摘要：文章分析了混凝土的塑裂機理及聚丙烯纖維在混凝土中的阻裂效應，通過(guò)在混凝土內摻入聚丙烯纖維以改善混凝土的性能，有效防止碼頭面層混凝土龜裂質(zhì)量通病。

　　關(guān)鍵詞：聚丙烯纖維；混凝土；碼頭面層；塑性裂縫

　　一、概述

　　碼頭面層混凝土龜裂成因較為復雜，它不僅與混凝土的收縮有關(guān)，而且與底層混凝土的約束有關(guān)。因此，要防止面層混凝土龜裂，首先必須改善混凝土本身的性能；其次，必須同時(shí)采用正確、合理的混凝土施工工藝，如在不同氣候環(huán)境下的混凝土的配合比、混凝土的下灰、振搗及抹面壓光、養護等工藝。以往施工中采用機械抹面、真空吸水、摻加混凝土微膨脹劑、噴灑養護液和覆蓋土工布養護等措施來(lái)控制碼頭面層的龜裂，確實(shí)收到了一定的效果；但由于碼頭面層混凝土方量大、體表面積大、露天作業(yè)等特點(diǎn)和軌道、泄水孔等構件的影響，以上措施不能完全到位，所以碼頭面層混凝土龜裂現象一直存在；隨著(zhù)泵送混凝土在碼頭上的使用增多，碼頭面層混凝土龜裂控制難度更大。近幾年，天津港滾裝碼頭工程、天津港北港池集裝箱三期等工程相繼在碼頭面層混凝土施工時(shí)在混凝土中摻入聚丙烯纖維，較好地解決了碼頭面層混凝土的龜裂。

　　二、聚丙烯纖維的材料特性

　�。ㄒ唬├w維的結構形式

　　聚丙烯纖維在各類(lèi)工程中已有較多應用。目前市場(chǎng)上的幾種聚丙烯纖維產(chǎn)品按規格可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是以呈束狀網(wǎng)形式供應的聚丙烯纖維；另一類(lèi)是以單絲形式供應的聚丙烯纖維。網(wǎng)狀纖維經(jīng)與混凝土攪拌后大部分以叉枝纖維、小部分以網(wǎng)片狀與混凝土相結合,這些叉枝網(wǎng)片狀纖維以三維方式與混凝土固結；單絲形式的纖維在攪拌時(shí)能均勻地與混凝土相結合。

　�。ǘ�）纖維的物理參數

　　1．塑性裂縫總是從混凝土表面的原生微裂縫處開(kāi)始擴展。當微裂縫的長(cháng)度大于纖維的間距時(shí)，纖維將跨越裂縫起到傳遞荷載的橋梁作用，使混凝土的應力場(chǎng)更加連續和均勻，使微裂縫尖端的應力集中得以鈍化，裂縫的進(jìn)一步擴展受到約束。

　　2．長(cháng)度小于纖維間距的原生裂縫擴展遇到纖維時(shí)，纖維將迫使其改變延伸方向或跨越纖維生成更細微的裂縫場(chǎng)，顯著(zhù)增大了微裂縫擴展的能量消耗。

　　上述分析可見(jiàn)，單就纖維的阻裂效應而言，在單位混凝土體積內纖維的根數越多，纖維的間距越小，纖維的阻裂效果越好，或者說(shuō)單位體積混凝土內纖維分散后的表面積越大，阻隔裂效果越好。由于纖維的表面積隨纖維細度的增大而增大；在相同的體積摻量下，隨纖維細度的增大，纖維的間距明顯減小，對裂縫的約束能力也顯著(zhù)增強。

　　三、聚丙烯纖維混凝土在碼頭面層施工中的應用

　　近幾年先后在天津港集裝箱碼頭三期工程、天津港北港池滾裝碼頭工程等重要工程項目的面層施工中使用了聚丙烯纖維混凝土。通過(guò)完工1～3個(gè)月后的觀(guān)察檢查，未發(fā)現碼頭面層混凝土有明顯的龜裂出現，收到較好的效果，經(jīng)初步總結，概括起來(lái)纖維混凝土的施工應注意做好以下幾方面的工作：

　　1．根據不同的環(huán)境條件和混凝土特點(diǎn)，通過(guò)試驗確定纖維的結構形式、長(cháng)度和用量。由于目前市場(chǎng)上聚丙烯纖維有網(wǎng)狀和單絲狀兩種，應根據混凝土的不同用途進(jìn)行選定；在面層混凝土施工中，網(wǎng)狀纖維在操作過(guò)程中要求相對較高，攪拌時(shí)間延長(cháng)，振搗及抹面時(shí)間要掌握適當，否則容易引起纖維纏繞和表面起翹；而單絲狀纖維操作相對要簡(jiǎn)單得多，且一般不會(huì )引起表面起翹。根據試驗室對C30普通混凝土和C30聚丙烯纖維混凝土的對比試驗，混凝土中摻入直徑18～20um，長(cháng)度19mm單絲狀聚丙烯纖維后，抗裂能力明顯提高，不同的摻量0.8kg/m³、0.9kg/m³、1.0kg/m³的聚丙烯纖維混凝土比普通混凝土的裂縫分別降低為50.1%、77.5%、100%。摻量在0.9kg/m³以上的聚丙烯纖維混凝土，其限裂等級可達二級以上標準。

　　2．選擇合理的配合比，減小混凝土自身收縮。水泥用量增加，直接導致水泥水化熱的提高，增加了早期混凝土的熱脹，從而增加混凝土溫度下降后的冷縮；骨料對混凝土的質(zhì)量影響也較大，細骨料過(guò)多，減弱了混凝土之間的連接能力，增大裂縫產(chǎn)生的機會(huì )；水灰比過(guò)大會(huì )造成混凝土在硬化過(guò)程中由于水分蒸發(fā)和膠凝體失水后引起干縮量加大。采用外摻高效減水劑、粉煤灰，以降低水泥用量，改善混凝土的和易性、可泵性，減少混凝土下灰、振搗后的泌水。根據現場(chǎng)所用原材料和攪拌、輸送等施工工藝及現場(chǎng)條件，合理選用面層混凝土的配合比是十分關(guān)鍵的。

　　3．聚丙烯纖維�；炷�土開(kāi)罐前預先將聚丙烯纖維按照摻量分別裝入塑料袋中，混凝土攪拌時(shí)有專(zhuān)人在砂石料進(jìn)入料斗時(shí)放入砂石料料斗內，適當延長(cháng)攪拌時(shí)間，使聚丙烯纖維能夠比較均勻地分布于混凝土中。

　　4．加強面層混凝土的下灰整平、抹面壓光等工藝的控制�；炷�土下灰后及時(shí)整平、振搗，用3m長(cháng)鋁合金刮尺檢查，局部凹陷處及時(shí)用聚丙烯纖維混凝土補灰（嚴禁用浮漿補灰），如果混凝土振搗后局部布面出現游離水，應用海綿及時(shí)吸除，采用抹面機抹面后人工收面2～3次，然后用抹面機壓光。施工完的面層混凝土應及時(shí)進(jìn)行養護（用塑料薄膜、土工布覆蓋或噴灑養護膜等）。

　　四、結論

　　1．使用方便、操作簡(jiǎn)單、易控制。纖維的作用完全是物理作用，并不影響水泥的化學(xué)作用，纖維與混凝土的各種元素及添加劑能混拌，因此，使用中不需改變混凝土配合比設計方法。

　　2．聚丙烯纖維作為一種次要加強筋，無(wú)需像金屬網(wǎng)一樣擔心其保護層厚度而可以防銹蝕、防堿，聚丙烯纖維會(huì )對混凝土在塑性及硬化階段提供最有效的自動(dòng)保護。

　　3．有良好的經(jīng)濟性。聚丙烯纖維混凝土比普通混凝土費用增加約20元/m³，使用時(shí)無(wú)需增加其它設備、人力投入。相比其它的外摻材料和工藝，節約成本、提高工效。

　　總之，通過(guò)對近幾年聚丙烯纖維混凝土在天津港碼頭面層施工中的應用和觀(guān)察，混凝土的龜裂問(wèn)題得到了較好的控制，并且聚丙烯纖維混凝土在技術(shù)上和經(jīng)濟上占有絕對優(yōu)勢；現在該種施工方法已被多數建設單位和施工單位認可，并在碼頭及港區道路混凝土面層施工中得到更加廣泛的推廣和使用。

　　參考文獻：

　　[1]王鐵夢(mèng)．工程結構裂縫控制[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社．

　　作者簡(jiǎn)介：薄桂萍（1971－），中交第一航務(wù)工程局第一工程有限公司工程師，研究方向：技術(shù)、質(zhì)量。