聚丙烯纖維網(wǎng)混凝土橋面鋪裝的性能研究

韋志鵬 段振東 虞凌超

（1、浙江登峰交通集團有限公司，浙江 杭州 311201 2、杭州市蕭山區(qū)交通規(guī)劃設(shè)計研究院，浙江 杭州 3100003、杭州蕭山城市建設(shè)發(fā)展有限公司，浙江 杭州 310000）

近年來，隨著交通和建筑等行業(yè)的飛速發(fā)展，合成纖維作為次級增強材料在混凝土工程中的應(yīng)用日益增多。常用的合成纖維有:聚丙烯P(P)纖維、聚乙烯(PE)纖維、聚酞胺(尼龍，AP)纖維、聚丙烯睛(睛綸，PAN)纖維、聚酷(滌綸，PET)纖維、聚乙烯醇(維綸，PV 戶)纖維等等。其中，由PP和PE等烯烴單體的均聚物或共聚物制成的纖維統(tǒng)稱為聚烯烴(polyolefin)纖維。同其它聚合物纖維相比，聚烯烴纖維(特別是聚丙烯纖維)具有耐化學(xué)腐蝕、濕強度高、可加工性好、質(zhì)輕、蠕變收縮小、價格低廉和在低摻量下對混凝土的抗裂、增韌效果顯著等優(yōu)良的技術(shù)經(jīng)濟效能。

1 纖維混凝土配合比設(shè)計特點

纖維混凝土配合比設(shè)計與普通混凝上有諸多共同之處，即滿足強度、工作性和耐久性的要求，故普通混凝土配合比設(shè)計規(guī)程仍可參照使用，但纖維混凝土的配合比設(shè)計有其獨特之處。

1.1 纖維混凝土配合比設(shè)計應(yīng)同時滿足抗壓與抗拉(或抗彎)兩項力學(xué)性能指標的要求，可采用依據(jù)抗壓強度計算水灰比(W/C)，依據(jù)抗拉或抗彎強度計算纖維體積率 (Vf)的雙控方法。

1.2 纖維在混凝土中交叉與搭接，對流動性產(chǎn)生了很大阻力，稠度顯著增加，但往往很干硬的纖維混凝土經(jīng)振動后破壞了纖維交叉搭接的結(jié)構(gòu)，工作性會變良好。因此若摻加纖維后混凝土很干硬，就要用維勃稠度來測定其工作性。

1.3 纖維混凝土原材料與基體強度等級的選擇與普通混凝土有不同的要求:混凝土基體強度最好不小于C30；如前所述粗集料最大粒徑Dmax不能大于20mm，應(yīng)為纖維長度的 1/2～2/3，常選 Dmax、為 15～20mm；含砂率要高，一般為45%～50%，高強混凝土可適當降低；應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)減水劑，對抗凍性要求高的可適量摻加引氣劑；為改善纖維混凝土性能可摻入適量礦物外摻料(如硅灰、粉煤灰、磨細礦渣)、有機聚合物及二者混合物。

2 纖維混凝土配合比設(shè)計要點

纖維混凝上配合比主要通過設(shè)計計算，參照已有資料，通過試配確定。水灰比按抗壓強度設(shè)計，仍用水灰比定則，但需注意W/C不能大于0.5，因WC/太高，影響纖維一水泥基界面粘結(jié)和增強效果。水泥用量一般為每立方米混凝土不少于36Okg，當纖維體積率增大時，或基體強度提高時，為保證良好的工作性，除提高砂率外可相應(yīng)提高水泥用量。

3 配合比設(shè)計方案

按強度等級C40、坍落度30mm～50mm、砂率39%設(shè)計普通防水混凝土作為基準混凝土，HSP高效減水劑的摻量采用水泥用量的1%，聚丙烯纖維網(wǎng)采用0.45kg/m3、0.9kg/m3、1.35kg/m3三種摻量。具體配合比方案見表l。

?

4 聚丙烯纖維網(wǎng)混凝土的路用性能

4.1 工作性

摻聚丙烯纖維網(wǎng)后拌合物的流動性尚能用坍落度法測定，故本次工作性測定用坍落度法。摻入1%HSP后，混凝土的和易性明顯變好，減水率達巧%。這是由于HSP摻入混凝土后，產(chǎn)生了吸附、分散、潤濕和潤滑的作用之故；聚丙烯纖維網(wǎng)的加入導(dǎo)致新拌混凝土坍落度減少，且有隨著纖維網(wǎng)摻量的增加流動性下降的趨勢。這主要是由于聚丙烯纖維網(wǎng)的網(wǎng)絲很細，因而纖維網(wǎng)的總表面積就較大，這樣大的表面會吸附一定的水泥漿，使拌和物變稠，流動性下降。同時，由于纖維之間相互搭接，阻礙了顆粒間的相對滑移，也會導(dǎo)致拌和物流動性下降。

4.2 強度

摻HSP高效減水劑的防水混凝土的強度均比普通防水混凝土有明顯提高，抗折強度28天提高6.1%，抗壓強度7天提高9.7%，28天提高8.1%。這是由于HSP高效減水劑的加入，使混凝土的水灰比下降，從而使水泥石內(nèi)部孔隙率明顯減少，結(jié)構(gòu)更為致密，因而強度和耐磨性顯著提高。

4.3 收縮性

聚丙烯纖維網(wǎng)混凝土和摻ISIP高效減水劑的防水混凝土在各齡期的收縮率均比普通防水混凝土減小。普通防水混凝土6個月齡期的收縮率分別是其14d齡期的.202倍、28d齡期的1.41倍、45d齡期的1.09倍。摻HSP高效減水劑的防水混凝土6個月齡期的收縮率分別是其14d齡期的1.86倍、28d齡期的1.36倍、45d齡期的1.11倍，說明HSP高效減水劑的加入，使混凝土結(jié)構(gòu)更為致密，因而收縮性能得到改善;就聚丙烯纖維網(wǎng)混凝土而言F-1在6個月齡期的收縮率分別是其14d齡期的1.80倍、28d齡期的1.34倍、45d齡期的1.21倍；F-2在6個月齡期的收縮率分別是其14d齡期的1.64倍、28d齡期的1.25倍、45d齡期的1.17倍；F-3在6個月齡期的收縮率分別是其14d齡期的1.63倍、28d齡期的1.31倍、45d齡期的1.54倍?？梢娪捎诰郾├w維網(wǎng)的阻裂限縮作用，混凝土的收縮性能得到較大改善。

4.4 層間粘結(jié)性能

摻HSP高效減水劑的防水混凝土和聚丙烯纖維網(wǎng)混凝土的層間粘結(jié)強度均比普通防水混凝土明顯提高，其中摻HSP高效減水劑的防水混凝土提高幅度達17.1%，F(xiàn)-2提高幅度最大，達100%。而且聚丙烯纖維網(wǎng)混凝土的層間粘結(jié)強度有隨著纖維網(wǎng)摻量的增加而先增加后減少的發(fā)展趨勢，結(jié)果表明聚丙烯纖維網(wǎng)的最佳摻量為0.9kg/m3。這是由于HSP高效減水劑的加入，使混凝土的水灰比下降，從而使水泥石內(nèi)部孔隙率明顯減少，結(jié)構(gòu)更為致密，收縮值變小，由于收縮值的減小，可使層間粘結(jié)性能提高。由于纖維的限縮能力，纖維混凝土的收縮率下降，從而使混凝土層間粘結(jié)強度大幅提局。

4.5 耐磨性與杭滲性

摻HSP高效減水劑的防水混凝土的抗磨性與抗?jié)B性均比普通防水混凝土有所提高，其單位面積磨損量比普通防水混凝土減少7.6%，滲水高度比普通防水混凝土減少26.5%。這進一步證明HSP高效減水劑的加入，使混凝土的結(jié)構(gòu)更為致密，從而使層混凝土的抗磨性與抗?jié)B性提高。

4.6 彎曲韌性

摻HSP高效減水劑的防水混凝土的彎曲韌性比普通防水混凝土有所提高，其韌度增加34.6%；聚丙烯纖維網(wǎng)混凝土的彎曲韌性比普通防水混凝土明顯提高，且隨著纖維網(wǎng)摻量的增加而先增加后減少。其中F-2提高幅度最大，其韌性提高幅度達152%，而F-3因摻量高導(dǎo)致纖維分散性差、混凝土致密性下降，從而使韌性稍有下降。這充分說明適量纖維網(wǎng)的加入，可使混凝土的柔韌性得到明顯改善。

4.7 動載力學(xué)性能

聚丙烯纖維網(wǎng)混凝上的初裂次數(shù)和終裂次數(shù)均隨著纖維網(wǎng)摻量的增加而先增加后減少，且其抗沖擊性能均比普通防水混凝土明顯提高，其中F-2提高幅度最大，其初裂次數(shù)是普通防水混凝土C-1的5.4倍，終裂次數(shù)是普通防水混凝土的5.125倍，△N是普通防水混凝土的3倍?？梢娀炷疗屏亚坝捎诰郾├w維網(wǎng)有所拉長，承擔(dān)了部分破裂能量，從而使混凝土的柔韌性大幅提高，抗沖擊能力和抗彎曲疲勞性能大幅增加。

5 結(jié)束語

聚丙烯纖維網(wǎng)混凝土的抗折強度、抗壓強度、層間粘結(jié)強度均隨著纖維網(wǎng)摻量的增加而先增加后減少。其中F-2與C-1相比提高幅度最大，其抗折強度28d提高14.4%，抗壓強度7d提高1.9%，28d提高7.0%，層間粘結(jié)強度提高達100%。除抗?jié)B和收縮外，聚丙烯纖維網(wǎng)混凝土的路用性能均隨纖維摻量的增加而先變好后變差。分析表明聚丙烯纖維網(wǎng)在混凝土中的最佳摻量為0.9kg/m3。

[1]王學(xué)森等.聚丙烯纖維網(wǎng)混凝土基本力學(xué)性能研究[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2003，30(7):52-54.

[2]孫家瑛.聚丙烯纖維對高性能混凝土抗折強度、抗沖擊性能影響研究[J].混凝土，1999.

[3]徐至鈞.聚丙烯纖維在混凝土中的應(yīng)用[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2002，33(l):39-40.

[4]孫家瑛等.網(wǎng)狀聚丙烯纖維對混凝土滲透性影響研究[J].混凝土，2000,(5):46-48.

[5]王瑞敏，宋玉普，趙國藩等.混凝土的受壓疲勞性能研究[J].土木工程學(xué)報，1991,(4):38-47.