超早強聚丙烯纖維混凝土的研究與應用

朱琳 亓勇 李雷

摘要：超早強聚丙烯纖維混凝土是一種新型建筑施工材料，具有早期強度高，節(jié)約水泥，能有效減少混凝土早期收縮裂縫和宏觀裂縫，提高混凝土的抗拉強度和韌性，并滿足一定抗?jié)B標準。

關鍵詞：超早強 聚丙烯纖維 收縮裂縫 抗?jié)B

1、前言

1500寬帶生產線自2005年投入以來，一直沿用將軋制層冷段回收水與軋制回收水一并回收到吸水池，再對水池內的回收水按照生產工藝要求進行二次處理。軋制回收水和層冷段回收水的渾濁度和雜質種類、元素含量各不相同，但是兩種回收水共用同一水池，導致了對回收水的工藝處理難度有所增加，水處理過程的輔助費用也無法降低。為進一步控制運行成本，計劃利用大修時間將該水池中間增設隔墻，對回收水進行分類處理。

2、改造施工方案的確定

在2010年1500寬帶大修中，計劃對該吸水池進行二次改造，對原有吸水池加平分混凝土隔斷墻，將層冷段回收水和軋制回收水進行強制分離。該隔斷墻長15米，高5.6米，墻厚0.4米，施工時間4天，拋除池底清淤、立柱、支模1天，混凝土澆筑硬化時間只剩3天，普通混凝土即使加入常用早強劑3天的硬化時間也只能具備標準強度的50%—60%,正常溫度、濕度下需7—10天才能達到標準強度的80%—90%，無法滿足3天后需注水使用的要求。

針對工期緊張，另需滿足一定的抗?jié)B標準的要求，加普通早強劑的混凝土將會直接影響寬帶大修的原定試車時間，也將影響寬帶年度大修的原定進度，影響生產，造成不必要的經濟損失。因此，經多方面考察、分析，擬采用超早強聚丙烯纖維混凝土作為施工材料。

3、超早強聚丙烯纖維混凝土的特點

隨著我國建筑業(yè)的飛速發(fā)展，各界普遍重視如何縮短工期的問題。工程進度主要受混凝土強度發(fā)展的制約，混凝土強度未達到一定值，是沒法繼續(xù)施工的，從而使工程進度受到限制；或需要大量模板投入，造成材料的浪費。所謂超早強聚丙烯纖維混凝土，就是在混凝土拌合料中加入超早強劑和聚丙烯纖維，在加快混凝土快速凝結的同時盡可能避免內應力裂縫，滿足提前拆模、抗?jié)B、抗凍的目的。按照早強水泥的有關強度評定方法來定義超早強混凝土，就是混凝土一天強度達到設計強度等級的5O％左右，3天強度達到混凝土設計強度等級的90%—100% ，這樣就使混凝土強度的成熟期從28天縮短到3天，工程進度成倍提高，模板投入量大大減少目前，國內外一般在搶修工程中采用快硬混凝土。這種水泥強度發(fā)展較快，3天就可達到混凝土設計強度，而如果使用一般水泥(即硅酸鹽類水泥)，即使加入早強劑，其1—3天強度也無法達到。

聚丙烯纖維在混凝土中的應用始于20世紀60年代美國的軍事工程， 20世紀90年代初，在美國本土生產、能夠用于纖維混凝土的有機纖維通過商業(yè)渠道流入中國，成為纖維混凝土在中國應用的契機。目前，已被廣泛應用于混凝土工程與加固修復工程。與鋼纖維、玻璃纖維、碳纖維相同，合成纖維可有效的控制由混凝土內應力產生的裂縫，使混凝土早期收縮裂縫減少50%—90%，顯著提高混凝土的抗?jié)B性和耐久性，使混凝土內鋼筋銹蝕時間推遲2.5倍，除抗裂外，合成纖維尚能提高混凝土的粘聚性和抗碎裂性。研究表明，若在混凝土中摻加體積率為0.1%—0.3%的聚丙烯纖維時，可使混凝土的塑性收縮減少12%—25%。

3.1混凝土超早強劑的特點

（1）能顯著改善混凝土和易性，明顯提高混凝土早期強度，3天可達到混凝土設計強度的9O—100%以上，可大幅度縮短施工周期。

（2）摻入超早強劑后，可使混凝土拆摸時問大大提前，2天即可拆模，加快了模板的周轉。

（3）適用范圍廣，對市場上所有的水泥品種都適用。并且摻入外加劑后，可配制普通強度等級和高強混凝土。

（4）具有減水作用，在保持原混凝土拌合物的坍落度不變的情況下，可減水12—20%。

（5）摻入超早強劑后，在保持原混凝土拌合物的坍落度和強度不變的情況下，可節(jié)約水泥1O—20%。

3.2聚丙烯合成纖維的作用

（1）有效減少混凝土早期塑性收縮裂縫50%—90%；

（2）有助于早期強度的提升；

（3）提高混凝土的抗拉強度和韌性；

（4）增強混凝土抵抗摩擦和疲勞荷載的能力；

（5）增強混凝土的抗?jié)B性和抗凍性，減少鋼筋的銹蝕。

從上表看出，混凝土強度等級在C20—C5O之間，摻入超早強劑后，其1天強度增長率在40%—50%范圍內，3天混凝土強度增長率為90%上，符合超早強混凝土的強度要求．因此，不論哪個強度等級混凝土摻入超早強劑和聚丙烯纖維，都可以達到超早強的效果。

5、結束語

采用超早強聚丙烯纖維混凝土施工，在確保施工質量要求的前提下可明顯縮短工期，混凝土后期硬化強度增長穩(wěn)定，無宏觀裂縫。對工期有特殊要求的部位和工程，在施工的進度控制和質量控制上較其他早強添加劑的混凝土有明顯的優(yōu)勢。

超早強聚丙烯纖維混凝土作為一種穩(wěn)定性高、耐久性好的材料，滿足早期強度要求的同時可減少因內部水化熱導致的結構裂縫，達到一定的抗?jié)B要求，在混凝土搶修工程中得到較為廣泛的應用。

注：文章內所有公式及圖表請以PDF形式查看。