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im体育网页版:聚丙烯介绍

发布时间:2022-06-01 17:11:32 来源:im体育网站 作者:im体育下载

  普通混凝土在浇筑初期,会产生塑性收缩,使混凝土产生龟裂,影响其整体性。在温度应力及其它外力作用下,很容易发展成为裂缝或碎裂,从而影响到混凝土的耐外性,抗磨性能降低,钢筋容易锈蚀。为解决这一问题,过去常在混凝土中掺加钢纤维、玻璃纤维,或在混凝土表层铺钢丝网等方法予以解决。80年代中期,美国军队工程师团,为解决其军用工事的混凝土结构在炮弹、炸弹的轰击下不易破裂的问题,研制和开发了聚丙烯纤维网混凝土。纤维网作为一种次要的混凝土加强系统(即不代替受力钢)筋,比较成功地解决了普通混凝土的上述缺点。因对比其它次要加固措施,比较经济和容易施工,因此在公路及桥梁路面、机场跑道、工业与民用建筑、港口码头、隧洞喷锚加固、水工建筑物等混凝土建筑工程中,迅速得到推广使用,目前已在全球60多个国家和地区得到广泛应用、效益显著。

  纤维网是由聚丙烯合成的束状网形纤维,加入到混凝土原材料中,在搅拌机的搅拌下,受到水泥、砂石料的冲击混和,成束的纤维会被撕裂成大量单独的纤维(不会纠缠成团),以三维方式均匀分布在混凝土中。例如,当采用标准掺量:用19mm长的纤维,每m3混凝土掺0.9kg,经搅拌机充分拌和,大约可以分散成710万根独立纤维,即平均每立方厘米有7根,这些纤维的存在将使混凝土的性能有较大的改善。主要表现在:

  1. 纤维网抑制了混凝土的塑性收缩龟裂。混凝土浇筑初期呈流塑态时,其中比重大的物质(砂、石等)会自然地因自重向下移动,同时逼使比重较小的水向上运动,因而会形成条条微细裂纹,形成所谓“塑性收缩龟裂”(亦即混凝土的“凝缩”或“干缩”)。所以在普通混凝土中,这种塑性收缩龟裂,总是或多或少地早已潜伏在混凝土当中,严重影响了混凝土的整体耐久性。掺入纤维网后,大量均匀分布的纤维网限制了混凝土浇筑初期不同比重物质的相对运动,首先抑制了毛细管的发展,进而抑制了塑性龟裂裂纹的产生,提高了混凝土的整体性。美国圣荷西州大学等试验结果表明,纤维网对混凝土龟裂程度的控制效果,比普通混凝土高出90%-100%。这就保证了凝固后的混凝土,有较大的密度和发挥较高的强度。加上纤维网的约束作用,能够更好地抵抗温度变形和其他外力引起的裂缝发展。

  2. 增强了混凝土的抗冲击性和柔韧性。试验表明,由于纤维网在混凝土中的牵扯约束作用,混凝土破裂前聚丙烯纤维大约有15%的拉长,承担了部分破裂能量,从而使混凝土的柔韧性比普通混凝土大约提高40%,抗冲击能力提高了一倍,抗疲劳性能也增加了三倍。

  3.减少了混凝土的渗透性。试验表明掺量为1.186kg/m3的纤维网混凝土,由于抑制了微裂缝的发展,比普通混凝土可减少79%的渗水。从而也防止和延缓了渗水、潮湿气体和氯化物等有害介质对混凝土的侵蚀和对受力钢筋的锈蚀,延长了建筑物的使用寿命。这一特点对贮水工程、海岸工程特别重要。

  4.增加了混凝土的耐磨损性能。根据挪威政府公路抗磨损试验,加纤维网的混凝土,抗磨损能力增加105%,并送减少材料损耗34.4%。

  5.经济性。以桥梁、高速公路路面,采用厚65mm的耐磨、防震、抗裂的铺装层为例,分别用钢纤维混凝土、聚丙烯纤维网混凝土和用钢丝加固面层进行比较。钢纤维的掺量按“钢纤维混凝土结构设计与施工规程(CECS38:92)”要求的体积率1-1.5%,取100kg/m3,单价4500元/t;纤维网以标准掺量0.9kg/m3,价格118元计;钢丝网采用广州市路面工程常用的TMD3030型扩张型金属网代替,单位为26元/m2。则每m2铺装层加强材料价格之比分别为29.3元、7.67元和26元,说明要采用其它两种材料在运输、安装过程所增加的费用和施工中增加的麻烦。

  纤维网的使用极为简便,无须改变原设计混凝土的配比,也不取代原设计的受力钢筋。一般情况下,每m3混凝土掺入量为0.9kg长度为19mm的聚丙烯纤维网(即标准掺入量)。美国纤维网公司生产的纤维网,即按每0.9kg包装成袋(价格17.8美元/袋),使用时间为4-5分钟或者70转,投料先后和延长搅拌时间不会影响纤维的强度和均匀分布。搅拌和浇筑过程不会对有关设备造成任何附加磨损。

  用纤维网混凝土作公路和飞机场跑道路面,可有效地控制路面的塑性龟裂,提高抗冲击破碎能力一倍以上,抗疲劳性能增加三倍,提高抗磨损能力一倍,这些使混凝土路面的完好性延长5-10年。

  1985年,美国在宾西法尼亚州322号高速公路上,曾作了1.5km的对比试验。在旧路的外侧车道铺63mm 的普通混凝土面层。一年后检查,普通混凝土路面出现龟裂和严重的断裂,有纤维网的路面却无任何龟裂并磨损严重,而含纤维网的混凝土的路面却仍然良好。

  墨西哥城从1989年起,要求市区和郊区的重要都采用纤维网混凝土路面,厚度从125-200mm,取消任何类型的加强钢筋。1990年印尼雅加达对新开的6条高速公路,全部采用纤维网混凝土结构,铺设厚度为270-300mm。

  我国广州市环城高速公路建设中,第一期路段采用普通混凝土,路面产生了塑性龟裂和裂缝;第二期采用了钢纤维混凝土路面,龟裂减轻,但锈蚀严重,并且对汽车轮胎造成较严重的磨损;第三期在占2/3里程的路段采用了纤维网混凝土,使用情况良好。郑州市一新建普通混凝土路面因出现严重破裂,用纤维网混凝土修复后七天恢复通车。

  在桥梁工程中,用纤维网混凝土作桥面铺装层可有效地抑制和减少裂缝,增强桥面的防水性和抗破碎能力,减缓钢筋锈蚀和延长结构的寿命。山东济青高速公路一桥面混凝土出现严重破碎,1996年用纤维网混凝土修复,10天后恢复使用,效果良好,据此已决定用纤维网混凝土对济青高速公路全线进行加固。郑州市市政当局从1996年开始,以纤维网混凝土取代金属网作公路、桥梁路面的加强结构。由交通部二局承建的西安市环城立交桥,由于采用了纤维网混凝土,成功地解决了桥面混凝土容易产生裂缝的难题。

  在飞机场跑道、停机坪上采用纤维网混凝土能提高飞机降落时的抗冲击能力,减少接缝处的混凝土破裂的小碎片被喷气发动机吸入产生事故的隐患,提高飞机的安全性。美国最大的丹佛机场(总面积超过53

  平方英里,设计年客流量1.1亿人次),其机场跑道、停机场机库、地下传输通道等。都采用了包括纤维网加因措施在内的混凝土。英国希斯罗机场,比用钢纤维混凝土更有利于减少对机场雷达系统的干扰。另外美国夏威夷机场、得克萨斯州空军基地等都采用了纤维混凝土作为综合加固措施之一。

  意大利Montalto中心工厂建筑面积为2.1万m2,对混凝土8-12cm面层要求不能有任何裂纹,曾派一些专家到美国考察,并经过多次反复试验,决定采用纤维网混凝土。美国1986年建成的联合银行大厦,共68层,是一座拥有11.6万m3的办公大楼,开始五层用金属网铺面,由于施工麻烦,进度赶不上,后全部改用纤维混凝土浇筑,这样才有可能按合约在3个月内完成。路易斯州爱得华大厦,总共18层,楼板面积6万m2。全部用纤维网代替原设计的金属加固的混凝土。墨西哥市高级购物中心,是1989年墨西哥最大的建筑项目,为了提高建筑物的抗地震破坏能力,全部混凝土结构中(包括板、梁、柱)都掺入了纤维网。

  对于工程建筑中常用混凝土预制构件、预制管道等采用纤维网混凝土后,能明显提高构件、预制管道采用纤维网混凝土后,能明显提高构件的坚固性。特别指出在运输和安装过程中,因纤维网混凝土提高了抗震和抗破损能力,减少的损失比加入纤维网增加的费用要合算得多。

  喷射混凝土中掺入聚丙烯纤维网,能大大提高其粘稠性,因而能形成更大厚度的喷射混凝土层,降低喷射混凝土的回弹率。瑞典国家研究院曾对掺钢纤维、聚丙烯纤维和普通喷射混凝土作过对比试验,结果加纤维网的喷射混凝土,比普通喷射混凝土抗压强度提高34%,抗弯曲强度提高46%;回弹率普通混凝土为25%,加钢纤维的为10%,而加纤维网的最小,仅为4-5%。另外纤维网对混凝土输送管道起一定润滑作用,比普通混凝土可减少管壁摩阻力5%,所以压送时不需增加压力,可稳定顺利喷出。对比钢纤维混凝土容易磨损设备、堵塞管道等有明显的优越性。由于纤维网混凝土本身具有的抗龟裂、抗渗性、抗磨损和较好的柔韧性,使其在地下工程的喷锚衬砌中。能够更好地适应隧洞围岩的变形,发挥围岩的自稳能力,减薄衬砌厚度。

  菲律宾雷班多2号隧洞,洞径为6.0m,设计通过流量220m3/s,原计划用挂金属网喷混凝土改为分层喷射纤维网混凝土30mm后(取消金属网),工效提高150%,回弹率从原30%降至5%以下,香港石场弯地下隧道,采用喷纤维网混凝土护砌,喷射厚度75mm,效果非常好。我国二滩水电站的排水隧洞,在了解喷射纤维网混凝土的优越性能后,也决定用之作为施工期安全护衬用。

  纤维网混凝土由于具有特殊的抗龟裂、抗冲击、致密性和防渗性能,能延缓海水中的氯离子对钢筋的锈蚀,延缓海水中硫酸盐、镁离子对混凝土的侵蚀,并提高建筑物抗波浪冲击和码头重物冲击的能力,这些特点引起了海岸工作建设者的重视。挪威奥斯陆集装箱码头,为防止海水对建筑物质腐蚀,提高码头抗集装箱的撞击破坏能力,并防止严寒气候条件下,冰冻对混凝土的渗透膨胀破坏,较早地采用了纤维网混凝土。美国在巴拿马海军港口码头,为保护原码头钢筋混凝土抗海水侵蚀能力,用纤维网混凝土进行加固。我国湛江码头作业区,为同样的目的,在厚20cm混凝土的表层5cm掺入纤维网。

  纤维网混凝土的使用还涉及到蓄水池、浮坞、污水处理系统等许多方面。笔者在接触和学习纤维网混凝土的部分资料中,特别感到在对比混凝土龟裂和延缓裂缝出现等方面,对此我们过去曾采用过的一些工程措施中掺钢纤维,或在表面铺钢丝网等,在某些方面有其独到的优点,也有其经济可行性,特整理给大家。有关方面,通过必要的科学试验,实践总结后逐步推广。


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