聚丙烯纖維混凝土在巴家咀水庫除險加固工程中的應(yīng)用

　　［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。當高速水流沖刷磨損混凝土時,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。
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　?。?）聚丙烯纖維混凝土的性能指標（建議增加設(shè)計或工程對聚丙烯纖維混凝土性能指標的要求和具體參數(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標閘室溢流堰面及C4標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?/a>廠產(chǎn)水泥，聚丙烯纖維采用山東產(chǎn)聚丙烯纖維。