徐雪飞++吴洋洋

摘 要：聚丙烯纤维混凝土的应用，本文对混凝土桥柔性桥面铺装的早期病害及其原因进行了分析与研究，在总结当前国内桥面铺装结构分析主要方法的基础上，通过理论分析，提出了用有限元进行结构分析时，需要重点研究的几个问题，指出了今后主要的研究方向。

关键词：结构材料； 现场施工

一、纤维作用的实质

1.经过多年的推广，聚丙烯抗裂纤维----杜拉纤维（Durafiber）已经在全国20多个省、市、自治区的一千多个各类工程中得到了成功的大面积应用。主要用在道路、桥梁、机场、地铁、工业及民用建筑、水利工程以及预制构件、保温材料、干粉砂浆等各个方面。自1999年防水专家将以杜拉纤维为代表的聚丙烯纤维写入《深圳建筑防水构造图集》之后、广州、北京等地依据大量的工程实践数据和专家论证，在轻板墙体工程、保温工程方面采纳了杜拉纤维规格、掺量和做法，将聚丙烯纤维的使用纳入了地方技术规程。之后继续扩大的工程实践，以及其它许多品牌工程用纤维的大量推广和应用，为我国合成纤维混凝土开拓了一个良好的发展势头。

在不同类型工程和不同地区气候条件下的应用实践中，杜拉纤维都取得了成功。工程用合成纤维所起作用的本质到底是什么？如何看待合成纤维所起的作用？随着目前呈现了众多品牌工程用合成纤维的开始激烈竞争时，对此问题却引出了许多疑问。

部分厂商宣传纤维作用的时候存在片面性，好像只要在混凝土/砂浆中一掺加纤维，裂缝就不复存在，违背了纤维发生作用的机理和忽视了具体工程的个性条件。合成纤维解决的主要对象是混凝土早期的原生裂缝，无限夸大合成纤维对裂缝的抑制作用是不对的。事实上，混凝土/砂浆掺加纤维，也只能是对非结构性裂缝的阻裂作用，不可能完全消灭裂缝。

2.混凝土是工程中用量最多的建筑材料，也是最主要的结构材料，钢筋混凝土结构已成为世界上应用最广泛的结构形式。我国目前正进行着举世空前的大规模基础建设，但是有许多混凝土结构，包括桥梁、道路、隧道、港口、大坝、建筑物等，在建期间或建成时间不长后出现可见裂缝，影响外观，影响在侵蚀环境中运行结构的耐久性，还使一些结构的使用功能受到影响，暴露出较严重的耐久性问题，寿命低于设计寿命标准。只有认真解决各类混凝土结构的耐久性，才能使资源充分得到利用。尽可能延长各类建筑物的寿命，延缓因时间推移而带来的结构安全性方面的威胁，保证其正常使用，才能尽可能节约重建和修复费用。在混凝土结构中大量推广普及合成纤维混凝土，不仅可以解决当前由于建筑物向高、大、结构复杂发展带来的一些问题，也应成为解决结构耐久性的一种重要手段。

其中包括有效增加混凝土的韧性；减少裂缝，提高抗渗能力；减少裂缝，延缓钢筋锈蚀；减少混凝土结构受到的化学侵蚀；增强抗冻融能力，减少混凝土结构遭受破坏；减少混凝土的泌水，使表面混凝土的质量得以改善；减少裂缝，提高耐磨性和抗冲击能力等等。所起的作用不是某几个强度指标能够体现的，而是多个指标的综合体现，尤其是混凝土耐久性。合成纤维混凝土成为国内理论界热衷研究的真正意义，也在于如何真正揭示、衡量纤维对混凝土作用的本质。

二、纤维发生作用的条件

1.纤维发生作用的条件，可以从纤维外部和内部两个方面来理解。

（1） 外部：可从纤维在混凝土/砂浆中所处的形态以及纤维对集料的关系两个方面来理解。

纤维对集料的握裹状况，是能否起作用的另一个关键。纤维能够尽可能多的握裹集料，避免在受力时被拔出。不同的纤维制成标准不同，在电子显微镜下可以看到呈现不同的握裹集料的情况。如果加入纤维后的混凝土塌落度没有损失，这种纤维不是分散不好就是握裹力差，纤维的作用无从谈起。

（2）要真正认识每一种材料的特性和优劣，强调一种材料排斥另一种材料的做法是行不通的。材料是不断变革的，要不断认识和使用新的材料。只有充分发挥材料的复合效应，才能综合解决工程中所遇到问题。

如，在水工混凝土的应用中掺加粉煤灰或硅粉增加抗冲耐磨强度和抗裂。黄委会实验中心所做的配比试验，在掺加20%粉煤灰和杜拉纤维0.6/0.9/1.2kg /m3掺量的情况下，抗冲磨强度分别增加6—18%。南京水科院的试验证明，聚丙烯纤维和硅粉共掺，可以更有效地提高混凝土的抗冲磨性能33-58%。

三、纤维的合适掺量

1.适用的纤维掺量取何值？从合成纤维的制成材料来看，由于其耐酸碱、以及物理性的增韧和增强，广义地来说对混凝土是有益无害的。但到底何掺量才合适，理论界与工程界的意见不尽相同。

目前没有国家技术规程，工程应用又处于探索阶段，掺量差异的理论根据不足，决定纤维掺量的最可靠办法是因应工程目的进行试配，认真进行比较。尤其是大型工程的结构性部位应用更要认真、慎重进行纤维多种掺量的试配和性能比较，从而选择最佳方案。

河南回龙抽水蓄能电站工程，为了解决3.5万m2集水库盆花岗岩盆底渗漏的问题，采用7种配比进行了1400m2的喷射混凝土对比试验，从中确定了杜拉纤维的最佳掺量和施工方案。该工程采用的大面积喷射混凝土施工在全国是少见的。

2.质量差的纤维，不但不会对混凝土增强、增韧，反而会有负面影响。尤其是对于水利、水电站这类工程更有着特殊意义。适当调整纤维掺量，要讲究理论，也要讲究经验。经验数据和理论数据结合起来，针对不同的工程部位，调整和选择适当的掺量，才是科学的态度。

3.合成纤维混凝土是一个新的技术，而且在诸多工程中都已经证明是可以成功应用的，经验数据在目前也是有推广意义的。现在关键不在于数据取何值，而在于是否认识到这种技术是可以解决目前工程中需要解决的问题。如果不需要解决，再好的技术也没有应用和推广的必要，正所谓要“对症下药”。

四、考量合成纤维作用的指标

纤维对混凝土的力学性能的最大改变，不是旨在提高其抗压、抗折等强度指标，而是极大限度地提高了混凝土的断裂能、延展性。从变化幅度和绝对值来看，均不足以影响到混凝土的原有设计要求。之所以有时候某些强度指标呈现提高，也是由于解决了部分裂缝而带来的附加效应。

目前，由于合成纤维混凝土在我国研究和应用的历史较短，可喜的是，理论界已经开始了对这方面的研究。一些专家和学者已经开始从受弯韧度指数和剩余弯曲强度来研究和考量合成纤维对混凝土的增韧效应。

五、 合成纤维混凝土配制的便易性

1.对搅拌设备没有特殊的要求，容易在商品混凝土攪拌站或现场操作；对桥面铺装， 如何假设及模拟层间接触状况是有限元建模一个很重要的问题。对于不设防水层的情况，可以借鉴复合路面的处理方式。

2.简单的物理性加筋，与制备混凝土的各种骨料、外加剂和水泥都不会有任何冲突。不需要改变原有的设计配比；

我国目前的建筑工程界施工人员的素质普遍不高，施工管理还比较粗放。对于大规模施工的合成纤维混凝土，必须要求其具备配制便易，否则主观引起的问题会影响合成纤维混凝土的配制以及使用效果，又会反过来影响这一技术的大面积推广。

参考文献：

[1] 虞彭德等. 评定建筑用聚丙烯纤维分散性能的方法 [J]. 新型建筑材料，2003，（7） ： 50-52.

[2] 卢安琪等. 聚丙烯纤维混凝土抗冲耐磨试验研究 [J]. 水利水电技术，2002，（4）： 37-39.