聚丙烯纤维混凝土施工工法_secret

'聚丙烯纤维混凝土施工工法1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，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。2工法特点2.1该工法是在威海市*******工程、威海市*****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生产质量控制严格、产品性能稳定。2.4配制便易，经济效益明显、易推广。2.5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。3适用范围3.1应用于水利水电工程中的面板坝、泄洪道、导流孔等抗渗、抗冲击要求较高的混凝土浇筑工程。3.2地下室侧墙、底板、房顶防水；输水渠道、蓄水池防水；腐化池、游泳池防漏。3.3应用于飞机场跑道、停机坪路面，可成倍提高路面耐冲击和耐磨性能，减少接缝处由于破裂而产生的碎片，避免小碎片被发动机吸入而产生事故隐患，从而提高机场安全性。3.4隧道、矿井、地铁等墙面和顶部、斜坡加固、混凝土预构件等。3.5应用于军事防护工程、港口、码头、堆场、河道，可以显著提高抗冲击性能力及抗疲劳能力，防止开裂、渗水。3.6应用于立交桥、桥墩等主体结构，可有效防止早期开裂，提高构件的韧性，增强抗冲击和抗震能力。3.7应用于高强度等级混凝土路面和防护栏、桥面、工厂地坪等抗裂要求高的工程，可使路面使用寿命提高5～10年。4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。混凝土在硬化形成强度的过程中，初期由于水和水泥的反应形成结晶体，这种晶体化合物的体积比原材料的体积要小，因而引起混凝土体积的收缩；在后期又由于混凝土内自由水分的蒸发而引起干缩。这些应力某个时期超出了水泥机体的抗拉强度，于是在混凝土内部引起微裂缝。在混凝土内掺入聚丙烯纤维，聚丙烯纤维与水泥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；同时由于细微，故比表面积大，0.9kg聚丙烯纤维分布在1m3的混凝土中，则可使每立方米混凝土中就有2000～3000万根纤维不定向分布在其中，故能在混凝土内部构成一种均匀的乱向支撑体系。当微裂缝在细裂缝发展的过程中，必然碰到多条不同向的微纤维，由于遭到纤维的阻挡，消耗了能量，难以进一步发展。因此，聚丙烯纤维可以有效地抑制混凝土早期干缩微裂的产生和发展，极大地减少了混凝土收缩裂缝。从宏观上解释，就是微纤维分散了混凝土的定向拉应力，从而达到抗裂的效果。聚丙烯纤维可以大大增强混凝土的抗裂、抗渗能力，作为混凝土刚体自防水的效果显著，可以有效地解决混凝土渗裂问题的困扰，延长使用寿命。下面具体分析聚丙烯纤维是如何影响混凝土各种性能的。4.1提高混凝土抗裂性能混凝土裂缝主要发生在混凝土硬化前，此阶段由于水分的蒸发转移，因而引起混凝土内部塑性裂缝的产生。掺入聚丙烯工程纤维后，在混凝土内部形成一种均匀三维不定向分布的支撑体系，延缓和阻止早期混凝土塑性裂缝的发生和发展，因此起到更为有效的。4.2提高混凝土的抗渗性能混凝土掺入少量纤维后，抑制了早期干缩裂缝及离析裂缝的产生和发展。使混凝土孔隙率大大降低，从而使混凝土抗渗能力大幅度提高，因此可用于抗渗要求高的混凝土工程。如水电站厂房、大坝、混凝土防渗面板、引水隧洞、工民建的地下室、游泳池墙板、贮水池、屋面防水等工程。4.3提高混凝土抗冲击性能纤维与水泥基料有极强的结合力，纤维能迅速和混凝土均匀混合，形成三维不定向支撑体系，当混凝土承受拉力和冲击时，均匀分布且数量众多的纤维起到了吸收能量和分担应力的加强筋作用。这一特性对易受到疲劳冲击的混凝土结构，儒道路、桥梁、高层建筑转换梁、停车场、停机坪、机场跑道、水闸底板等工程非常有用。4.4提高混凝土耐磨性能 混凝土掺入少量纤维后，可以控制塑性沉降和塑性收缩龟裂，表面形成质地均匀的泌浆胶膜，同时三维不定向体系纤维能较多地吸收能量，增强混凝土耐磨性能。4.5提高了混凝土抗冻和耐温差能力掺入纤维的混凝土因纤维具有大分子结构，当外界温度为40℃时，它具有收缩性，当外界温度为-40℃时，玻璃态和结晶态大分子具有抗收缩性，这种性能弥补了混凝土热胀冷缩的特性，缓解温度变化而引起的混凝土内部应力作用，阻止温度裂缝的扩展。可广泛应用于寒冷地区混凝土工程。4.6降低高强混凝土的脆性高强混凝土是混凝土技术的一个重要发展方向。它能适应现代工程结构向大跨度，高层结构，重载力方向发展的需要，符合现代施工技术采用工业化生产的要求。但高强度混凝土在材料力学性能上呈明显的脆性，而极限应变小，易产生劈力现象。这些不利因素，影响了高强度混凝土的更广泛应用。聚丙烯工程纤维比表面积大，它和水泥基料有极强的粘结力，在混凝土内呈三维不定向支撑体系，根据对试件的破坏试验：混凝土掺入纤维后，大大提高了混凝土的抗裂能力和韧性，对克服高强混凝土的脆性有较理想的效果，具有十分重要的工程价值。5施工工艺及操作要点5.1混凝土生产工艺流程预拌混凝土的生产施工工艺因设备的不同而有一些差异，但都大同小异。主要由原料进厂、上料计量及搅拌、运输、泵送浇筑、养护工艺流程，见图5.1。 砂仓石仓过程质量控制浇筑、养护泵送能力≥60m3/h泵送系统电脑控制系统计量计量计量计量计量计量粉煤灰其它水泥水螺旋输送机水泥储存罐粉煤恢储存罐水池管道原材料堆场外加剂升机皮带运输机PP纤维计量GPS定位跟踪搅拌机运输系统外加剂图5.1混凝土生产施工工艺流程图计量5.2原料进厂按批次抽样检验后，各种原材料方可入厂。聚丙烯纤维作为聚丙烯纤维混凝土的一种重要原材料之一，应注意以下几点：5.2.1通过厂家提供的产品合格证及检验报告，判断该种纤维是否满足该种混凝土的要求。5.2.2要求生产厂家将聚丙烯纤维按一定重量分袋包装（0.6kg/袋～0.9kg/袋），方便计量、投放。5.2.3不易暴晒，应堆放在干燥、阴凉处，以免材料老化变性。5.3上料计量纤维同混凝土骨料、外加剂、掺合料和水泥都不会有任何冲突。施工时，根据配合比直接将纤维投入上料系统。对搅拌及施工工艺没有特别的要求，只要适当保证搅拌时间即可使用。5.3.1据每次搅拌混凝土的方量，按照配合比要求（或建议掺量）正确计量每次加入纤维的重量。 5.3.2将集料连同纤维一起加入搅拌机，应调整搅拌时间，干拌时间较普通混凝土增加25%，加入水泥和水后，湿拌时间较普通混凝土增加30%，使纤维充分分散。5.3.3搅拌完成后随机取样，如纤维已均匀分散成单丝，则混凝土可投入使用，如果仍有成束纤维则延长搅拌时间20～30秒，即可使用。5.3.4为改善拌合物的和易性，可掺加适量的引气剂、也可掺入不超过水泥用量20%的粉煤灰（Ⅱ级）。5.4输送系统输送系统是连接生产和施工的一条纽带。它包括：混凝土输送车辆、泵机、泵车和输送管道。应注意以下几点：5.4.1输送全过程中的任务是要求始终使聚丙烯纤维混凝土拌合物保持均匀、不离析、不分层状态。这要求混凝土罐车在输送过程中罐体保持3～6r/min的转速转动，并及时将混凝土送到指定浇筑点。拌合好的纤维混凝土由搅拌站输送至浇筑部位，时间不应超过60min，否则应在混凝土运到工地后再加入聚丙烯纤维。5.4.2输送过程中严禁司机、施工人员私自向聚丙烯纤维混凝土中加入生水来调节和易性，否则会严重影响混凝土的质量。5.4.3聚丙烯纤维混凝土施工过程中应保证充足的输送能力，以保持混凝土浇筑的连续性。5.5泵送泵送浇注混凝土应注意的几点要求:5.5.1开始泵送时,混凝土处于慢速、匀速并随时可反泵的状态。泵送速度，先慢后快，逐步加速。同时，观察混凝土泵的压力和各系统的工作情况，待各系统运转顺利后，方可以正常速度进行泵送。5.5.2泵送前，应先用适量的与混凝土内成分相同的水泥砂浆润滑输送管内壁。预计泵送间歇时间超过45min或混凝土出现离析现象时，应立即用压力水或其他方法冲洗管内残留的混凝土。5.5.3将高强混凝土倒入料斗时，应注意下料的高度和方向，以免高强混凝土离析或骨料过于集中在一个缸内。5.5.4输送时，料斗中高强混凝土存量不低于搅拌轴，以避免空气进入泵管而引起管道的振动。5.6浇筑、养护5.6.1混凝土入模后，处于松散状态，不仅不能很好填满模具，而且其强度和对钢筋的握裹力都不能达到设计和使用要求。浇筑聚丙烯纤维混凝土采用高频 振捣器。分层与布点合理，避免欠振与过振。5.6.2使用插入式振动器进行捣实。振动频率和时间以能使拌合物中的所含空气成分逸出为准，达到表面平整，从而使强度等各种性能符合设计要求。振动器震动间距控制在30～40cm，插入深度约50mm，板面使用二次振捣工艺，20～30min后进行复振。5.6.3浇筑完毕后应根据季节不同及时做好相应的养护工作。保证聚丙烯纤维混凝土表面处于温润状态，保证早期强度的增加。6材料与设备图6.1聚丙烯纤维束6.1对聚丙烯纤维要求：聚丙烯纤维是一种以聚丙烯为主要原料，以独特生产工艺制造而成的高强度束状单丝纤维。选用改性后的截面为三叶形的聚丙烯纤维，见图6.1。下表为聚丙烯纤维的物化性能参数：表6.1聚丙烯纤维的物化性能参数6.2对骨料的要求：骨料粒径越大，纤维越容易受骨材排挤压迫，单位体积内纤维含量增加[1]，如图6.2所示，纤维容易互相纠结成球，纤维球又会造成骨材间分离。为了避免上述情形发生，必须选用粒径较小的骨材。因此，粗骨料粒径应≤20mm。 图6.2骨料粒径对纤维束分布的影响图6.2骨料粒径对纤维束分布的影响6.3对设备的要求：传送带处加装投放装置如图6.3，砂石料备好后，将纤维通过投放装置加入。该装置为与水平面成一定夹角（夹角≥30°）的PVC管(长度≥3m、直径≥10cm)固定于传送带上方。图6.3生产设备7质量控制7.1质量标准：本工法执行以下标准7.1.1GB50164-1992《混凝土质量控制标准》7.1.2GB50204-2002《混凝土质量结构工程施工质量验收规范》7.1.3JGJ/T10-1995《混凝土泵送施工技术规程》7.2影响质量因素原因分析原材料的组成成分、原材料的力学性能、各种原材料间的相容性、混凝土生产工艺的合理性稳定性、配合比的科学性以及混凝土的施工浇筑、养护状况7.3质量控制点对聚丙烯纤维混凝土的生产质量控制主要表现在三个方面：7.3.1严格按照国家相关的标准、规范对入场的砂、石、水泥、粉煤灰、外加剂、掺合料等原材料进行抽检，确保原材料的质量。7.3.2加强对实验室的技术管理，确保配合比科学、经济、合理。生产中拌和物的抽样监控、生产工艺的各环节状况的监督控制等。 7.3.3采用合理的生产工艺，并对生产工艺过程进行实时监控，维护好设备的正常运转。确保生产过程中的拌和物的质量。8安全措施8.1本工法执行国家、山东省、威海市有关安全技术规范、规程。8.2施工现场安全设施应按照国家《建筑安装工程安全技术规程》的有关规定。8.3聚丙烯纤维属于易燃物品，使用及堆放时需远离电气焊及其它火源。严格执行现场用火制度，接受相关部门的检查。8.4对投放聚丙烯纤维的操作人员及时发放安全技术交底，并对其进行培训后方可上岗。8.5设专人对厂区定期进行安全检查，并建立检查记录，时期有可追溯性。8.6仓库、料场应配备足够的消防器材，对易燃材料要集中管理，并设有明显标志。9环保措施切实做好施工现场的环境保护工作，主要采取以下措施：9.1对施工现场场地进行硬化和绿化，并经常洒水，以减少粉尘污染。9.2装卸有粉尘的材料时，要洒水湿润或在仓库内进行。9.3对装运建筑材料的车辆，派专人负责清扫及冲洗，保证行驶途中不污梁道路和环境。9.4严格执行工程所在地有关运输车辆管理的规定。9.5施工中采用低噪音的工艺和施工方法。9.6每个操作工人均配有防毒面具，确保人员健康。10效益分析10.1经济效益：该工程混凝土浇筑量约15000m3，若采用原配合比水泥、膨胀剂和外加剂费用较高。若使用改性聚丙烯纤维提高混凝土性能，则单方材料费用可以大大减少，详见下表10.1。由此，可以看出采用新技术可以提高经济效益9.77元/m3×15000m3=146550元。经济效益十分可观。表10.1经济效益分析表材料名称水泥p.o42.5膨胀剂UEA-D外加剂NC-F2聚丙烯纤维合计原用量46555.810.40采用新技术后用量42033.69.10.9减少用量(kg/m3)4522.21.3-0.9 材料单价(kg/元)0.3150.652.825减少费用(元/m3)14.214.433.64-22.59.7710.2社会效益：本工程经验收后，各项指标均满足技术要求。抗裂、抗渗效果明显，混凝土表面均无裂缝产生。在商品混凝土快速发展的今天，寻求技术上的创新是必然选择，通过聚丙烯纤维混凝土技术的不断成熟，提高混凝土的各项性能延长使用寿命，从而可获得更大的社会效益。11应用实例在山东省***市***项目的混凝土施工过程中，聚丙烯纤维作为混凝土的一种填料，加入混凝土中进行生产。威海****工程位于威海****公园内，东邻***湾，横跨***河。该工程被市委市政府定为市重点工程、***市标志性工程，由主楼和裙楼组成，全长109.7米，宽23.5米，建筑总高度45米。浇筑部位——基础筏板，混凝土厚度达1.2m，采用了强度等级C40P6的混凝土，工程量约15000m3，属于大体积混凝土施工，分五次进行浇筑。在控制大体积混凝土温差裂缝的同时，还要考虑混凝土的抗裂、抗渗及抗冲刷等性能。本项目采用技术在****地区尚属首次使用。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，从而提高防渗、抗冻、抗冲磨等性能。目前，在国内许多大型的混凝土工程中，为提高混凝土的抗裂性能都采用聚丙烯纤维混凝土。混凝土硬脆性能的缺陷，促成纤维在建筑混凝土的进一步应用，以此来改善工程的品质，增长建筑物的使用寿命。由此可见，随着技术的发展，聚丙烯纤维混凝土将作为今后混凝土的一个发展方向，有广泛的应用前景。'