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1、建材世界2014年第35卷S1doi:10.3963/j.issn.1674-6066.2014.S1.005湿喷聚酯纤维混凝土技术在黄溪隧道中的应用徐维(中铁十八局第三工程有限公司,涿州072750)摘要:改性聚酯纤维掺入到混凝土中,可有效阻止和减少混凝土早期塑性裂缝的产生,提高混凝土的力学性能。湿喷聚酯纤维混凝土的施工工艺,可以有效提高喷射混凝土的施工质量和改善喷射混凝土的施工环境。该文介绍了改性聚酯纤维的特点以及改性聚酯纤维改善混凝土的机理,并结合向莆铁路福建段XPFJ-1A标段内黄溪隧道工程,介绍了湿喷聚酯纤维混凝
2、土技术在黄溪隧道中的应用。关键词:隧道;聚酯纤维;混凝土;裂缝将合成纤维掺入到混凝土中,能够减少混凝土的原始缺陷,使得微、细观性能得以改善,早期抗裂能力增[1-2]强,抗渗性、抗冻融性等耐久性能得到明显改善。改性聚酯纤维用于喷射混凝土中,能形成更厚的喷射混凝土层,使施工进度加快,具有更高的粘稠性,喷射时能大幅度降低混凝土回弹,降低工程成本,能阻止收缩龟裂,避免喷射混凝土表面开裂、发生脱落、空鼓现象。自1995年以来,改性聚酯纤维混凝土已在国内多数地方广泛用于工业民用建筑、地下建筑、道路、桥梁、隧道工程中的防水混凝土工程中。
3、通过向莆铁路福建段XPFJ-1A标段内黄溪隧道的喷射混凝土施工,向类似的工程推荐采用湿喷聚酯纤维混凝土的施工工艺,以提高喷射混凝土的施工质量和改善喷射混凝土的施工环境。1改性聚酯纤维混凝土力学性能及特点1.1改性聚酯纤维混凝土力学性能改性聚酯纤维主要是以100%PP原胶为原料生产的聚丙烯纤维合成的、经特殊的表面技术处理、有强度高、分散性良好的特性,是一种高强聚丙烯束状单丝纤维。将合成纤维掺入到混凝土中,能够减少混凝土的原始缺陷,使得微、细观性能得以改善,早期抗裂能力增强,抗渗性、抗冻融性等耐久性能得到明显改善。改性聚酯纤维
4、的性能参数如表1所示。表1改性聚酯纤维性能参数密度/(kg·m-3)长度/mm直径/μm抗拉强度/MPa拉伸延伸率/%弹性模量/MPa熔点/℃耐碱度/%1.365~1920~100>900≥25≥4500259≥951.2改性聚酯纤维混凝土的特点改性聚酯纤维细小,比表面积大,能在混凝土内部形成三维立体乱向支撑体系,增加混凝土的握裹能力,能极有效的控制混凝土的早期塑性收缩、干缩等非结构性裂缝的产生和发展,大大减少混凝土内部的裂缝。由于改性聚酯纤维具有非常强的抗拉强度和非常高的弹性模量,能有效阻碍骨料的离析,阻碍沉降裂缝的产生
5、,从而提高混凝土的抗裂、抗渗、抗冻、抗冲击性能,增加混凝土的粘结强度、韧性和耐磨性,从而使建筑物的寿命大大延长。所以,改性聚酯纤维用于喷射混凝土中,能形成更厚的喷射混凝土层,使施工进度加快,具有更高的粘稠性,喷射时能大幅度降低混凝土回弹,降低工程成本。另外湿喷聚酯纤维混凝土表面平顺、光滑,没有干喷混凝土时常出现的流淌、下坠现象,并且当风压保持在0.5MPa时,表面的麻面、风洞也大为减少,外观质量较好。2聚酯纤维改善混凝土性能的机理分析混凝土由于塑性收缩、干燥收缩、温度收缩、碳化收缩等原因会在内部产生拉应力,当应力超过混凝土
6、的抗拉强度时,便产生大量的微裂缝、裂缝。改性聚酯纤维直径为20~100μm,比重较小,1g改性聚酯纤维的12建材世界2014年第35卷S1根数可多达4.9万根,这样在水泥基体中形成了横竖交叉的网状支撑体系,起到承托集料的作用,在一定程度上阻止了粗、细集料的沉降,降低了混凝土表面的析水现象,有效阻止由于混凝土表面失水造成塑性期的体积收缩,从而抑制塑性裂缝的出现。另外,改性聚酯纤维能够限制新裂缝的生成,减少裂缝源的数量,对已有裂缝能够产生强有力的束缚作用,有效降低裂缝尖端的应力强度因子,阻止其进一步扩展,减少混凝土内部出现贯通
7、裂缝的概率,保证了混凝土基体内部的连续性和整体性,同时改性聚酯纤维独特的表面处理工艺使其可以和水泥基体紧密地结合在一起,极大地保持混凝土整体强度,显著改善混凝土的抗渗能力和力学性能,提高混凝土的抗拉强度和弯拉强度;纤维与基体紧密的结合有助于提高混凝土受冲击时所吸收的动能,在混凝土受冲击荷载作用时,纤维可阻碍混凝土中裂缝的迅速扩展,从而有效地增强其抗冲击能力。根据纤维间距理论,随着纤维掺量的增大,纤维的平均间距变小,对裂缝的细化作用更为显著,故力学性能、抗冲击性能、抗渗性能等随纤维掺量的增加而提高。3工程应用3.1工程简介黄
8、溪隧道在新建连接江西福建两省的向莆铁路福建段XPFJ-1A标段内,进、出口里程分别为DK267+845~DK269+835,全长1990m。进口位于泰宁县杉城镇余坊村,出口位于泰宁县杉城镇马厮口村。黄溪隧道是XPFJ-1A标段最长的隧道,也是全线工程量最大单位工程,同时也是制约全线工期的控制性工程。洞身
