聚丙烯纤维混凝土在桥梁预制梁板中的应用

作者:未知

  摘  要:该文针对某公路跨红水河大桥加固维修工程需要,进行了聚丙烯纤维抑制混凝土开裂的试验,并应用于项目中。经试验工程实践证明,从配合比试验可以得出聚丙烯纤维掺量为水泥用量的0.3%~0.5%kg/m3,对混凝土的强度影响不大;添加聚丙烯纤维可以大幅度地提高混凝土的抗裂性,对混凝土的抗裂性是非常显著的。
  关键词:聚丙烯纤维混凝土  桥梁维修  应用效果
  中图分类号:TQ342                                文獻标识码:A                         文章编号:1672-3791(2019)03(b)-0049-02
  在工程项目中,裂缝是常见的混凝土病害,为了避免或者减少裂缝,提高混凝土耐久性,国内外大量研究发现,在道路桥梁中使用聚丙烯纤维混凝土,可以有效抑制路面裂缝的产生与发展,有助于降低硬化混凝土的干缩,提高结构的稳定性,从而延长道路桥梁的服役寿命。
  1  工程概况及问题提出
  该文以某公路跨红水河大桥加固维修工程为例,该桥桥梁全长357.28m,桥面全宽12.5m,桥跨组合为3×96.0m,3跨均为钢筋混凝土箱形拱桥。桥面采用预制梁结构,在制梁厂浇筑、养护、张拉完毕后,验收合格的梁面再吊运到桥墩上拼装,桥面铺装层为沥青表处,左右两侧设人行道,护栏为钢筋混凝土护栏。
  在项目施工的前半段,由于设计单位没有明确要求所使用的混凝土是否需要添加聚丙烯纤维,出于成本和施工便利性考虑,施工单位使用的是普通C45混凝土,但在应用中,未掺加纤维的混凝土浇筑的140幅桥梁板前后有40幅出现了不同程度的裂缝。为了保证混凝土和桥梁质量,经设计、施工、监理和商品混凝土企业多次技术沟通和交底,建议使用的混凝土由普通C45改为C45纤维混凝土。
  2  试验设计及施工效果
  2.1 原材料
  (1)水泥:广西鱼峰牌P·O 42.5,其物理性能指标见表1。
  (2)矿粉:柳州市强实科技有限公司S95级矿粉,其技术性能指标见表2。
  (3)粉煤灰:广西来宾电厂Ⅱ级粉煤灰,其技术性能指标见表3。
  (4)细集料:广西都安石灰石Ⅱ类机制砂,细度模数2.9,石粉含量8.9%,泥块含量为0。
  (5)粗集料:广西都安5~31.5mm连续级配石灰石碎石,针片状含量3.5%,压碎指标7.5,含泥量为0,泥块含量为0。
  (6)减水剂:江苏苏博特新型材料股份有限公司生产的PCA?聚羧酸高性能减水剂(缓凝型),减水率为26%,含固量8.8%,缓凝时间充足,适应性好。
  (7)聚丙烯纤维:使用的掺聚丙烯纤维,厂家建议掺量为水泥用量的0.3%~0.5%。
  (8)水:自来水。
  2.2 配合比设计
  根据项目要求,混凝土设计强度等级为C45,坍落度为170±20mm,计算试配确定普通混凝土配合比。其中水泥28d强度46.0MPa;粉煤灰掺量10%,影响系数0.90;矿粉掺量16%,影响系数0.96;外加剂掺量2.80%,减水率26%,含固量8.8%;砂率45%;根据聚丙烯纤维使用说明书,掺量为水泥用量的0.3%~0.5%,即9.36~1.56kg/m3,此文选择聚丙烯纤参量为1kg/m3进行试验。
  一般来说,普通的混凝土搅拌时间为3min左右,聚丙烯纤维混凝土的时间要久一点,大约搅拌4min。除了控制搅拌时间外,坍落度等性能指标也是在搅拌时需要重点考虑的。
  2.3 试验结果及分析
  2.3.1 工作性能
  添加聚丙烯纤维之前,混凝土坍落度为175mm,添加之后减小了10mm,变成165mm。添加之后,纤维在混凝土中形成了空间的网状结构,从而一定程度上制约了混凝土的流动性;但是,其保水性和粘聚性得到了加强,增加了抵抗泵送离析的性能。
  2.3.2 抗压强度
  此试验着重分析了使用聚丙烯纤维前后的混凝土抗压强度的对比。7d龄期的聚丙烯纤维混凝土和未掺加纤维素的混凝土相比,抗压强度几乎并未有所提高,标准差差别不大;而28d龄期的聚丙烯纤维混凝土强度,却比未掺加聚丙烯纤维混凝土的强度有所降低,降低了大约1.69%,不过其强度仍然满足该工程的设计强度,可以保证工程的正常使用,添加纤维比不添加纤维的标准差小1.29%,混凝土稳定性更好、强度更加均匀,对耐久性更好。
  2.3.3 抗裂性能
  添加聚丙烯纤维主要是为了增强混凝的抗裂性和韧性,在应用中,未掺加纤维的混凝土浇筑的140幅桥梁板前后有40幅出现了不同程度的裂缝;之后聚丙烯纤维混凝土浇筑的320幅桥梁板则完好无损,初期和后期都未出现裂缝。在混凝土中加入适量的聚丙烯纤维,大量工程实践证明其有效地抑制了混凝土裂缝的成型与发展,主要是因为聚丙烯纤维与水泥基集料有很强的结合力,在混凝土内部呈高度均匀的乱象分布状态,从而形成一种有效的二级加强体系,有效地增强混凝土的韧性。
  3  结语
  从配合比试验可以得出,聚丙烯纤维掺量为水泥用量的0.3%~0.5%kg/m3,对混凝土的强度影响不大;从施工效果分析,添加纤维之后,所有的预制梁都没有出现混凝土裂缝,说明添加聚丙烯纤维可以大幅度地提高混凝土的抗裂性,有效减少裂缝的形成与发展。
  参考文献
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  [2] 许飞,王兵,宋鲁光.聚丙烯纤维对干硬性再生混凝土性能影响试验研究[J].扬州职业大学学报,2018,22(3):27-29,37.
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