1.1聚丙烯纖維防滲抗裂工藝原理及主要性能
1.1.1聚丙烯纖維防滲抗裂工藝原理
從微觀的角度來(lái)看，任何密實(shí)的混凝土都存在微裂縫?；炷猎谟不纬蓮?qiáng)度的過(guò)程中，初期由于水和水泥的反應(yīng)形成結(jié)晶體，這種晶體化合物的體積比原材料的體積要小，因而引起混凝土體積的收縮；在后期又由于混凝土內(nèi)自由水分的蒸發(fā)而引起干縮。這些應(yīng)力某個(gè)時(shí)期超出了水泥機(jī)體的抗拉強(qiáng)度，于是在混凝土內(nèi)部引起微裂縫。
在混凝土內(nèi)摻入聚丙烯纖維，聚丙烯纖維與水泥集料有極強(qiáng)的結(jié)合力，可以迅速而輕易地與混凝土材料混合，分布均勻；同時(shí)由于細(xì)微，故比表面積大，0.8kg聚丙烯纖維分布在1m3的混凝土中，則可使每立方米混凝土中就有1500～2500萬(wàn)根纖維不定向分布在其中，能在混凝土內(nèi)部構(gòu)成一種均勻的亂向支撐體系（見(jiàn)圖1-1即右圖）。????
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當(dāng)微裂縫在細(xì)裂縫發(fā)展的過(guò)程中，必然碰到多條不同向的微纖維，由于遭到纖維的阻擋，消耗了能量，難以進(jìn)一步發(fā)展。因此，聚丙烯纖維可以有效地抑制混凝土早期干縮微裂的產(chǎn)生和發(fā)展，極大地減少了混凝土收縮裂縫。從宏觀上解釋，就是微纖維分散了混凝土的定向拉應(yīng)力，從而達(dá)到抗裂的效果。聚丙烯纖維可以大大增強(qiáng)混凝土的抗裂、抗?jié)B能力，作為混凝土剛體自防水的效果顯著，可以有效地解決混凝土滲裂問(wèn)題的困擾，延長(zhǎng)使用壽命。下面具體分析聚丙烯纖維是如何影響混凝土各種性能的。
1.1.2提高混凝土抗裂性能
混凝土裂縫主要發(fā)生在混凝土硬化前，此階段由于水分的蒸發(fā)轉(zhuǎn)移，因而引起混凝土內(nèi)部塑性裂縫的產(chǎn)生。摻入聚丙烯工程纖維后，在混凝土內(nèi)部形成一種均勻三維不定向分布的支撐體系，延緩和阻止早期混凝土塑性裂縫的發(fā)生和發(fā)展，因此起到更為有效的。
1.1.3提高混凝土的抗?jié)B性能
混凝土摻入少量纖維后，抑制了早期干縮裂縫及離析裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展。使混凝土孔隙率大大降低，從而使混凝土抗?jié)B能力大幅度提高，因此可用于抗?jié)B要求高的混凝土工程。如水電站廠房、大壩、混凝土防滲面板、引水隧洞、工民建的地下室、游泳池墻板、貯水池、屋面防水等工程。
1.1.4提高混凝土抗沖擊性能
纖維與水泥基料有極強(qiáng)的結(jié)合力，纖維能迅速和混凝土均勻混合，形成三維不定向支撐體系，當(dāng)混凝土承受拉力和沖擊時(shí)，均勻分布且數(shù)量眾多的纖維起到了吸收能量和分擔(dān)應(yīng)力的加強(qiáng)筋作用。這一特性對(duì)易受到疲勞沖擊的混凝土結(jié)構(gòu)，儒道路、橋梁、高層建筑轉(zhuǎn)換梁、停車場(chǎng)、停機(jī)坪、機(jī)場(chǎng)跑道、水閘底板等工程非常有用。
1.1.5提高混凝土耐磨性能
混凝土摻入少量纖維后，可以控制塑性沉降和塑性收縮龜裂，表面形成質(zhì)地均勻的泌漿膠膜，同時(shí)三維不定向體系纖維能較多地吸收能量，增強(qiáng)混凝土耐磨性能。
1.1.6提高了混凝土抗凍和耐溫差能力
摻入纖維的混凝土因纖維具有大分子結(jié)構(gòu)，當(dāng)外界溫度為40℃時(shí)，它具有收縮性，當(dāng)外界溫度為-40℃時(shí)，玻璃態(tài)和結(jié)晶態(tài)大分子具有抗收縮性，這種性能彌補(bǔ)了混凝土熱脹冷縮的特性，緩解溫度變化而引起的混凝土內(nèi)部應(yīng)力作用，阻止溫度裂縫的擴(kuò)展?？蓮V泛應(yīng)用于寒冷地區(qū)混凝土工程。
1.1.7降低高強(qiáng)混凝土的脆性
高強(qiáng)混凝土是混凝土技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。它能適應(yīng)現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)向大跨度，高層結(jié)構(gòu)，重載力方向發(fā)展的需要，符合現(xiàn)代施工技術(shù)采用工業(yè)化生產(chǎn)的要求。但高強(qiáng)度混凝土在材料力學(xué)性能上呈明顯的脆性，而極限應(yīng)變小。這些不利因素，影響了高強(qiáng)度混凝土的更廣泛應(yīng)用。聚丙烯工程纖維比表面積大，它和水泥基料有極強(qiáng)的粘結(jié)力，在混凝土內(nèi)呈三維不定向支撐體系，根據(jù)對(duì)試件的破壞試驗(yàn)：混凝土摻入纖維后，大大提高了混凝土的抗裂能力和韌性，對(duì)克服高強(qiáng)混凝土的脆性有較理想的效果，具有十分重要的工程價(jià)值。
1.2施工工藝流程及操作要點(diǎn)
1.2.1混凝土生產(chǎn)工藝流程
預(yù)拌混凝土的生產(chǎn)施工工藝因設(shè)備的不同而有一些差異，但都大同小異。主要由原料進(jìn)廠、上料計(jì)量及攪拌、運(yùn)輸、泵送澆筑、養(yǎng)護(hù)工藝流程，見(jiàn)圖1-2
圖1-2混凝土生產(chǎn)施工工藝流程圖
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1.2.2原料進(jìn)廠
按批次抽樣檢驗(yàn)后，各種原材料方可入廠。聚丙烯纖維作為聚丙烯纖維混凝土的一種重要原材料之一，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
通過(guò)廠家提供的產(chǎn)品合格證及檢驗(yàn)報(bào)告，判斷該種纖維是否滿足該種混凝土的要求。
要求生產(chǎn)廠家將聚丙烯纖維按一定重量分袋包裝（0.6kg/袋～0.9kg/袋），方便計(jì)量、投放。
不易暴曬，應(yīng)堆放在干燥、陰涼處，以免材料老化變性。
1.2.3上料計(jì)量
纖維同混凝土骨料、外加劑、摻合料和水泥都不會(huì)有任何沖突。施工時(shí)，根據(jù)配合比直接將纖維投入上料系統(tǒng)。對(duì)攪拌及施工工藝沒(méi)有特別的要求，只要適當(dāng)保證攪拌時(shí)間即可使用。
據(jù)每次攪拌混凝土的方量，按照配合比要求（或建議摻量）正確計(jì)量每次加入纖維的重量。
將骨料連同纖維一起加入攪拌機(jī)，應(yīng)調(diào)整攪拌時(shí)間，干拌時(shí)間較普通混凝土增加25%，加入水泥和水后，濕拌時(shí)間較普通混凝土增加30%，使纖維充分分散。
攪拌完成后隨機(jī)取樣，如纖維已均勻分散成單絲，則混凝土可投入使用，如果仍有成束纖維則延長(zhǎng)攪拌時(shí)間20～30秒，即可使用。
為改善拌合物的和易性，可摻加適量的減水劑、也可摻入不超過(guò)水泥用量20%的粉煤灰（Ⅱ級(jí)）。
1.2.4輸送系統(tǒng)
輸送系統(tǒng)是連接生產(chǎn)和施工的一條紐帶。它包括：混凝土輸送車輛、泵機(jī)、泵車和輸送管道。應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
輸送全過(guò)程中的任務(wù)是要求始終使聚丙烯纖維混凝土拌合物保持均勻、不離析、不分層狀態(tài)。這要求混凝土罐車在輸送過(guò)程中罐體保持3～6r/min的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，并及時(shí)將混凝土送到指定澆筑點(diǎn)。拌合好的纖維混凝土由攪拌站輸送至澆筑部位，時(shí)間不應(yīng)超過(guò)60min，否則應(yīng)在混凝土運(yùn)到工地后再加入聚丙烯纖維。
輸送過(guò)程中嚴(yán)禁司機(jī)、施工人員私自向聚丙烯纖維混凝土中加入生水來(lái)調(diào)節(jié)和易性，否則會(huì)嚴(yán)重影響混凝土的質(zhì)量。
聚丙烯纖維混凝土施工過(guò)程中應(yīng)保證充足的輸送能力，以保持混凝土澆筑的連續(xù)性。
1.2.5泵送澆注混凝土應(yīng)注意的幾點(diǎn)要求:
開始泵送時(shí),混凝土處于慢速、勻速并隨時(shí)可反泵的狀態(tài)。泵送速度，先慢后快，逐步加速。同時(shí)，觀察混凝土泵的壓力和各系統(tǒng)的工作情況，待各系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)順利后，方可以正常速度進(jìn)行泵送。
泵送前，應(yīng)先用適量的與混凝土內(nèi)成分相同的水泥砂漿潤(rùn)滑輸送管內(nèi)壁。預(yù)計(jì)泵送間歇時(shí)間超過(guò)45min 或混凝土出現(xiàn)離析現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即用壓力水或其他方法沖洗管內(nèi)殘留的混凝土。
將高強(qiáng)混凝土倒入料斗時(shí)，應(yīng)注意下料的高度和方向，以免高強(qiáng)混凝土離析或骨料過(guò)于集中在一個(gè)缸內(nèi)。
輸送時(shí)，料斗中高強(qiáng)混凝土存量不低于攪拌軸，以避免空氣進(jìn)入泵管而引起管道的振動(dòng)。
1.2.6澆筑、養(yǎng)護(hù)
混凝土入模后，處于松散狀態(tài)，不僅不能很好填滿模具，而且其強(qiáng)度和對(duì)鋼筋的握裹力都不能達(dá)到設(shè)計(jì)和使用要求。澆筑聚丙烯纖維混凝土采用高頻振搗器。分層與布點(diǎn)合理，避免欠振與過(guò)振。??????????????????????????????
使用插入式振動(dòng)器進(jìn)行搗實(shí)。振動(dòng)頻率和時(shí)間以能使拌合物中的所含空氣成分逸出為準(zhǔn)，達(dá)到表面平整，從而使強(qiáng)度等各種性能符合設(shè)計(jì)要求。振動(dòng)器震動(dòng)間距控制在30～40cm，插入深度約50mm，板面使用二次振搗工藝，20～30min后進(jìn)行復(fù)振。?????????????????????
澆筑完畢后應(yīng)根據(jù)季節(jié)不同及時(shí)做好相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)工作。保證聚丙烯纖維混凝土表面處于溫潤(rùn)狀態(tài)，保證早期強(qiáng)度的增加。
1.3材料與設(shè)備要求
1.3.1對(duì)聚丙烯纖維要求
聚丙烯纖維是一種以聚丙烯為主要原料，以獨(dú)特生產(chǎn)工藝制造而成的高強(qiáng)度束狀單絲纖維。選用改性后的截面為三葉形的聚丙烯纖維，見(jiàn)圖1-3。
?圖1-3聚丙烯纖維束
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下表為聚丙烯纖維的物化性能參數(shù)（見(jiàn)表1-1）：
表1-1聚丙烯纖維的物化性能參數(shù)
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1.3.2對(duì)骨料的要求
骨料粒徑越大，纖維越容易受骨材排擠壓迫，單位體積內(nèi)纖維含量增加，如圖1-4所示，纖維容易互相糾結(jié)成球，纖維球又會(huì)造成骨材間分離。為了避免上述情形發(fā)生，必須選用粒徑較小的骨材。因此，粗骨料粒徑應(yīng)≤20mm。
圖1-4骨料粒徑對(duì)纖維束分布的影響
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1.3.3對(duì)設(shè)備的要求
傳送帶處加裝投放裝置如圖1-5，砂石料備好后，將纖維通過(guò)投放裝置加入。該裝置為與水平面成一定夾角（夾角≥30°）的PVC管(長(zhǎng)度≥3m、直徑≥10cm)固定于傳送帶上方。
圖1-5生產(chǎn)設(shè)備
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1.4質(zhì)量控制
1.4.1質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
本先進(jìn)工藝執(zhí)行以下標(biāo)準(zhǔn)：
GB50164-1992《混凝土質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》
GB50204-2002《混凝土質(zhì)量結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》
JGJ/T10-1995《混凝土泵送施工技術(shù)規(guī)程》
1.4.2影響質(zhì)量因素原因分析
原材料的組成成分、原材料的力學(xué)性能、各種原材料間的相容性、混凝土生產(chǎn)工藝的合理性穩(wěn)定性、配合比的科學(xué)性以及混凝土的施工澆筑、養(yǎng)護(hù)狀況。
1.4.3質(zhì)量控制點(diǎn)
對(duì)聚丙烯纖維混凝土的生產(chǎn)質(zhì)量控制主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：
嚴(yán)格按照國(guó)家相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范對(duì)入場(chǎng)的砂、石、水泥、粉煤灰、外加劑、摻合料等原材料進(jìn)行抽檢，確保原材料的質(zhì)量。
加強(qiáng)對(duì)實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)管理，確保配合比科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、合理。生產(chǎn)中拌和物的抽樣監(jiān)控、生產(chǎn)工藝的各環(huán)節(jié)狀況的監(jiān)督控制等。
采用合理的生產(chǎn)工藝，并對(duì)生產(chǎn)工藝過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，維護(hù)好設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。確保生產(chǎn)過(guò)程中的拌和物的質(zhì)量。
1.5安全及環(huán)保措施
1.5.1安全措施
1、施工現(xiàn)場(chǎng)安全設(shè)施應(yīng)按照國(guó)家《建筑安裝工程安全技術(shù)規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定。
2、聚丙烯纖維屬于易燃物品，使用及堆放時(shí)需遠(yuǎn)離電氣焊及其它火源。嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)用火制度，接受相關(guān)部門的檢查。
3、對(duì)投放聚丙烯纖維的操作人員及時(shí)發(fā)放安全技術(shù)交底，并對(duì)其進(jìn)行培訓(xùn)后方可上崗。
4、設(shè)專人對(duì)廠區(qū)定期進(jìn)行安全檢查，并建立檢查記錄，時(shí)期有可追溯性。
5、倉(cāng)庫(kù)、料場(chǎng)應(yīng)配備足夠的消防器材，對(duì)易燃材料要集中管理，并設(shè)有明顯標(biāo)志。
1.5.2環(huán)保措施
切實(shí)做好施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境保護(hù)工作，主要采取以下措施：
1、對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地進(jìn)行硬化和綠化，并經(jīng)常灑水，以減少粉塵污染。