张洋
中国建筑第八工程局有限公司 四川成都 610000
摘要：本文根据聚丙烯纤维的特性，研究超长超宽筏板混凝土中掺入聚丙烯纤维来改善混凝土的整体施工性能、塑性收缩性能、抗压强度、抗渗性能，并进行混凝土的配合比试配和比例调整，得出试验结果同时改变混凝土各项性能指标；通过聚丙烯纤维混凝土在遂宁市宋瓷文化中心项目中的研究和应用，达到了预期的效果，取得了一定的经济效益，在超长、超宽混凝土结构中的应用前景可观。
关键词：聚丙烯纤维；混凝土；超长筏板；力学性能；试验
1 工程概况
遂宁市宋瓷文化中心项目位于遂宁市河东新区五彩缤纷路以东，锦台路以北D1-1-05地块内。总建筑面积121600 m2，其中地上总建筑面积74998㎡，地下总建筑面积46280㎡。项目集合了文化馆、档案馆、图书馆、博物馆、科技馆、城乡规划馆、党建党史馆、地方志馆、非遗传习展示中心以及青少年宫等公共功能，是未来遂宁市最富有朝气的文化综合体，如图1。
图1 宋瓷文化中心效果图
本项目为筏板和上下反柱墩复合基础，分为六个区域浇筑，混凝土标号为C40，抗渗等级为P8，总浇筑量约25000m³。
2 背景
遂宁市宋瓷文化中心项目地基基础采用筏板与上下反柱墩复合基础，长约245m，宽约162m，属于超长超宽混凝土结构；对于超长超宽混凝土，极易产生塑性收缩裂缝。为了在不改变混凝土的施工性能、抗压强度的基础上，减少甚至防止混凝土收缩裂缝的产生，我们采用向混凝土中加入外掺料的措施来实现。纵观国内外相关研究与实践应用，外掺料尤以硅粉、钢纤维及聚丙烯纤维最为恰当，考虑到聚丙烯纤维的价格优势，本文重点对超长超宽筏板聚丙烯纤维混凝土的配合比进行研究与实践应用。
3 聚丙烯纤维混凝土原材料
3.1 水泥：为台泥（重庆）水泥有限公司生产的P.O 42.5R普通硅酸盐水泥。经检验，该水泥在稠度、安定性、凝结时间、强度指标上均满足国标要求；如表1。
表1 水泥试验检测结果
3.2 集料：砂、石料性能指标如表2。
表2 砂、石料性能
3.3 外加剂：采用重庆三圣实业股份有限公司生产的PCA-R缓凝高性能减水剂，其性能指标如表3。
表3 PCA-R性能指标
3.4 粉煤灰：为遂宁鸿发建材有限责任公司生产的粉煤灰，经检验，符合Ⅱ级粉煤灰要求，如表4。
表4 粉煤灰性能检测
3.5 聚丙烯纤维：为成都垄达新材料有限公司生产产品。聚丙烯纤维（polypropylene fiber）是以丙烯聚合得到的等规聚丙烯为原料纺制而成的合成纤维，在我国的商品名为丙纶；聚丙烯纤维具有光泽好、手感柔软、悬垂性良好、密度小等特点；用作混凝土外掺料的聚丙烯纤维平均长度为12mm左右，其样品如图2所示；其它性能指标详表5。
图2 聚丙烯纤维样品
Figure.2 polypropylene fiber sample
表5 聚丙烯纤维性能检测
4 聚丙烯纤维不同掺量时混凝土性能试验
在聚丙烯纤维混凝土试配过程中，为比较聚丙烯纤维掺与不掺以及纤维不同掺量对混凝土性能的影响，现将纤维掺量分为0.0、0.6、0.9、1.2kg/m³4个等级；普通C40P8抗渗混凝土配合比为每方用量（kg）；水泥：362；细骨料：724；粗骨料：1044；粉煤灰：51；水：192；缓凝高性能减水剂：6.00；高效砼膨胀剂：37；我们在纤维不同掺量下分别进行塌落度测定、砼试件试压和砼抗渗等级检测，得出纤维不同掺量下的混凝土性能如表6。
表6 纤维不同掺量的砼性能指标
由上述试验方法得出的试验结果分析，我们可以得出聚丙烯纤维不同掺量对混凝土抗压强度、抗渗等级影响不大，但是对混凝土塌落度影响比较大。
5 纤维混凝土阻裂性能对比试验
纤维对混凝土阻裂效果试验，目前国内外都没有标准试验方法；本次试验我们采用美国Paul P.Kraai测定混凝土塑性收缩裂缝的试验方法。试验中将纤维混凝土和普通C40P8混凝土分别浇注于600×1000×50mm的木模中，木模底板与四侧衬塑料薄膜，以防止木膜吸水，离木模周边约20mm处固定20×20mm钢筋（φ8）网片，以形成对混凝土收缩变形的约束。浇注完成后不养护，立即以5m/s的风速吹向试件表面，加速试件表面水份蒸发，在相同条件下连续吹24h后，测定试件表面裂缝的长度和宽度。
在试验中发现，第一组试件中，同条件下风吹12h后，裂缝主要出现在四周设置钢筋的部位入木模四周：不掺纤维的混凝土裂缝长而粗，长31cm，宽0.05～0.15mm；纤维混凝土的裂缝细而短，且板面没有裂缝。第二组试验中将钢筋网片换成钢丝网片，以减少或防止因混凝土保护层不够而产生裂缝，由于改变了约束方法，这组试件的裂缝主要集中在板面上，纤维混凝土比不掺纤维混凝土约少50%。第三组试件中，同条件下风吹24h后，纤维混凝土试件表面没有裂缝，而不掺纤维混凝土试件表面有长4.8cm，宽0.15mm的裂缝，且细小裂缝明显可见。因此，聚丙烯纤维混凝土阻裂效果明显。
6 纤维混凝土配合比设计
从上述试验结果，可以得出在混凝土中掺入聚丙烯纤维对混凝土的抗压强度、抗渗等级影响不大，对砼的塌落度有较大的影响，但是对防止混凝土表面开裂效果显著；因此为了保证混凝土的塌落度在150～210mm，我们可以将混凝土水灰比作适当调整。综合考虑聚丙烯纤维混凝土的技术经济效益及现场实际情况，调整后配合比如表7。
表7 聚丙烯纤维混凝土配合比
上述配比情况下的聚丙烯纤维混凝土水胶比为0.39，砂率为41%，试配强度为48.2MPa，塌落度测定为192，抗渗等级为P8。
7 基础筏板浇筑应用效果
筏板基础浇筑总量约为25000m³，厚800mm，整个筏板超长超宽，且上、下反柱墩处属于大体积砼；若是普通C40P8砼进行浇筑，砼表面极易产生收缩裂缝。对于此次大方量混凝土浇筑，我们经过多次配比与检测试验，各项性能指标均达到设规范要求后，然后采用此配合比纤维混凝土进行现场实践应用。
筏板基础浇筑完成后，覆盖薄膜麻袋进行保温保温湿养护7-14天，拆除表面覆盖物后，项目质量人员对砼表面裂缝进行全面检测，发现混凝土表面无干缩裂缝，满足混凝土的各项性能指标及强度要求，还提高了筏板基础抗渗性能和砼表观质量（如图3）。
图3 基础筏板浇筑效果
Fig.3 pouring effect of raft foundation
8 结语
通过试验我们发现：对于超长超宽的筏板混凝土结构，我们采用在混凝土中加入聚丙纤维的措施。在混凝土质量上，可以使砼表面裂缝得到有效的控制，且很大程度地提高了砼表观质量和砼抗渗性能，从而延长了混凝土的寿命；在经济上，聚丙烯纤维与钢纤维、硅粉等材料相比较，价格低廉，可以降低施工成本；与传统混凝土相比较，还可以减少因修复砼表面裂缝而投入的人力、物力。因此，聚丙烯纤维混凝土在我国建筑行业有广泛的应用前景。
参考文献：
[1]中国建筑科学研究院.预拌混凝土：GB/T 14902-2012.北京：中国标准出版社，2012.
[2]中国建筑科学研究院.普通混凝土配合比设计规程：JGJ55-2011.北京：中国建筑工业出版社，2011.
[3]中国建材工业协会.水泥细度检测方法 筛选法：GB/T1345-2005.北京：中国标准出版社，2005.
论文作者:张洋
论文发表刊物:《建筑科技》2017年第18期
论文发表时间:2018/1/30
标签：混凝土论文; 裂缝论文; 聚丙烯纤维论文; 纤维论文; 遂宁市论文; 性能论文; 表面论文; 《建筑科技》2017年第18期论文;