聚丙烯网状纤维对喷射混凝土的改良应用

1、聚丙烯网状纤维对喷射混凝土的改良应用    摘要：聚丙烯短切网状纤维应用于喷射混凝土，可较大程度地改善后者理化性能，增强其使用功能，降低施工回弹率，具有良好的应用价值和综合效益    关键词：聚丙烯短切网状纤维；喷射混凝土；理化性能；改善加强；施工应用 1.喷射混凝土的固有缺陷喷射混凝土是指使用混凝土喷射机通过输料管将混凝土输送到喷枪喷嘴，利用压缩空气将混凝土高速喷射到受喷面并黏结至一定厚度形成构筑体，喷气压力同时起到压缩材料的作用。由于喷射混凝土施工时喷射方向调节自由度大，而且具有施工速度快、节省模板、缩短施工周

2、期的特点，特别适于顶部狭窄空间及一些复杂形状和特殊环境要求的施工面上进行操作，因此在隧道、涵洞、防水墙、污水处理设施、支护加固设施等工程中被广泛采用。但由于喷射混凝土自身的工艺特点，其在施工中会产生一定数量的回弹料，形成损耗，而且污染环境；从结构构造的角度讲，喷射混凝土在形成时往往达不到经过良好振捣浇筑混凝土的均匀密实程度，而且喷射混凝土所要求的原材料配比的特殊性（水泥用量偏高；外加剂种类多、用量大）以及喷射施工操作质量较普通混凝土施工不易控制，导致喷射混凝土在一些理化性能（主要为力学强度、抗渗能力、耐久性等）方面表现出质量保证的不稳定性，尤其是抗渗能力的不足和减弱，经常成为对抗水侵蚀能力有严

3、格要求建设项目（如隧道等地下工程）的主要质量缺陷和隐患。如何在进一步降低回弹率，减少损耗的同时获得理化性能更佳的喷射混凝土，这是人们对喷射混凝土进行应用研究的重要课题。从实际施工应用的角度出发，采用掺加聚丙烯短切纤维的方法是目前解决喷射混凝土上述问题的较理想途径。2.聚丙烯网状纤维在喷射混凝土中的施工应用在拌制混凝土时，掺入具有足够单丝强度的适量短切纤维（长度范围：1525mm），使之在混凝土中三维乱向均匀分布，形成立体网状纤维混凝土结构。充分的研究分析已经证明，该纤维混凝土结构与普通混凝土相比，有以下主要几点改变：（1）由于纤维阻裂增韧效应，结构内早期原生裂缝的发生与发展大为减少，微观结构得

4、到改善加强；（2）理化性能得以增强，特别是抗冲耐磨强度、抗折强度和抗渗能力等方面有较大程度提高；（3）纤维混凝土在施工过程中塌落度及流动性将有所减小，黏结能力增加。而以上差别正是我们对施工应用中喷射混凝土期望的改进之处：理化性能的改善可以提高喷射混凝土的质量可靠性，增强结构的使用功能，特别是抗渗能力的提高更是有助于解决目前较为迫切的地下工程防水问题，塌落度、流动性的减小和黏结能力的增加，可以减少回弹料产生，提高原材料的利用率。因此，合理地掺加适量短切纤维是能够在很大程度上克服喷射混凝土的固有缺陷，提高其应用价值的。在可供选择的纤维中，聚丙烯纤维具有重量轻、易于施工、无化学毒害性、搅拌后分散均匀

5、的特点，较钢纤维施工安全便捷、较玻璃纤维耐强碱环境腐蚀，综合理化指标最为适宜。聚丙烯网状纤维是以聚丙烯为原料加工制造而成，其外观为多根纤维单丝相互交连而成的网状结构。在网状纤维投入到混凝土之后的搅拌过程中，纤维间的横向连接在原料的相互揉搓和摩擦作用下破坏形成纤维单丝，进而均布分散于结构内，是较理想的纤维增强材料。通过大量的对比性试验及分析，综合考虑使用效果、经济合理等因素，我们认为常规喷射混凝土工程施工中聚丙烯网状纤维的最佳掺量为0.6kg/m3，最佳长度为20mm。在工程实践中，对于聚丙烯纤维喷射混凝土施工方法及应用效果总结了以下几点经验：（1）施工工艺及配合比设计可按照普通喷射混凝土进行，

6、无需再进行改变。（2）聚丙烯网状纤维应在拌料前进行掺加，并增加搅拌时间11.5min，以促使其分布均匀。（3）在聚丙烯网状纤维最佳掺量下，喷射混凝土凝结时间大为提前，速凝剂用量减少4060，初、终凝时间即可满足施工要求，早期强度符合规范标准。同时由于纤维有效遏制了混凝土早期（凝结前后）塑性开裂的发生发展，防水剂无需掺加即可达到S8抗渗等级。这些外加剂用量的减少，利于结构的材料化学稳定性。（4）最佳掺量下，回弹率可由普通喷射混凝土的1630下降至611。（5）同环境条件下，最佳掺量聚丙烯纤维喷射混凝土比普通喷射混凝土28d抗压强度提高37，抗折强度提高815，抗渗能力提高1525。3.应用效果分

7、析对比以石家庄市某地下电力隧道为例，设计为钢筋骨架喷射C30混凝土结构，位于地下1012m，途经多条给、排水管道下方，抗渗等级S8。以该隧道穿越管道密集区域100m为试验段，采用聚丙烯纤维喷射混凝土（长度20mm聚丙烯网状纤维，掺量0.6kg/m3）,其余按照普通喷射混凝土施工，作为对比段。现将各项指标分析对比如下：（1）施工周期：虽然试验段在拌料时比对比段增加了少量搅拌时间，但回弹率的降低大大缩短了现场处理及继续供料所耗用的时间，从整体施工周期测算，同等工作量试验段比对比段节省时间12%。（2）工程质量：完工后，整体工程各项指标均满足验收要求。经运行使用2年后，在工程回访中发现试验段观感质量

8、明显优于对比段（主要表现为表面可见渗水点方面），经现场测算，试验段渗水点面积仅相当于对比段的40%，远远满足工程使用要求。(3)成本造价：由于在施工中，试验段经现场充分论证后决定：速凝剂掺量减少40，防水剂取消掺加。加之掺加聚丙烯网状纤维后回弹率大幅下降，较对比段所节省的工程成本远远大于掺加聚丙烯网状纤维增加的费用。经工程决算，试验段单位工程量造价成本较对比段下降11%。4.结束语结合实际使用情况，可以看出聚丙烯纤维喷射混凝土目前具有良好的应用价值和综合效益。随着我国工程建设行业现代化和专业化程度的不断提高，喷射混凝土作为一种独特的混凝土施工方法，必将出现更多的新材料、新技术。参考文献：1 黄承逵.纤维混凝土结构.北京：机械工业出版社，2004.2 孙家瑛，陆斌，栾峰.网状聚丙烯纤维对混凝土渗透性影响研究.混凝土，2000（5）：46-