谢振生?吕启

摘 要：把聚丙烯腈纤维切断成需要的长度，添加到混凝土中形成聚丙烯腈纤维混凝土，是近年使用越来越多的一种较好的纤维混凝土材料，本文通过在聚丙烯腈纤维混凝土配合比设计过程中，对不同纤维掺量的混凝土性能进行检测分析，总结了纤维掺量对混凝土性能的影响，并通过工程实际使用效果进行验证。

关键词：聚丙烯腈纤维混凝土;纤维掺量;工程应用

聚丙烯腈纤维具有抗拉强度高、纤维直径小、分散性较好、性能稳定、耐碱性高和柔软等特点，因此能较好地应用于纤维混凝土，在本次试验中对本工程使用的天津腾云科技发展有限公司规格为12mm聚丙烯腈纤维进行了委托检测，检测结果如下表：

从检测结果分析，聚丙烯腈纤维的上述特点明显，抗拉强度相当于T600碳纤维，与钢纤维相比具有抗拉强度较高，直径细且柔软的特点，因此聚丙烯腈纤维与钢纤维相比较在混凝土中分散性较好，混凝土成型可塑性较好。

在混凝土中添加聚丙烯腈纤维形成纤维混凝土，能显著减少混凝土的早期的裂缝，提高混凝土的抗渗性和抗拉及抗压强度，因此聚丙烯腈纤维混凝土可应用的工程范围广，尤其是在需要控制早期硬化干缩裂缝和提高抗拉强度和抗渗性和抗冻性的混凝土工程。

本工程实例中，混凝土桥面铺装层设计采用厚度10cm的C50聚丙烯腈纤维混凝土，抗渗等级W8，设计推荐纤维掺量为1KG/m?。

为了总结出聚丙烯腈纤维的最佳掺量，在同一基准配合比的基础上按照不同的纤维掺量进行了试验室配合比的配制和试拌，分别进行混凝土工作性、抗压强度和抗渗性能的检测，试验过程及结果如下：

1 原材料的选用及质量情况

聚丙烯腈纤维：供应商为天津腾云科技发展有限公司，规格12mm，质量指标见上表，质量符合JT/T525-2019标准要求。水泥：采用天津山水水泥有限公司生产的P.O.42.5水泥，经检测质量符合要求。粗集料：采用5-20mm连续级配石灰岩碎石，经检测质量符合要求。砂：采用天然河砂，细度模数2.7，Ⅱ区级配中砂，经检测质量满足Ⅰ类砂要求。粉煤灰：采用天津海得润滋建材有限公司提供的混凝土用FⅡ级粉煤灰，经检测质量符合标准要求。矿粉：采用唐山瑞丰钢铁有限公司生产 S95级矿粉，经检测质量符合标准要求。减水剂：采用方兴化学建材有限公司生产的缓凝型高性能减水剂，经检测质量符合标准要求。

2 试验过程及检测数据汇总

根据工程实际情况混凝土配合比的坍落度选定范围为16-20cm，试配强度为58.2MPa。采用质量法进行试配，把本工程已使用的C50配合比适当调整后作为基准配合比，在试验室分别拌制基准配合比混凝土和分别掺加1.0、0.7、0.4kg/m?聚丙烯腈纤维的混凝土。对各组混凝土拌和物进行工作性检测，成型试件分别进行7、28天抗压强度和28天抗渗试验。为了保证试验结果不受材料、環境及试验操作的影响，全部的原材料取自同一批，一次备足，在试验室内连续完成各组混凝土的拌制、检测和试件成型等工作，试件标准养护，试验操作由相同的试验人员完成，确保了一致性。经试拌和检测取得各不同掺配比例混凝土的技术指标汇总如下：

不掺加纤维的基准配合比材料用量为（kg/m?）：水泥：水：砂：粗集料：矿粉：粉煤灰：外加剂=377：145：702：1099：48：48：11.11。

3 试验结果分析

混凝土工作性，混凝土的流动性随纤维掺量的增加而减小，当掺量为1kg/m?时，坍落度比基准混凝土小45mm，混凝土流动性明显减小，粘滞性大，成型试件的表面出现较明显的纤维外露。从混凝土拌合物状态来看，掺量1kg/m?时有过掺的现象。

对抗压强度进行分析，不同纤维掺量对抗压强度的影响较明显。在4个不同的掺量中，0.7kg/m?掺量的混凝土7天和28天强度值最高，掺量小于0.7kg/m?时，抗压强度随掺量的增加而提高，掺量为0和0.7kg对比，7天和28天强度分别提高了4.9%和5.2%，超过该掺量后，抗压强度急剧下降，掺量为1.0和0.7kg对比，7天和28天强度分别下降了27.8%和24.1%，抗压强度降低明显。从抗压强度方面分析纤维掺量0.7kg/m?的效果最好。

经抗渗检测，各纤维掺量的混凝土抗渗强度均达到P8要求。

通过以上对在室内标准条件下混凝土拌合物性能检测，抗压强度和抗渗性能等试验结果分析，本次试验的聚丙烯腈纤维最佳掺量为0.7kg/m?。

4 工程施工应用

在本工程中使用纤维掺量为0.7Kg/m?的混凝土配合比来进行桥面纤维混凝土的施工，混凝土拌和配料时纤维采用人工投料，与砂石水泥等干料一起投放入拌缸进行干拌，通过试验干拌时间45秒以上，再加水湿拌纤维在混凝土中具有良好的均匀性，混凝土的状态满足要求。

现场混凝土施工工艺和流程：混凝土罐车运输→泵送→人工初平→平板震实→滚轴式震动梁→人工收面和精平→拉毛→养生。

对施工的混凝土进行工作性检测，进行混凝土抗压强度和抗渗性能试验，分4批次进行了共8组7天强度检测，平均值为53.6MPa，16组28天抗压强度平均值为62.1MPa，最小值为56MPa，最大为66.8MPa，进行了2组抗渗试验，结果均≥P8。施工混凝土经检测强度、抗渗性能指标符合要求。

5 结语

通过本次对不同纤维掺量的C50聚丙烯腈纤维混凝土进行试验，同一基准配合比下，聚丙烯腈纤维混凝土中纤维的掺量有一个最佳值。在最佳掺量下，混凝土具有较好工作性，最高的抗压强度和满足要求的抗渗性能，本次试验中总结出的最佳掺量是0.7kg/m?。通过在桥面铺装的实际施工验证，基本消除了桥面混凝土铺装易出现表面干缩等裂缝的问题。就本次C50混凝土的纤维掺量结论应该基本适用于其他强度等级的混凝土，当然这还需要进一步验证。