改性聚丙烯纤维混凝土在桥巩水电站船闸中的应用.docx

广西水利水电GXWATERRESOURCESHYDROPOWERENGINEERING2011(1)

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·研究与探讨·

改性聚丙烯纤维混凝土在桥巩水电站船闸中的应用

陶建福1,詹义2,刘华强3

(1.广西电力工业勘察设计研究院，广西南宁530023;2.重庆市水利电力建筑勘测设计研究院，重庆400020

3.江苏省水利科学研究院，江苏扬州225002)

[摘要]分析了混凝土中掺入少量改性聚丙烯纤维对混凝土的抗裂、抗渗、抗冲耐磨等各种性能的影响。为了解决桥巩水电站船闸输水廊道由于高速水流及泥沙冲刷、磨损、侵蚀而出现的问题，设计过程中在输水廊道周边混凝土中掺入少量改性聚丙烯纤维，低掺率的改性聚丙烯纤维能有效提高混凝土的抗裂、抗渗和抗冲刷等能力。

[关键词]聚丙烯纤维混凝土；船闸；输水系统；桥巩水电站

[中图分类号]TV431.4[文献标识码]B[文章编号]1003-1510(2011)01-0005-03

1聚丙烯纤维混凝土的性能

目前国内在土建、交通和水利水电等行业应用较多的混凝土材料为钢纤维混凝土，钢纤维混凝土强度高、抗裂好、耐冲刷、抗侵蚀，其性能指标非常优越，是一种较为实用的材料，但因其在混凝土单位体积中的造价较高且对混凝土级配要求更严格，应用范围受到限制。而改性聚丙烯纤维除了具有与钢纤维一样好的性能指标外，造价更低廉，掺人工艺更简

单，已受到越来越多的行业广泛应用。钢纤维与改性聚丙烯纤维在混凝土中的单位体积用量及单价比较详见表1。

表1钢纤维与改性聚丙烯纤维在混凝土中的单位体积用量及单价比较

材料

比重

单位体

积用量

推荐用量单价

/(kg/m3)/(元/t)

适用范围

钢纤维

7.850.6%-2%

80-120

7500

一级配混凝土

聚丙烯

纤维

0.910.1%

0.9

15000

二级配及以上

从表1可知，虽然改性聚丙烯纤维单价高于钢纤维，但是由于单位体积用量改性聚丙烯纤维远比钢纤维少，因此单位体积造价比钢纤维要少，成本要低。1.1改性聚丙烯纤维在混凝土中的使用方法

改性聚丙烯纤维在混凝土中起物理加筋作用，纤维本身为惰性材料，不与其它混凝土成分及外加剂发生反应，纤维的掺加不改变原混凝土的配合比，

对各种骨料的性能指标无特殊要求，但应保证混凝土充分振实。使用时纤维与砂、石等骨料同时加入，加水后湿拌即可。

1.2改性聚丙烯纤维对混凝土性能的影响

根据大量实验和实际工程应用表明，在混凝土中加入少量的改性聚丙烯纤维对混凝土的抗压强度改变不大，而对混凝土的抗裂性、抗渗性、抗冲耐磨性、抗腐蚀性等有明显提高。

(1)改性聚丙烯纤维对混凝土抗压性能的影响：改性聚丙烯纤维抗拉强度大、弹性模量低的特点，是由其分子结构所决定的，可通过改变聚丙烯纤维结晶方式能使聚丙烯纤维的刚性增加，并能有限地提高纤维的弹性模量，但弹模比Ef/Ec仍小于1,且改性聚丙烯纤维自身性能稳定，掺入少量不会改变混凝土自身的物理、化学性能，对提高混凝土抗压强度的作用不大[1,2]。

(2)改性聚丙烯纤维对混凝土抗裂性的影响：由于改性聚丙烯纤维是一种较低弹性模量纤维，纤维自身柔韧性很好，且掺入混凝土中能很好地分布在混凝土中形成一种三维乱向支撑网。在单体与单体内部形成一种桥梁结构，它既能很好地增大混凝土形成过程中单体之间的吸附力，又能很好地吸收基底、模板和钢筋在成型过程中产生的拉应力。所以在混凝土中掺入少量的改性聚丙烯纤维能很好地阻止在混凝土浇捣成型过程中裂缝的产生，从而对混凝土的抗裂性有很好的效果[3,4]。

[收稿日期]2011-01-05

[作者简介]陶建福(1979-),男，广西桂林人，广西电力工业勘察设计研究院工程师，硕士，主要从事港口航道工程及水利水电建筑工程设计工作。

陶建福，詹义，刘华强：改性聚丙烯纤维混凝土在桥巩水电站船闸中的应用

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(3)改性聚丙烯纤维对混凝土抗渗性的影响：改性聚丙烯纤维之所以能提高混凝土的抗渗性能，是因为：①能润滑和改善和易性，减少拌合物的泌水，从而减少硬化混凝土因泌水而产生的孔隙，提高混凝土的密实性；②改性聚丙烯纤维能填充材料中的各相之间的孔隙，阻断混凝土内裂缝毛细作用，避免连通毛细孔的形成；③改善界面的组成、结构并可与水泥基体形成互穿网络结构[4,5]。

(4)改性聚丙烯纤维对混凝土抗冲刷耐磨性能的影响：改性聚丙烯纤维在混凝土中形成一种均匀乱向支撑作用，起到次级加强筋效果。改性聚丙烯纤维掺入到混凝土中具有很好的抗裂作用，增加其能量吸收能力，缓解温度变化引起的混凝土内部应力，抑制裂缝的产生，从而减少了混凝土构