大跨度超长结构聚丙烯纤维混凝土施工工法

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1、大跨度超长结构聚丙烯纤维混凝土施工工法一、前言混凝土材料是目前世界上应用最广泛的人造建筑材料，但混凝土因脆性而容易产生裂缝是其固有的弱点，普通高强混凝土其抗拉强度远远低于抗压强度，而易发生脆性破坏，影响了工程的使用寿命。随着我国城市建设的高速发展，建筑技术的不断革新，高层建筑、高架路桥、地铁交通等都对混凝土的性能提出了诸如：高抗拉抗压、高韧性、高抗渗、阻裂、易于施工等更高的要求，于是在改造混凝土的过程中，纤维增强混凝土应运而生。研究成果和工程经验证明，聚丙烯纤维能减少和防止混凝土在塑性和初期硬化阶段的收缩裂缝产生，

2、从而提高防渗、抗冻、抗冲磨等性能。聚丙烯纤维混凝土工程中广泛的应用前景。二、工法特点2.1该工法是在施工西安咸阳国际机场二期扩建工程T3A航站楼工程的基础上总结编写的。具有实用性强、涉及面广等特点。2.2本工法工艺环节多但工艺简单、易掌握兼顾成本及长短期效益。2.3本工法生产质量控制严格、产品性能稳定。2.4纤维砼配制便易，经济效益明显、易推广。2.5纤维砼分散性好，握裹力高；乱向分布，次要加强；物理加筋，抗裂补强；抗磁防锈、防腐耐碱；无毒无味，安全性高。三、适用范围本工法应用于大跨度或超长结构现浇混凝土工程，可有

3、效防止早期开裂，提高构件的韧性，增强抗冲击和抗震能力。四、工艺原理从微观的角度来看，任何密实的混凝土都存在微裂缝。无论是由于何种原因引起混凝土产生破坏，其最终均表现为出现裂缝。因此，聚丙烯纤维的阻裂机理是聚丙烯纤维在混凝土结构中作用机理的重要方面。要提高混凝土的抗裂能力，可适当增配构造钢筋，但这种方法只是对抵抗由于外荷载应力引起的裂缝有效，而对于由变形引起的裂缝，尤其是塑性收缩裂缝，单靠配构造钢筋是难以奏效的，因为，钢筋难以细密分布，而聚丙烯则可弥补这方面的不足，当在混凝土中掺入适量的聚丙烯纤维后，由于聚丙烯纤维与

4、水泥基集料有极强的结合力，可以迅速而轻易地与混凝土材料混合，分布均匀而细密。混凝土的塑性收缩一般发生在混凝土浇筑后2～10h，其收缩的大小约为水泥绝对体积的1％，一是由于混凝土此时出现泌水和水分急剧蒸发，引起失水收缩；二是由于泌水和混凝土内不同颗粒的不均匀沉降，使混凝土与钢筋之间，骨粒与胶结材料之间发生不均匀沉缩变形。混凝土的表面在要材料硬化前失水收缩引起拉应力，内部的变形由于骨料和钢筋的约束也会产生拉应力，同时，混凝土的早期抗拉强度达不到混凝土收缩所产生的应力，因而出现不可恢复的塑性收缩裂缝。混凝土停止养护后，还

5、会由于干燥失水产生干燥收缩，温度下降产生冷缩，碳化产生碳化收缩等变形，这些变形若不加以控制，超过混凝土的极限变形，混凝土就会开裂。另外，混凝土在承受载荷时，其内部也会引发许多裂缝。在现实工程中，混凝土的现实状态是有缺陷状态，混凝土结构内部存在不同尺度的微裂缝，这些微裂缝对混凝土抗折强度的影响远大于抗压强度。在水泥混凝土中掺人聚丙烯纤维后，与未掺纤维相比有以下不同：（1）由于表层材料中存在纤维，使其失水面积有所减少，水分迁移转为因难，从而使毛细管失水收缩形成的毛细管张力有所减少；（2）聚丙烯纤维在混凝土砂浆中乱向分布

6、形成大大有助于削弱混凝土的塑性收缩，收缩的能量被分散到每立方米数千万条具有高抗拉强度而弹性模量相对较低的纤维单丝上，从而极为有效地增加了混凝土的韧性，抑制了混凝土微细裂缝的产生和发展；（3）无数纤维形成了支撑体系，有效地保证了均匀泌水，阻碍沉降裂缝的产生；（4）低弹性模量的聚丙烯纤维相对于塑性浆体成为了高弹性模量的材料，依靠纤维材料与水泥浆之间的界面吸附加粘结力，机械齿合力等，增加了材料抵抗开裂的塑性抗拉强度，从而使失水收缩产生的应力小于材料塑性抗拉强度，材料表面的开裂状况得以减轻，甚至消失；（5）聚丙烯纤维以单位

7、体积内较大的数量均匀分布于混凝土内部，由收缩变形引起的微裂缝在产生的过程中，必然遭遇纤维的阻挡，消耗了能量，难以进一步发展；（6）当裂缝出现后，聚丙烯纤维使裂缝尖端的发展受到限制，裂缝只能绕过纤维或把纤维拉断来继续发展，这就需要消耗巨大的能量来克服纤维对裂缝发展的限制作用。聚丙烯纤维相当于提高了混凝土的抗拉强度，同时钝化了原生裂缝尖端的应力集中；（7）聚丙烯纤维在混凝土结构形成的过程中，能减少混凝土内部存在的不同尺寸的微裂缝，并使裂缝的尺度变小。五、聚丙烯纤维混凝土的性能5.1力学性能及疲劳性能聚丙烯纤维混凝土比普

8、通混凝土的抗冲击能力提高1倍，柔韧性提高40％。当聚丙烯纤维掺率在0．5％o≤pf≤1％o范围时，纤维掺量的变化对静力弹性模量没有太大的影响，但疲劳变形模量则随着掺率增大而增大。纤维含量在l％～2％的聚丙烯纤维混凝土抗弯强度是普通混凝土的18～23倍。聚丙烯纤维的掺入有效提高混凝土的冲击韧性、初裂后继续吸收冲击能的能力和延长混凝土的疲劳寿命、提高混凝土在疲劳