浅谈聚丙烯纤维自密实混凝土

李建文

鸡西博联热电有限公司

摘要：与一般的混凝土相比，自密实混凝土主要是依靠自身重力的作用来填充到混凝土钢筋结构中的钢筋空隙中，无需进行震动就能使混凝土的密实度达到要求。而聚丙烯纤维自密实混凝土除了具备以上特点，还具有较好的抗压强度和劈裂强度，在很多工程中都得到了广泛使用。现本文就主要探讨了聚丙烯纤维自密实混凝土的工作性和强度性能，仅供参考交流使用。

关键词：聚丙烯纤维自密实混凝土；工作性；强度性能

一般由于混凝土原材料较容易得到，且成本较低，生产方便简单，因而混凝土已经成为当前工程施工中最主要的施工材料。而与普通混凝土相比，聚丙烯纤维自密实混凝土的工作性更好，抗压强度更大。当然这一切前提都要有合理的配合比设计。在此本文就对其配合比设计进行分析，通过试验来证明其良好的使用性能。

一、自密实混凝土配合比

普通自密实混凝土的基准配合比为：水胶比0.3，胶凝材料用量550kg/m3，粗集料用量834kg/m3，粉煤灰占胶凝材料的30%，砂率为50%，减水剂占胶凝材料的1%。纤维自密实混凝土配合比采取在基准配合比中直接掺入长度12mm聚丙烯单丝纤维，体积掺量分别为0.0%，0.05%，0.1%，0.15%和0.2%。如果纤维自密实混凝土不满足工作性的要求，可以采用增加减水剂用量，增大砂率、胶凝材料用量以及水胶比(保持胶凝胶材料的用量，增加水的用量)等单因素变化方式改善其工作性。

二、试验方法

聚丙烯纤维自密实混凝土配合比设计首先是要保证工作性，其次是强度指标。但是，必须明确的是不能以保证工作性而造成自密实混凝土的强度损伤。自密实混凝土的工作性通常包括填充性检测、间隙通过性检测以及抗离析性检测。试验采用塌落扩展度检测纤维自密实混凝土的填充性，采用自制U型仪检测间隙通过性和抗离析性。

检测间隙通过性和抗离析性采用自制的U型仪，中间分割板厚2cm，障碍物为在隔板下部安装2根60mm的光圆钢筋，试验过程中保证中间隔板的稳定性。试验过程如下:

1、将集料、胶凝材料倒入搅拌机干拌1一2min加入纤维在干拌1一2min，接着加入高效减水剂和80%左右的水拌和1min左右，再加入剩下的水拌和1min左右，然后停止搅拌并观察是否有离析、纤维成团等状况，1一2min内进行工作性检测。如果出现离析、纤维成团现状，在继续搅拌1min左右后立即进行工作性检测，按照CECS203:2006和CCES02-2004中工作性的要求，结合英国、德国以及日本相关规范中的要求，当塌落扩展度SF550mm和U型仪高度差△h≤30mm同时达到时，即工作性满足要求。

2、如果工作性检测合格，按照混凝土试验规程成型100mmx100mmx100mm立方体试件，进行标准养护后测试其28d强度值。

3、)如果工作性不和格，采用增加减水剂用量、胶凝材料用量以及水胶比(鉴于基准配合比中砂率较高，增大砂率没有进行考虑)改善工作性，并进行混合料的试配和工作性测试，直至合格。同时进行调整配合比后的100mmx100mmx100mm立方体试件成型，进行标准养护后测试其28d强度值。

三、试验结果分析

1、纤维自密实混凝土工作性测试结果

结合体积掺量分别为0.0%，0.05%，0.1%，0.15%和0.2%聚丙烯单丝纤维掺入到自密实混凝土中后工作性能的测试结果。可知，随着纤维掺量的增加，尽管塌落度经时损失变化不大，但塌落度、和塌落扩展度逐渐降低，△h逐步增大，聚丙烯纤维自密实混凝土工作性逐步降低。当纤维体积掺量达到0.15%时，纤维自密实混凝土的工作性己达不到规程相关要求。

需要强调的是FS15T组与相关研究中的数据规律一致，但数据结果偏好。初步分析为，当纤维掺量超过0.10%后，拌和过程、PP纤维分散性等方面因素产生的上述差异。

为了改善FS15和FS20的工作性，采用提高水胶比、增加减水剂用量和提高胶凝材料用量方式改善纤维自密实混凝土的工作性。鉴于前面的研究结果表明，随着纤维体积增加，自密实混凝土经时塌落度变化不大。因此，调整后的配合比主要进行了塌落扩展度和U型仪通过试验。由试验结果可知提高水胶比、增加减水剂用量和提高胶凝材料用量方式都可以显著提高纤维自密实混凝土的工作性。但试验过程中也发现：

1)采用提高水胶比改善工作性时发现(保持胶凝胶材料的用量，增加水的用量)，尽管塌落扩展度和U型仪测试结果较好，但拌和过程中有离析现象发生，特别是当水胶比增加到0.34时，离析现象较严重。

2)减水剂能显著改善纤维自密实混凝土工作性明显，但随着减水剂的增加，增量效应不明显，且易出现泌水离析现象。因此，高效减水剂的掺量不宜超过胶凝材料的1.5%o

3)增加胶凝材料也能改善工作性，但胶凝材料增加会造成成本增加和开裂风险的增加。因此，实际工程采用此方法时，对于普通自密实混凝土而言应该着重考虑混凝土材料的抗裂性能;对于纤维自密实混凝土，由于纤维的阻裂、增强作用，在不考虑成本增加的情况下，该方式也是可取的。

2、聚丙烯纤维自密实混凝土强度试结果

2.1纤维掺量对自密实混凝土强度影响

在基础配合比下(FSO)，不同纤维掺量对抗压强度和劈裂强度影响测试结果可以看出，

1)当纤维掺量控制在0.15%内时，纤维对自密实混凝土抗压强度的影响可以忽略，劈裂强度随纤维掺量增加而增大，相对于FSO组最大提高幅度达24%;当纤维掺量达到0.20%时，抗压强度和劈裂强度都有不同程度的降低，其中劈裂强度相对于FSO组还降低5%。

2)在保证自密实混凝土工作性的前提下，且强度不损失的情况下，自密实混凝土中聚丙烯纤维的最大掺量不宜超过0.10%o

2.2不同配合比调整方式对纤维自密实混凝土强度影响

对FS15和FS20进行了配合比调整后对其进行抗压强度测试，结果发现

1)提高水胶比可以改善纤维自密实混凝土的工作性，但强度相对于基准自密实混凝土FSO组抗压强度降低较大。

2)增加高效减水剂和提高胶凝材料的用量不仅对工作性的改善明显，而且纤维自密实混凝土的抗压强度明显提高(与没有调整减水剂和提高胶凝材料进行对比)，提高幅度为12%一17%，但纤维掺量由0.15%增加到0.20%，抗压强度基本上没有增量效应。因此，聚丙烯纤维自密实混凝土的纤维掺量不宜超过0.巧%。

3)提高胶凝材料用量和减水剂对抗压强度提高程度相当，且增量效应也不明显。在保证纤维自密实混凝土工作性、强度不损失的情况下和防范混凝土开裂等因素综合考虑次啊，建议采用提高高效减水剂提高纤维自密实混凝土的工作性，但不宜超过胶凝材料的1.5%o

四、结束语

由上述研究结果可以看出，聚丙烯纤维自密实混凝土的工作性和强度性能受纤维掺入量的影响，不过可以通过提高凝胶材料和使用高效减水剂的方式来改善柔性纤维自密实混凝土的工作性，使材料强度得到改善。总之，在实际的使用过程中，必须要先进行配合比试验，确定最佳的配合比来适应工程需求。

参考文献

[1]盛黎明，邓运清.混凝土聚丙烯纤维的发展与应用.铁道标准设计，2002(6)

[2]鞠丽艳，张雄.聚丙烯纤维混凝土的性能及应用.合成纤维工业，2004(2)

[3]李顺凯，蔡安兰等.改性聚丙烯纤维砂浆和混凝土的性能试验.南京工业大学学报，2004(3)

[4]郭景强，陈贺新等.聚丙烯纤维自密实混凝土的研究及应用.河南科学，2002(12)

[5]单俊鸿，周明凯等.聚丙烯纤维混凝土在路桥中的应用.新型建筑材料，2004(8)