙烯纤维适合采用先掺或后掺工艺法添加到混凝土中，容易在混凝土中混合均匀，对施工工艺无特殊要求。与普通混凝土比性能得到明显提高。掺加改性聚丙烯纤维的混凝土表面光滑、无裂纹，抗渗性、抗冻性明显提高。工程实践证明，纤维混凝土不仅抗渗、抗冻性能增强，其韧性等其他性能也都有所改善，尤其适用于刚性防水混凝土、大体积混凝土，具有明显的技术、经济优势。在工程实践中，针对性的根据结构本体功能特性采用小掺量聚丙烯纤维混凝土配以适当的外加剂，并解决好设计方法、施工技术等，不仅是提高结构防水抗渗的有效方法也是提高混凝土结构综合性能的有效途径。
参考文献：
1、改性聚丙烯纤维在混凝土的应用与研究， 《混凝土》2000年03期 赵晶, 赵亚丁，张桂敏，
2、聚丙烯纤维混凝土的防水性能及其应用，《新型建筑材料》2000年02期 朱江
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