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【摘 要】 根据灌河斜拉桥聚丙烯纤维网砼的施工需要，着重从聚丙烯纤维网砼性能和配合比设计两方面进行简要的说明。
【关键词】 聚丙烯纤维网混凝土；性能；配合比设计
1.工程简介
灌河斜拉桥是连盐高速公路上的一座特大型桥梁，主桥采用跨径组合为32.9+115.4+340+115.4+32.9m五跨双塔双索面钢砼组合斜拉桥，桥面总宽36.6m。根据灌河斜拉桥施工图纸，设计要求主桥段采用钢砼叠合的预制桥面板和现浇桥面板，混凝土均为C50聚丙烯纤维网混凝土，桥面铺装系采用C30聚丙烯纤维网混凝土。其中施工图纸要求聚丙烯纤维网的各项性能应符合美国ASTMC-1116标准的各项要求，其抗拉强度应介于620～758MPa之间，掺入量C50聚丙烯纤维网混凝土为每立方米混凝土1㎏纤维网，纤维长度不小于55mm，C30桥面铺装混凝土每立方掺入0.9㎏，纤维长度不小于38mm。C50预制桥面板混凝土方量4343m3，C50现浇桥面板混凝土方量913m3，C30桥面铺装混凝土方量约2126m3。从设计意图可知，由于聚丙烯纤维网混凝土不但具有普通混凝土所有性能外，而且还具有减轻梁体自重，增强抗冲击性和柔韧性、抗耐磨、抗裂等自身的特点，故灌河斜拉桥采用聚丙烯纤维网混凝土。本文针对聚丙烯纤维网混凝土从其性能和配合比设计两方面作简单的分析介绍。
2.关于聚丙烯纤维网混凝土
2.1聚丙烯纤维网混凝土的应用
聚丙烯纤维网是由聚丙烯树脂经特殊加工和处理制成的一束束互相交织成网状的合成低弹模纤维。
聚丙烯纤维网混凝土是将切成一定长度的聚丙烯纤维网均匀地分布在普通混凝土的基材中，用以增强基材的物理力学性能的一种复合材料。
聚丙烯纤维网混凝土源于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碎而研制成功的一种新型混凝土。而后相继使用于日本、德国、意大利、墨西哥等发达国家的公路路面、桥涵、隧道、港口码头和高层建筑物，使用效果良好。近年来，在我国的市政、公路和建筑工程中逐渐使用，尤其在天津地区和陕西使用很广泛。目前，国内聚丙烯纤维网生产厂家有江苏、山东等地区，国外进口的有南京特希达有限公司代理的美国FORTA公司生产的聚丙烯纤维网以及西安博赛特纤维网砼有限公司代理的美国纤维网。
2.2聚丙烯纤维网的化学和物理特性
2.3聚丙烯纤维网的功能
可做为混凝土增强材料，取代为控制非结构性开裂而采用的其它方式，如防裂钢筋网；完全抑制塑性收缩裂缝；增强抗冲击性；提高坚韧性和延展性；增强抗水移动能力，提高抗渗功能；增强抗碎能力；增强抗磨损能力；增强抗冻融能力；提高抗疲劳性能，提供最好的耐久性；阻止和延缓结构主筋或钢板受腐蚀，提高结构寿命。
2.4聚丙烯纤维网混凝土硬化后的物理力学性能
根据国内外专家大量试验分析，聚丙烯纤维网混凝土硬化后的物理力学性能见表2。
3.聚丙烯纤维网混凝土配合比设计
3.1聚丙烯纤维网混凝土所用的材料
3.1.1聚丙烯纤维网：采用江苏省射阳县强力纤维有限公司生产的聚丙烯纤维网和南京特希达有限公司代理的美国FORTA公司生产的聚丙烯纤维网，纤维长度为38mm、55mm。其相关技术指标见表3。
3.1.2水泥：采用江苏磊达股份有限公司生产的P.O32.5和P.Ⅱ52.5水泥。其相关技术指标见表4。
3.1.3砂：采用江苏沭河中砂，细度模数为2.7，其相关技术指标见表5。
3.1.4碎石：采用江苏连云港安峰山生产的5～25mm连续级配玄武岩碎石和连云港大岛山生产的5～31.5mm连续级配花岗岩碎石，其相关技术指标见表7。
3.1.5外加剂
本桥聚丙烯纤维网混凝土采用江苏博特材料有限公司生产的JM-Ⅱ型高效增强剂和JM-9缓凝高效增强剂以及山西黄河化工有限公司生产的UNF-3C高强高效泵送剂。
3.2聚丙烯纤维网混凝土配合比试验
首先确定了配合比的各种材料及各材料的级配，其次依据《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2000）的有关规定进行聚丙烯纤维网混凝土配合比设计，然后按《普通混凝土拌和物性能試验法标准》（GB/T50080-2002）和《普通混凝土力学性能试验法标准》（GB/T50081-2002）的有关规定进行混凝土的室内试拌和新拌混凝土性能的各项试验以及试件的力学性能试验，试验结果如表9、表10、表11、表12、表13、表14。
3.3试验结果分析
3.3.1在室内聚丙烯纤维网混凝土的试拌过程中，尝试采用美国式投料（投料顺序水→聚丙烯纤维网→砂→小石+中石→水泥+外加剂，搅拌时间不少于3min）和国内的投料（先将砂→小石+中石→水泥→水在搅拌机内拌合均匀后，再加入聚丙烯纤维网、外加剂，搅拌时间不少于3min；或先将聚丙烯纤维网→砂→小石+中石→水泥干拌，再加水、外加剂，搅拌时间也不少于3min。）两种方式进行比较试验，从表8的试验结果可知，无论采用哪种投料方式对新拌混凝土的工作性能和力学性能没有多大的差异，在指导现场实际施工中采用聚丙烯纤维网→砂→小石+中石→水泥干拌，再加水、外加剂的投料方式进行聚丙烯纤维网混凝土的生产。
3.3.2在室内试拌的新拌混凝土从搅拌锅倾倒在铁板上时仔细观察，聚丙烯纤维网分散成为一根根的单丝，呈现三维乱向均匀分布在混凝土拌和物中。聚丙烯纤维网原始状态呈集束状，展开后呈网状形。纤维网搅拌初始，由于纤维呈束状，很容易被搅拌分散形成初步的均匀分布，搅拌中期，每束纤维被骨料冲击展开呈网形，且每根网丝裹着水泥；随着搅拌网丝被撕开，最终完成单丝状纤维的均匀分布，被撕开的单丝状纤维，由于其两侧毛糙，与混凝土有极强的握裹力。粗略统计，长度为55mm的聚丙烯纤维网，按1m3混凝土掺1㎏，美国FORTA公司生产的聚丙烯纤维网，掺入混凝土中约1.8万束，分散成约110万根单丝；而江苏射阳强力纤维有限公司生产的聚丙烯纤维网，掺入混凝土中约7万束，分散成约130万根单丝。通过标准试件抗压试验，观察标准件破坏面，证实聚丙烯纤维网呈三维单丝状杂乱分布状态。正是这种纤维不规则的存在，聚丙烯纤维网混凝土才具有普通混凝土没有的性能。
【关键词】 聚丙烯纤维网混凝土；性能；配合比设计
1.工程简介
灌河斜拉桥是连盐高速公路上的一座特大型桥梁，主桥采用跨径组合为32.9+115.4+340+115.4+32.9m五跨双塔双索面钢砼组合斜拉桥，桥面总宽36.6m。根据灌河斜拉桥施工图纸，设计要求主桥段采用钢砼叠合的预制桥面板和现浇桥面板，混凝土均为C50聚丙烯纤维网混凝土，桥面铺装系采用C30聚丙烯纤维网混凝土。其中施工图纸要求聚丙烯纤维网的各项性能应符合美国ASTMC-1116标准的各项要求，其抗拉强度应介于620～758MPa之间，掺入量C50聚丙烯纤维网混凝土为每立方米混凝土1㎏纤维网，纤维长度不小于55mm，C30桥面铺装混凝土每立方掺入0.9㎏，纤维长度不小于38mm。C50预制桥面板混凝土方量4343m3，C50现浇桥面板混凝土方量913m3，C30桥面铺装混凝土方量约2126m3。从设计意图可知，由于聚丙烯纤维网混凝土不但具有普通混凝土所有性能外，而且还具有减轻梁体自重，增强抗冲击性和柔韧性、抗耐磨、抗裂等自身的特点，故灌河斜拉桥采用聚丙烯纤维网混凝土。本文针对聚丙烯纤维网混凝土从其性能和配合比设计两方面作简单的分析介绍。
2.关于聚丙烯纤维网混凝土
2.1聚丙烯纤维网混凝土的应用
聚丙烯纤维网是由聚丙烯树脂经特殊加工和处理制成的一束束互相交织成网状的合成低弹模纤维。
聚丙烯纤维网混凝土是将切成一定长度的聚丙烯纤维网均匀地分布在普通混凝土的基材中，用以增强基材的物理力学性能的一种复合材料。
聚丙烯纤维网混凝土源于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碎而研制成功的一种新型混凝土。而后相继使用于日本、德国、意大利、墨西哥等发达国家的公路路面、桥涵、隧道、港口码头和高层建筑物，使用效果良好。近年来，在我国的市政、公路和建筑工程中逐渐使用，尤其在天津地区和陕西使用很广泛。目前，国内聚丙烯纤维网生产厂家有江苏、山东等地区，国外进口的有南京特希达有限公司代理的美国FORTA公司生产的聚丙烯纤维网以及西安博赛特纤维网砼有限公司代理的美国纤维网。
2.2聚丙烯纤维网的化学和物理特性
2.3聚丙烯纤维网的功能
可做为混凝土增强材料，取代为控制非结构性开裂而采用的其它方式，如防裂钢筋网；完全抑制塑性收缩裂缝；增强抗冲击性；提高坚韧性和延展性；增强抗水移动能力，提高抗渗功能；增强抗碎能力；增强抗磨损能力；增强抗冻融能力；提高抗疲劳性能，提供最好的耐久性；阻止和延缓结构主筋或钢板受腐蚀，提高结构寿命。
2.4聚丙烯纤维网混凝土硬化后的物理力学性能
根据国内外专家大量试验分析，聚丙烯纤维网混凝土硬化后的物理力学性能见表2。
3.聚丙烯纤维网混凝土配合比设计
3.1聚丙烯纤维网混凝土所用的材料
3.1.1聚丙烯纤维网：采用江苏省射阳县强力纤维有限公司生产的聚丙烯纤维网和南京特希达有限公司代理的美国FORTA公司生产的聚丙烯纤维网，纤维长度为38mm、55mm。其相关技术指标见表3。
3.1.2水泥：采用江苏磊达股份有限公司生产的P.O32.5和P.Ⅱ52.5水泥。其相关技术指标见表4。
3.1.3砂：采用江苏沭河中砂，细度模数为2.7，其相关技术指标见表5。
3.1.4碎石：采用江苏连云港安峰山生产的5～25mm连续级配玄武岩碎石和连云港大岛山生产的5～31.5mm连续级配花岗岩碎石，其相关技术指标见表7。
3.1.5外加剂
本桥聚丙烯纤维网混凝土采用江苏博特材料有限公司生产的JM-Ⅱ型高效增强剂和JM-9缓凝高效增强剂以及山西黄河化工有限公司生产的UNF-3C高强高效泵送剂。
3.2聚丙烯纤维网混凝土配合比试验
首先确定了配合比的各种材料及各材料的级配，其次依据《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2000）的有关规定进行聚丙烯纤维网混凝土配合比设计，然后按《普通混凝土拌和物性能試验法标准》（GB/T50080-2002）和《普通混凝土力学性能试验法标准》（GB/T50081-2002）的有关规定进行混凝土的室内试拌和新拌混凝土性能的各项试验以及试件的力学性能试验，试验结果如表9、表10、表11、表12、表13、表14。
3.3试验结果分析
3.3.1在室内聚丙烯纤维网混凝土的试拌过程中，尝试采用美国式投料（投料顺序水→聚丙烯纤维网→砂→小石+中石→水泥+外加剂，搅拌时间不少于3min）和国内的投料（先将砂→小石+中石→水泥→水在搅拌机内拌合均匀后，再加入聚丙烯纤维网、外加剂，搅拌时间不少于3min；或先将聚丙烯纤维网→砂→小石+中石→水泥干拌，再加水、外加剂，搅拌时间也不少于3min。）两种方式进行比较试验，从表8的试验结果可知，无论采用哪种投料方式对新拌混凝土的工作性能和力学性能没有多大的差异，在指导现场实际施工中采用聚丙烯纤维网→砂→小石+中石→水泥干拌，再加水、外加剂的投料方式进行聚丙烯纤维网混凝土的生产。
3.3.2在室内试拌的新拌混凝土从搅拌锅倾倒在铁板上时仔细观察，聚丙烯纤维网分散成为一根根的单丝，呈现三维乱向均匀分布在混凝土拌和物中。聚丙烯纤维网原始状态呈集束状，展开后呈网状形。纤维网搅拌初始，由于纤维呈束状，很容易被搅拌分散形成初步的均匀分布，搅拌中期，每束纤维被骨料冲击展开呈网形，且每根网丝裹着水泥；随着搅拌网丝被撕开，最终完成单丝状纤维的均匀分布，被撕开的单丝状纤维，由于其两侧毛糙，与混凝土有极强的握裹力。粗略统计，长度为55mm的聚丙烯纤维网，按1m3混凝土掺1㎏，美国FORTA公司生产的聚丙烯纤维网，掺入混凝土中约1.8万束，分散成约110万根单丝；而江苏射阳强力纤维有限公司生产的聚丙烯纤维网，掺入混凝土中约7万束，分散成约130万根单丝。通过标准试件抗压试验，观察标准件破坏面，证实聚丙烯纤维网呈三维单丝状杂乱分布状态。正是这种纤维不规则的存在，聚丙烯纤维网混凝土才具有普通混凝土没有的性能。