［摘 要］通過對聚丙烯纖維混凝土拌和方法的改進，進行定點、定量、定時在粗骨料中投放聚丙烯纖維進行混凝土拌合，聚丙烯纖維混凝土中聚丙烯纖維分散性、混凝土和易性得到明顯改善，解決了聚丙烯纖維混凝土不易攪拌均勻、易結(jié)塊成團、澆筑平倉抹面困難的難題，提高了混凝土澆筑質(zhì)量。
?。?STRONG>關(guān)鍵詞］聚丙烯纖維混凝土 分散性 抗裂 抗磨，巴家咀水庫
1 工程概況
巴家咀水庫位于黃河流域涇河支流蒲河，是一座集防洪保壩、供水、灌溉及發(fā)電于一體的水利樞紐工程，水庫總庫容5.11億m3，屬大（2）型工程。左岸新建溢洪道泄流堰為WES實用堰，進口高程1095.0m，堰頂高程1 106.0m，單孔寬13.0m，共兩孔。溢洪道下游設(shè)挑流鼻坎將水流挑入下游河道。設(shè)計水位1124.95m，校核水位1125.94m，最大泄流流量6680m3/s，最大過流流速35m/s。
巴家咀水庫入庫泥沙年平均含量218kg/m3，汛期年平均含沙量337kg/m3，入庫泥沙懸移質(zhì)泥沙各年中值粒徑變化于0.016～0.026mm間，多年平均中值粒徑約0.022mm。入庫推移質(zhì)較少。
2 聚丙烯纖維混凝土簡介
(1)聚丙烯纖維抗裂抗磨原理
普通混凝土在硬化過程初期,水和水泥反應(yīng)形成結(jié)晶體,各微觀體積縮小,引起混凝土宏觀體積的收縮;硬化后期混凝土內(nèi)自由水分蒸發(fā)引起干縮。這些變化產(chǎn)生應(yīng)力，某個時期當(dāng)應(yīng)力超出了水泥機體的抗拉強度,在混凝土內(nèi)部就出現(xiàn)微裂縫,這些微裂縫不可避免地普遍存在于混凝土內(nèi)的骨料和水泥凝膠體的局部接觸面處以及凝膠體自身內(nèi)部。在混凝土內(nèi)摻入聚丙烯纖維,聚丙烯纖維在混凝土材料中均勻分布,形成混凝土內(nèi)部之亂向支撐體系,可以有效地控制水泥基體收縮及離析裂紋的形成,截斷并防止微裂縫的發(fā)展,避免了貫通毛細(xì)孔道的形成,保證了集料的均勻級配,大大提高混凝土及砂漿的粘結(jié)力,增強其抗裂、抗磨效果;同時由于纖維絲極其細(xì)微,故有效長度較大,彼此相粘連的聚丙烯纖維在混凝土中表現(xiàn)出“承托”骨料的作用,降低了混凝土表面的析水與集料的離析,從而降低了混凝土中直徑為50～100nm和直徑大于100nm的孔隙含量,提高了混凝土的表面光滑度和表面密實度。當(dāng)高速水流沖刷磨損混凝土?xí)r,必然碰到多條不同向的微纖維,這些纖維連接著混凝土內(nèi)部的微顆粒,增加了微顆粒被水流沖走的難度,大大降低了磨損進一步發(fā)展的速度。
?。?）聚丙烯纖維混凝土的性能指標(biāo)（建議增加設(shè)計或工程對聚丙烯纖維混凝土性能指標(biāo)的要求和具體參數(shù)）
聚丙烯纖維混凝土主要優(yōu)點有：可提高混凝土的抗拉強度約15%～30%，提高混凝土早期抗裂性、減少裂縫；減少混凝土的泌水，使表面混凝土的質(zhì)量得以改善；抗沖擊力大，增加混凝土抗沖蝕能力。
其主要缺點有：混凝土生產(chǎn)中不易攪拌均勻，易結(jié)團，和易性差，澆搗平倉抹面困難，造價高。
在水工結(jié)構(gòu)中，聚丙烯纖維混凝土主要用于溢流壩面、溢洪閘溢流面、調(diào)流鼻坎及泄洪洞等高速過流部位。
3 工程應(yīng)用
3.1 配合比確定
由于普通混凝土早期強度較低，容易產(chǎn)生裂縫，為了提高混凝土抗裂抗磨蝕能力，巴家咀溢洪道設(shè)計中將C3標(biāo)閘室溢流堰面及C4標(biāo)挑坎表面使用無毒單絲聚丙烯纖維混凝土。對聚丙烯纖維要求為：纖維抗拉強度不得低于250MPa，彈性模量不得低于3 500MPa，斷裂拉伸率8%～20%，熔點160～180℃，燃點不低于580℃，含濕量不大于0.1%，纖維的規(guī)格應(yīng)為進口3/4英寸（約19mm），國產(chǎn)20mm。聚丙烯纖維混凝土配比設(shè)計見表1，其中骨料為長慶橋骨料，水泥為平?jīng)鏊鄰S產(chǎn)水泥，聚丙烯纖維采用山東產(chǎn)聚丙烯纖維。
3.2 施工方法
抗磨混凝土對混凝土施工性能要求很高,要求混凝土在宏觀上比較均質(zhì),所選用的抗磨混凝土施工和易性要好,質(zhì)量容易控制,以保證混凝土的強度均方差較小,在水流的沖刷和含沙水流的磨損作用下不致產(chǎn)生空蝕的、不均勻的不平整表面。
根據(jù)以往工程經(jīng)驗及巴家咀溢洪道工程最初應(yīng)用情況，聚丙烯纖維混凝土拌和采取按粗骨料、細(xì)骨料、水泥、粉煤灰、聚丙烯纖維的順序進行集中投料，干拌，然后加水及液體外加劑，再進行濕拌。該拌和后的聚丙烯纖維混凝土存在如下問題：
?。?）混凝土拌和中易出現(xiàn)結(jié)團成塊現(xiàn)象，塌落度變化較大，聚丙烯纖維在骨料中分散性不夠均一。
?。?）混凝土澆筑中不易平倉抹面，混凝土流動性較差，混凝土澆筑效果不夠理想。
根據(jù)分析，集中投放聚丙烯纖維，拌合過程中不易拌合均勻，拌制后容易出現(xiàn)成塊結(jié)團現(xiàn)象，同時干拌時水泥、聚丙烯纖維、砂子、粉煤灰容易粘貼在攪拌機筒壁上，導(dǎo)致拌制后的混凝土坍落度較大。如敲擊筒壁，使粘貼在筒壁上的砂漿掉下，再加入新的拌和料，而加水量不變，拌制后的混凝土坍落度又變小，故混凝土坍落度難以控制，不僅混凝土拌和效率不高，也影響混凝土質(zhì)量、混凝土澆筑。
在巴家咀水庫溢洪道工程聚丙烯纖維混凝土拌和設(shè)計中，對聚丙烯纖維混凝土拌合方法提出定點、定量、定時在粗骨料中投放聚丙烯纖維進行拌和。定點即按粗骨料、聚丙烯纖維、細(xì)骨料、水泥、粉煤灰進行投料，進行濕拌。聚丙烯纖維投料采取在拌和機投料口由人工將聚丙烯纖維均勻地拋灑在粗骨料(石子)上面；定量即骨料、水泥等材料嚴(yán)格由電子秤計量；定時即濕拌5min，取消干拌。設(shè)計建議聚丙烯纖維摻量在0.7～0.9kg/m3范圍內(nèi)，根據(jù)試驗結(jié)果，最終選用聚丙烯纖維摻量0.7kg/m3。
根據(jù)工程實際應(yīng)用，該定點、定量、定時拌合聚丙烯纖維混凝土方法，充分保證了聚丙烯纖維在在骨料中分布均勻，有效避免了聚丙烯纖維混凝土成團結(jié)塊現(xiàn)象，同時保證了混凝土和易性、均一性。得到了施工單位及建設(shè)單位的一致認(rèn)可。
3.3 聚丙烯纖維混凝土檢驗
根據(jù)試驗，改進拌和方法后，聚丙烯纖維和骨料在混凝土中分布較均勻。從現(xiàn)場實際澆筑情況看，改進后的聚丙烯纖維混凝土幾乎無泌水，保水性好，坍落度30min后損失近50%，砂漿富余，易振搗，結(jié)塊成團現(xiàn)象較以往大大減少，混凝土澆筑效率明顯提高。
根據(jù)現(xiàn)場檢驗，聚丙烯纖維混凝土結(jié)構(gòu)表面平整度較好，表面裂縫得到了有效控制。
4 結(jié)語
甘肅巴家咀水庫新建溢洪道工程設(shè)計中，運用定時、定量、定點在骨料中摻加聚丙烯纖維，進行聚丙烯纖維混凝土拌和，該拌合方法解決了聚丙烯纖維混凝土拌和中不易攪拌均勻，易結(jié)塊成團，不易平倉抹面的困難，改善了混凝土的和易性，使混凝土澆筑質(zhì)量得到保障。該聚丙烯纖維混凝土拌和方法在巴家咀水庫溢洪道工程中的成功運用，為聚丙烯纖維混凝土在工程中的可靠應(yīng)用提供了實踐經(jīng)驗。
