聚丙烯纤维混凝土在水利工程中应用研究

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聚丙烯纤维混凝土在水利工程中应用研究摘要：聚丙烯纤维混凝土由于具有较好的性能，在工程建设中得到了广泛的应用。本文结合笔者的工作经验，简要分析了聚丙烯纤维混凝土在水利工程中的应用，以供探讨。关键词：聚丙烯纤维混凝土水利工程应用分析中图分类号：TU528文献标识码：A一、聚丙烯纤维混凝土概述聚丙烯纤维混凝土是把一定量的聚丙烯纤维加入到普通混凝土的原材料中，在搅拌机的拌和下，使纤维受到水泥和骨料的冲击混和，然后均匀、随机的分布在论中，使混凝土的性能得到较大改善。其特点如下：（一）提高混凝土的整体性和耐久性聚丙烯材料的特点是强度高，比重低，加入混凝土后，对控制混凝土的龟裂效果比普通混凝土高出90%-100%。这是由于纤维的存在，降低了水分在论中的迁移性，减少了泌水和体积变化，减少了混凝土的塑性收缩，从而减少或消除裂缝的产生。聚丙烯纤维不吸水，与酸碱不起作用，加入混凝土后，不会使原混凝土的水灰比及混凝土本身的性能发生变化，保证原混凝土的稳定性。聚丙烯纤维混凝土能较大地增强混凝土的柔韧性和抗冲击性，从而增加混凝土的抗破碎 性。试验表明，聚丙烯纤维混凝土比普通混凝土的抗冲击能力提高一倍；柔韧性提高40%；抗疲劳性能增强三倍。聚丙烯纤维混凝土在一定程度上能提高混凝土的抗弯强度。纤维含量在1%-2%的聚丙烯纤维混凝土抗弯强度是普通混凝土的两倍。（二）抗渗性能好加入聚丙烯纤维的混凝土抗渗性能大为加强，一般渗透性可降低33%-45%。纤维含量0.8kg/m3的混凝土抗渗标号可从普通混凝土的S10提高到S14,抗渗压力可提高到25%O聚丙烯纤维混凝土良好的抗渗性能对延缓渗水、防止潮湿和有害介质对混凝土和钢筋的侵蚀起到良好作用，从而延长结构物的寿命。（三）提高耐磨性聚丙烯纤维的抗拉强度为200-300MPa,加入聚丙烯纤维的混凝土抗磨能力得到很大提高。经测试，聚丙烯纤维网混凝土的抗磨能力提高105%,寿命延长一倍。（四）提高混凝土的抗冻性能混凝土中加入聚丙烯纤维，可以缓解温度变化而引起的混凝土内部应力的作用，阻止温度裂缝的扩展；同时，混凝土抗渗能力的提高也有利于其抗冻能力的提高。实践及研究都表明，在混凝土中加入聚丙烯纤维可作为一种有效的混凝土温差补偿抗裂手段。 （五）施工方便聚丙烯纤维混凝土的施工方法在混凝土中掺入聚丙烯纤维极为方便，根据配合比掺量，将适量纤维加入料斗中的骨料一同送入搅拌机加水搅拌即可。无须改变原设计混凝土的配比，也不取代原设计的受力钢筋。在预拌混凝土搅拌站,可直接将整袋纤维置于传送带上的骨料中即可。由于包装纸袋为特制的快速水降解纸制成，进入搅拌机后见水迅速溶融，散于水泥基体中。聚丙烯纤维完全为物理性配筋，同混凝土骨料及外加剂不起任何化学反应，故不需改变混凝土或砂浆的其他配合比，对坍落度影响很小，初凝、终凝时间变化甚微，粘聚性增强，泵送性能可以改善，施工及养护工艺无需特殊要求。二、聚丙烯混凝土纤维混凝土在水利工程中的应用由于聚丙烯纤维混凝土具有以上特点，使其可以广泛应用于水利工程建设中。（一）橡胶坝宽顶堰下游侧的耐磨面层橡胶坝是低水头挡水过水建筑物，在浙江省比较常见。在橡胶坝运行中，橡胶坝宽顶堰下游侧的堰面，由于在运用过程中经常受到坝体泄流时砂石和坝袋塌落时坝袋的磨擦，下游侧的堰面极易损坏变糙，从而降低坝袋寿命。（二）高水流通过的部位水利水电工程的溢流面、泄洪洞、消力池、溢洪道泄流 槽、闸门门槽以及排沙孔道都有高速水流冲刷、磨损和气蚀问题，特别当水流中掺有泥沙时，问题更为突出。为提高这些部位的混凝土抗冲蚀磨损能力，以往的工程措施是采用高强度混凝土、硅粉混凝土和钢纤维混凝土等。不但工程造价高，而且高强度混凝土、钢纤维混凝土和硅粉混凝土施工都较困难。利用聚丙烯纤维混凝土良好的抗冲磨性能用于上述工程部位是合理的选择，还可以不必提高混凝土标号。（三）水电站位于水下部分的厂房结构在水电站主厂房的水下结构中，普通混凝土通常因微裂纹或开裂而降低了防渗能力，使主厂房下层十分潮湿，影响机电设备正常运行。而聚丙烯纤维混凝土因其抗渗能力强,目前在上海等地高层建筑的地下室有大量成功应用经验，可借鉴用以解决水电站主厂房下层潮湿问题。国外已经在许多诸如水池、水利工程及海岸工程等对抗裂防渗有较高要求的混凝土构筑物中，采用了聚丙烯纤维混凝土，既抑制了混凝土的塑性龟裂，又提高了抗渗性能，对薄壁结构尤为适宜。（四）水利水电工程中的面支撑平板结构水电站的消力池、护坦、船闸底板等都属于面支承平板 结构，聚丙烯纤维混凝土可以广泛应用于这类面支撑平板结构中。这些面支撑平板结构厚度大多较小，常和基岩直接接触，混凝土浇筑后因基岩约束，容易发生裂缝。聚丙烯纤维混凝土因其干缩量小，初凝时的塑性收缩微裂纹得到抑制，因此可以减轻这类底板混凝土开裂问题。在常规设计中，为了防止表面收缩裂缝，往往设置了表层分布钢筋网。由于钢筋网中间距一般为15〜20cm,因各种原因，有时实际起不到防止混凝土表面裂缝的目的。采用一定掺量的聚丙烯纤维混凝土来替代钢筋网可能是一个经济有效的措施，也大大简化了施工,加快了进度。（五）水利水电工程施工现场道路路面硬化大中型水利水电工程往往要装备重型或超重型汽车，对现场施工道路路面要求抗磨、抗裂、抗冲击。普通混凝土路面耐久性差，而钢纤维混凝土路面造价甚高，而且还有磨损轮胎问题。用聚丙烯纤维混凝土铺设路面，可以满足大中型水利水电工程在施工期的施工运输要求。天荒坪抽水蓄能电站后期用聚丙烯纤维混凝土浇筑了数千平方米的厂区道路,至今未发现开裂。小湾水电站也已开始大量用于混温骤降到-8工，过后检查和通车运行后检查未发现凝土路面工程中出现任何开裂。（六）用于水利工程中的喷射混凝土工程聚丙烯纤维混凝土具有较髙的粘稠性，由于纤维的润滑作用，喷射流初速度为其他混凝土的70%-80%,因而可大大减少喷射混凝土回弹量，一般只有4%〜5%，比普通混凝土的 25%回弹量减少5倍多，从而可形成更厚的喷射混凝土层。由于纤维的润滑作用，泵送容易，不损设备。加上聚丙烯纤维混凝土的抗龟裂与抗渗透性，用于水利工程的喷锚支护、筒仓结构的预应力绕丝喷浆护面等将是十分有效的。三、聚丙烯纤维混凝土在水利工程施工中的注意事项鉴于聚丙烯纤维完全不吸水，中性，聚丙烯纤维在工程中的应用极为简便。普通從中加入聚丙烯纤维后，无需改变轻的配合比和原配置的受力钢筋数量。施工工艺过程也相当简单，只需按确定的聚丙烯纤维比例数量（一般0.6-1.2kg/m3）和一定的长度（一般15〜19mm）,掺入拌和机的论干料（砂、石子、水泥）中，然后加水拌和4-5mino市场上的聚丙烯纤维一般为0.9kg-袋，可成袋投入，不打开包装，经搅拌后，每m3轻中随机分布710万根纤维丝。应注意，聚丙烯纤维的加入会增加论的粘稠度，若観浇筑时因塌落度过小，施工困难，不应增加用水量，而应采用塑化剂或减水剂。在论浇筑后的收面工作中，应采用光滑的钢质或镁质抹子，以免勾出纤维，影响收面质量。总结：多年以来的建筑工程混凝土施工经验证明，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，从而提高防渗、抗冻、抗冲磨等性能。因此可以广泛应用于水利水电工程建设中的混凝土施工。同时，相关技术人员需要不断的总结经验和创新施工工艺，为聚丙烯纤 维混凝土在水利工程中更广泛的应用做出贡献。参考文献：[1]连宇、王军、连华《聚丙烯纤维混凝土在水利水电工程中的应用》[J].水利科技与经济2010(4).[2]叶为民《水利水电工程中聚丙烯纤维混凝土的特性研究》[J].价值工程2010(23). ；