聚丙烯網(wǎng)狀纖維對噴射混凝土的改良應(yīng)用

1、聚丙烯網(wǎng)狀纖維對噴射混凝土的改良應(yīng)用    摘要：聚丙烯短切網(wǎng)狀纖維應(yīng)用于噴射混凝土，可較大程度地改善后者理化性能，增強其使用功能，降低施工回彈率，具有良好的應(yīng)用價值和綜合效益    關(guān)鍵詞：聚丙烯短切網(wǎng)狀纖維；噴射混凝土；理化性能；改善加強；施工應(yīng)用 1.噴射混凝土的固有缺陷噴射混凝土是指使用混凝土噴射機通過輸料管將混凝土輸送到噴槍噴嘴，利用壓縮空氣將混凝土高速噴射到受噴面并黏結(jié)至一定厚度形成構(gòu)筑體，噴氣壓力同時起到壓縮材料的作用。由于噴射混凝土施工時噴射方向調(diào)節(jié)自由度大，而且具有施工速度快、節(jié)省模板、縮短施工周

2、期的特點，特別適于頂部狹窄空間及一些復(fù)雜形狀和特殊環(huán)境要求的施工面上進(jìn)行操作，因此在隧道、涵洞、防水墻、污水處理設(shè)施、支護加固設(shè)施等工程中被廣泛采用。但由于噴射混凝土自身的工藝特點，其在施工中會產(chǎn)生一定數(shù)量的回彈料，形成損耗，而且污染環(huán)境；從結(jié)構(gòu)構(gòu)造的角度講，噴射混凝土在形成時往往達(dá)不到經(jīng)過良好振搗澆筑混凝土的均勻密實程度，而且噴射混凝土所要求的原材料配比的特殊性（水泥用量偏高；外加劑種類多、用量大）以及噴射施工操作質(zhì)量較普通混凝土施工不易控制，導(dǎo)致噴射混凝土在一些理化性能（主要為力學(xué)強度、抗?jié)B能力、耐久性等）方面表現(xiàn)出質(zhì)量保證的不穩(wěn)定性，尤其是抗?jié)B能力的不足和減弱，經(jīng)常成為對抗水侵蝕能力有嚴(yán)

3、格要求建設(shè)項目（如隧道等地下工程）的主要質(zhì)量缺陷和隱患。如何在進(jìn)一步降低回彈率，減少損耗的同時獲得理化性能更佳的噴射混凝土，這是人們對噴射混凝土進(jìn)行應(yīng)用研究的重要課題。從實際施工應(yīng)用的角度出發(fā)，采用摻加聚丙烯短切纖維的方法是目前解決噴射混凝土上述問題的較理想途徑。2.聚丙烯網(wǎng)狀纖維在噴射混凝土中的施工應(yīng)用在拌制混凝土?xí)r，摻入具有足夠單絲強度的適量短切纖維（長度范圍：1525mm），使之在混凝土中三維亂向均勻分布，形成立體網(wǎng)狀纖維混凝土結(jié)構(gòu)。充分的研究分析已經(jīng)證明，該纖維混凝土結(jié)構(gòu)與普通混凝土相比，有以下主要幾點改變：（1）由于纖維阻裂增韌效應(yīng)，結(jié)構(gòu)內(nèi)早期原生裂縫的發(fā)生與發(fā)展大為減少，微觀結(jié)構(gòu)得

4、到改善加強；（2）理化性能得以增強，特別是抗沖耐磨強度、抗折強度和抗?jié)B能力等方面有較大程度提高；（3）纖維混凝土在施工過程中塌落度及流動性將有所減小，黏結(jié)能力增加。而以上差別正是我們對施工應(yīng)用中噴射混凝土期望的改進(jìn)之處：理化性能的改善可以提高噴射混凝土的質(zhì)量可靠性，增強結(jié)構(gòu)的使用功能，特別是抗?jié)B能力的提高更是有助于解決目前較為迫切的地下工程防水問題，塌落度、流動性的減小和黏結(jié)能力的增加，可以減少回彈料產(chǎn)生，提高原材料的利用率。因此，合理地?fù)郊舆m量短切纖維是能夠在很大程度上克服噴射混凝土的固有缺陷，提高其應(yīng)用價值的。在可供選擇的纖維中，聚丙烯纖維具有重量輕、易于施工、無化學(xué)毒害性、攪拌后分散均勻

5、的特點，較鋼纖維施工安全便捷、較玻璃纖維耐強堿環(huán)境腐蝕，綜合理化指標(biāo)最為適宜。聚丙烯網(wǎng)狀纖維是以聚丙烯為原料加工制造而成，其外觀為多根纖維單絲相互交連而成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在網(wǎng)狀纖維投入到混凝土之后的攪拌過程中，纖維間的橫向連接在原料的相互揉搓和摩擦作用下破壞形成纖維單絲，進(jìn)而均布分散于結(jié)構(gòu)內(nèi)，是較理想的纖維增強材料。通過大量的對比性試驗及分析，綜合考慮使用效果、經(jīng)濟合理等因素，我們認(rèn)為常規(guī)噴射混凝土工程施工中聚丙烯網(wǎng)狀纖維的最佳摻量為0.6kg/m3，最佳長度為20mm。在工程實踐中，對于聚丙烯纖維噴射混凝土施工方法及應(yīng)用效果總結(jié)了以下幾點經(jīng)驗：（1）施工工藝及配合比設(shè)計可按照普通噴射混凝土進(jìn)行，

6、無需再進(jìn)行改變。（2）聚丙烯網(wǎng)狀纖維應(yīng)在拌料前進(jìn)行摻加，并增加攪拌時間11.5min，以促使其分布均勻。（3）在聚丙烯網(wǎng)狀纖維最佳摻量下，噴射混凝土凝結(jié)時間大為提前，速凝劑用量減少4060，初、終凝時間即可滿足施工要求，早期強度符合規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。同時由于纖維有效遏制了混凝土早期（凝結(jié)前后）塑性開裂的發(fā)生發(fā)展，防水劑無需摻加即可達(dá)到S8抗?jié)B等級。這些外加劑用量的減少，利于結(jié)構(gòu)的材料化學(xué)穩(wěn)定性。（4）最佳摻量下，回彈率可由普通噴射混凝土的1630下降至611。（5）同環(huán)境條件下，最佳摻量聚丙烯纖維噴射混凝土比普通噴射混凝土28d抗壓強度提高37，抗折強度提高815，抗?jié)B能力提高1525。3.應(yīng)用效果分

7、析對比以石家莊市某地下電力隧道為例，設(shè)計為鋼筋骨架噴射C30混凝土結(jié)構(gòu)，位于地下1012m，途經(jīng)多條給、排水管道下方，抗?jié)B等級S8。以該隧道穿越管道密集區(qū)域100m為試驗段，采用聚丙烯纖維噴射混凝土（長度20mm聚丙烯網(wǎng)狀纖維，摻量0.6kg/m3）,其余按照普通噴射混凝土施工，作為對比段?，F(xiàn)將各項指標(biāo)分析對比如下：（1）施工周期：雖然試驗段在拌料時比對比段增加了少量攪拌時間，但回彈率的降低大大縮短了現(xiàn)場處理及繼續(xù)供料所耗用的時間，從整體施工周期測算，同等工作量試驗段比對比段節(jié)省時間12%。（2）工程質(zhì)量：完工后，整體工程各項指標(biāo)均滿足驗收要求。經(jīng)運行使用2年后，在工程回訪中發(fā)現(xiàn)試驗段觀感質(zhì)量

8、明顯優(yōu)于對比段（主要表現(xiàn)為表面可見滲水點方面），經(jīng)現(xiàn)場測算，試驗段滲水點面積僅相當(dāng)于對比段的40%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足工程使用要求。(3)成本造價：由于在施工中，試驗段經(jīng)現(xiàn)場充分論證后決定：速凝劑摻量減少40，防水劑取消摻加。加之摻加聚丙烯網(wǎng)狀纖維后回彈率大幅下降，較對比段所節(jié)省的工程成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于摻加聚丙烯網(wǎng)狀纖維增加的費用。經(jīng)工程決算，試驗段單位工程量造價成本較對比段下降11%。4.結(jié)束語結(jié)合實際使用情況，可以看出聚丙烯纖維噴射混凝土目前具有良好的應(yīng)用價值和綜合效益。隨著我國工程建設(shè)行業(yè)現(xiàn)代化和專業(yè)化程度的不斷提高，噴射混凝土作為一種獨特的混凝土施工方法，必將出現(xiàn)更多的新材料、新技術(shù)。參考文獻(xiàn)：1 黃承逵.纖維混凝土結(jié)構(gòu).北京：機械工業(yè)出版社，2004.2 孫家瑛，陸斌，欒峰.網(wǎng)狀聚丙烯纖維對混凝土滲透性影響研究.混凝土，2000（5）：46-