聚丙烯纖維混凝土在橋梁預(yù)制梁板中的應(yīng)用

梁海區(qū)

摘? 要：該文針對某公路跨紅水河大橋加固維修工程需要，進(jìn)行了聚丙烯纖維抑制混凝土開裂的試驗(yàn)，并應(yīng)用于項(xiàng)目中。經(jīng)試驗(yàn)工程實(shí)踐證明，從配合比試驗(yàn)可以得出聚丙烯纖維摻量為水泥用量的0.3%～0.5%kg/m3，對混凝土的強(qiáng)度影響不大;添加聚丙烯纖維可以大幅度地提高混凝土的抗裂性，對混凝土的抗裂性是非常顯著的。

關(guān)鍵詞：聚丙烯纖維混凝土? 橋梁維修? 應(yīng)用效果

中圖分類號：TQ342? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2019）03（b）-0049-02

在工程項(xiàng)目中，裂縫是常見的混凝土病害，為了避免或者減少裂縫，提高混凝土耐久性，國內(nèi)外大量研究發(fā)現(xiàn)，在道路橋梁中使用聚丙烯纖維混凝土，可以有效抑制路面裂縫的產(chǎn)生與發(fā)展，有助于降低硬化混凝土的干縮，提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而延長道路橋梁的服役壽命。

1? 工程概況及問題提出

該文以某公路跨紅水河大橋加固維修工程為例，該橋橋梁全長357.28m，橋面全寬12.5m，橋跨組合為3×96.0m，3跨均為鋼筋混凝土箱形拱橋。橋面采用預(yù)制梁結(jié)構(gòu)，在制梁廠澆筑、養(yǎng)護(hù)、張拉完畢后，驗(yàn)收合格的梁面再吊運(yùn)到橋墩上拼裝，橋面鋪裝層為瀝青表處，左右兩側(cè)設(shè)人行道，護(hù)欄為鋼筋混凝土護(hù)欄。

在項(xiàng)目施工的前半段，由于設(shè)計(jì)單位沒有明確要求所使用的混凝土是否需要添加聚丙烯纖維，出于成本和施工便利性考慮，施工單位使用的是普通C45混凝土，但在應(yīng)用中，未摻加纖維的混凝土澆筑的140幅橋梁板前后有40幅出現(xiàn)了不同程度的裂縫。為了保證混凝土和橋梁質(zhì)量，經(jīng)設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理和商品混凝土企業(yè)多次技術(shù)溝通和交底，建議使用的混凝土由普通C45改為C45纖維混凝土。

2? 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及施工效果

2.1 原材料

（1）水泥：廣西魚峰牌P·O 42.5，其物理性能指標(biāo)見表1。

（2）礦粉：柳州市強(qiáng)實(shí)科技有限公司S95級礦粉，其技術(shù)性能指標(biāo)見表2。

（3）粉煤灰：廣西來賓電廠Ⅱ級粉煤灰，其技術(shù)性能指標(biāo)見表3。

（4）細(xì)集料：廣西都安石灰石Ⅱ類機(jī)制砂，細(xì)度模數(shù)2.9，石粉含量8.9%，泥塊含量為0。

（5）粗集料：廣西都安5～31.5mm連續(xù)級配石灰石碎石，針片狀含量3.5%，壓碎指標(biāo)7.5，含泥量為0，泥塊含量為0。

（6）減水劑：江蘇蘇博特新型材料股份有限公司生產(chǎn)的PCA?聚羧酸高性能減水劑（緩凝型），減水率為26%，含固量8.8%，緩凝時(shí)間充足，適應(yīng)性好。

（7）聚丙烯纖維：使用的摻聚丙烯纖維，廠家建議摻量為水泥用量的0.3%～0.5%。

（8）水：自來水。

2.2 配合比設(shè)計(jì)

根據(jù)項(xiàng)目要求，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級為C45，坍落度為170±20mm，計(jì)算試配確定普通混凝土配合比。其中水泥28d強(qiáng)度46.0MPa;粉煤灰摻量10%，影響系數(shù)0.90;礦粉摻量16%，影響系數(shù)0.96;外加劑摻量2.80%，減水率26%，含固量8.8%;砂率45%;根據(jù)聚丙烯纖維使用說明書，摻量為水泥用量的0.3%～0.5%，即9.36～1.56kg/m3，此文選擇聚丙烯纖參量為1kg/m3進(jìn)行試驗(yàn)。

一般來說，普通的混凝土攪拌時(shí)間為3min左右，聚丙烯纖維混凝土的時(shí)間要久一點(diǎn)，大約攪拌4min。除了控制攪拌時(shí)間外，坍落度等性能指標(biāo)也是在攪拌時(shí)需要重點(diǎn)考慮的。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.3.1 工作性能

添加聚丙烯纖維之前，混凝土坍落度為175mm，添加之后減小了10mm，變成165mm。添加之后，纖維在混凝土中形成了空間的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而一定程度上制約了混凝土的流動性;但是，其保水性和粘聚性得到了加強(qiáng)，增加了抵抗泵送離析的性能。

2.3.2 抗壓強(qiáng)度

此試驗(yàn)著重分析了使用聚丙烯纖維前后的混凝土抗壓強(qiáng)度的對比。7d齡期的聚丙烯纖維混凝土和未摻加纖維素的混凝土相比，抗壓強(qiáng)度幾乎并未有所提高，標(biāo)準(zhǔn)差差別不大;而28d齡期的聚丙烯纖維混凝土強(qiáng)度，卻比未摻加聚丙烯纖維混凝土的強(qiáng)度有所降低，降低了大約1.69%，不過其強(qiáng)度仍然滿足該工程的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，可以保證工程的正常使用，添加纖維比不添加纖維的標(biāo)準(zhǔn)差小1.29%，混凝土穩(wěn)定性更好、強(qiáng)度更加均勻，對耐久性更好。

2.3.3 抗裂性能

添加聚丙烯纖維主要是為了增強(qiáng)混凝的抗裂性和韌性，在應(yīng)用中，未摻加纖維的混凝土澆筑的140幅橋梁板前后有40幅出現(xiàn)了不同程度的裂縫;之后聚丙烯纖維混凝土澆筑的320幅橋梁板則完好無損，初期和后期都未出現(xiàn)裂縫。在混凝土中加入適量的聚丙烯纖維，大量工程實(shí)踐證明其有效地抑制了混凝土裂縫的成型與發(fā)展，主要是因?yàn)榫郾├w維與水泥基集料有很強(qiáng)的結(jié)合力，在混凝土內(nèi)部呈高度均勻的亂象分布狀態(tài)，從而形成一種有效的二級加強(qiáng)體系，有效地增強(qiáng)混凝土的韌性。

3? 結(jié)語

從配合比試驗(yàn)可以得出，聚丙烯纖維摻量為水泥用量的0.3%～0.5%kg/m3，對混凝土的強(qiáng)度影響不大;從施工效果分析，添加纖維之后，所有的預(yù)制梁都沒有出現(xiàn)混凝土裂縫，說明添加聚丙烯纖維可以大幅度地提高混凝土的抗裂性，有效減少裂縫的形成與發(fā)展。

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