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【摘 要】本文以襄十高速公路特大桥高等级混凝土桥面铺装为例，列举了高性能混凝土在工程实践中也出现了一些比较突出的病例。如混凝土实体收缩及早期开裂。简述了在混凝土中适当掺入一定量聚丙烯纤维，说明了纤维混凝土能够克服高等级混凝土本身的弱点，以达到预想的效果。
【关键词】聚丙烯纤维；高性能混凝土；作用及应用
一、高性能混凝土存在的问题
现今大部分高速公路特大桥桥面铺装的混凝土设计等级为C50，弹性模量为35Gpa。属高等级性能混凝土，由于高性能混凝土具有足够的高强度及良好的可工作性能，因此，广泛为各种工程所采用。但是，高等级混凝土在工程实践中也现出一些比较突出的问题。以桥面铺装工程为例，就是易于开裂和脆性较高。给工程的耐久性造成隐患。以下从几方面谈谈其开裂的原因。
1、塑性收缩：高性能混凝土的塑性收缩其本质与普通混凝土是相同的，但由于在原材料组成、配合比的特点，便其特性有所区别。在混凝土凝结前，塑性阶段时产生的收缩包括泌水及沉降引起内、外分层而产生的收缩开裂。由于高等级混凝土W/C小，自由水少（基本无泌水），故表面失水更快。造成内、外湿度不足而更易产生收缩开裂。
2、自由收缩：就是自动干燥收缩开裂。由于高等级混凝土W/C小，水泥用量大、体积小、水化热及早期强度高，引起混凝土本身迅速干燥而收缩。
3、干燥及温度的收缩：环境的干燥使混凝土中的毛细水和胶凝孔中的吸附水损失时，其压力引起混凝土收縮。且由于高等级混凝土胶结材料多、硬化快、早期强度高。当温差较大时，产生的收缩应力也将会很高，因此也会引起混凝土的开裂。由上述可见，高等级混凝土的开裂、损伤主要是由于它的“自由收缩”、“温度收缩”及“塑性收缩”。故防止高等级混凝土的收缩开裂，应从防止或减少上述收缩着手。我们通常的办法是通过选择优质的原材料、优化配合比、掺用外加剂、加强混凝土的养护等方面来控制的。但从这几方面来考虑和实施，也是很难达到预想的效果，应当从混凝土内部自身来解决这一问题。
在桥面C50高等级混凝土施工过程中，我们掺用了聚丙纤维。它的掺量是0.9kg/m3。成功地解决了高等级混凝土的各种收缩开裂的病害，同时也是提高了混凝土抗渗、防水、耐磨等耐久性能。实现了工程的质量目标。
二、聚丙烯纤维混凝土的性能与应用
聚丙烯纤维是以聚丙烯为原料，经抽丝、断面异形处理、表面防腐和粗糙处理，成束编网处理等特殊工艺制成。它的技术性能见(表一)。
聚丙烯纤维的基本性能
（表一）
密度 0.91 抗拉强度 270～770Mpa
熔点 165℃ 弹性模量 3500～3800Mpa
导热、导电性 极低 极限延伸率 15%
燃点 593℃ 含水量 <0.1%
耐酸、碱性 极高 规格 12mm、19mm、51mm用于混凝土
吸水性 无
安全性 无毒 5mm、10mm用于砂浆
试验：黄绪泉 复核：张华荣 负责人：刘安恒
聚丙烯纤维通常是以一定比例掺入混凝土中使用的，纤维加入水泥基体中有以下几方面作用：
1、提高水泥基体的抗拉强度和抗裂性：聚丙烯纤维经过表面糙化处理和断面展形处理，与水泥基体有很强的握裹力，由于它细、轻，在水泥基体中分布体积极大，构成一种均匀的乱向（三维）支撑体系，产生有效的二级强化效果。这种强化效果表现在两个方面：一方面是阻碍基体中原始微裂缝的扩展和收缩应力过大造成收缩裂缝的产生。因为纤维抗拉强度很高，必须会承担一部分收缩力，减少水泥基体的应力，阻挡微裂缝的萌生的扩展。相应地提高水泥基体的抗拉强度和抗裂性。另一方面，纤维变形能力大，在抑制裂缝扩展时，纤维在变形过程中将吸收一部分能量，从而提高了基体的韧性。
2、提高水泥基体的抗渗防水性能：水泥基体内有大量均匀分布的微细纤维，有效地抑制了混凝土早期塑性收缩裂缝、干缩裂缝、尤其是贯通裂缝的产生，另外，乱向分布的细微纤维还起到“承托”作用，降低了基体的泌水与集料的离析，从而大大降低粗大的有害孔含量，极大地提高了混凝土抗渗防水性能，经试验，掺入0.9kg/m3聚丙烯纤维，混凝土抗渗性能提高达40%以上（见表二）。
纤维混凝土与普通混凝土抗渗试验结果表
（表二）
混凝土等级 配合比C:S:G:W 每m3材料用量
(kg)C:S:G:W 普通混凝土渗水时水的压力（Mpa） 纤维混凝土渗水时水的压力（Mpa）
C50 1:1.17:248:036 496:580:1231:178 1.2 1.8
试验：黄绪泉 复核：张华荣 负责人：刘安恒
3、增加水泥基体的抗冻性：在混凝土结构中，大量的纤维均匀地乱向分而，可以减少因冻融引起的抗拉应力集中，阻止裂缝的扩展。同时由于抗渗性的提高，也有利于抗冻性能的增强，经过300次冻融循环试验后，其静弹性模量保持率仍在90%以上，与不掺的混凝土相比，提高的幅度相当大（见表三）。
混凝土冻融循环试验后弹性模量结果比较表
（表三）
试验：张华荣 复核：黄绪泉 负责人：刘安恒
聚丙烯纤维混凝土应用范围很广，所有混凝土工程都可使用，比如：公路路面、飞机场跑道、水利工程、工业与民用建筑，喷射混凝土等。聚丙烯纤维材料既可用于普通混凝土，也可用于高等级混凝土中，使用方法简单、方便。在混凝土拌合物中适当延长拌合时间，即能均匀分散，不会结团成球，混凝土的成型和养护方法与常规施工相同。
根据资料表面，聚丙烯混凝土不仅能够解决上述混凝土由于收缩开裂、脆性效高、提高抗渗、抗冻性能上的问题，而且还能够提高水泥基石的耐磨性、抗疲劳性、钢筋腐蚀性，同时还能够减少蜂窝麻面。缺棱掉角，提高混凝土预制构件的表面质量，使外表平滑光洁，柔和悦目。由于缺少更多的工程实例，这些问题有待于在工程实践、试验中再行探讨。
三、结束语
本文是以襄十高速公路桥面高等级混凝土铺装为例。就桥面铺装使用的高等级纤维混凝土解决混凝土中收缩开裂的病害，提高防裂、防水、抗渗、抗冻等耐久性能而进行的试验工作。根据工程实体的验交、使用及工程技术指标的试结果证明，聚丙烯高等级混凝土在桥面铺装工程的使用是可行的。聚丙烯混凝土在目前发展趋势以及其它技术指标的试验研究，我们将予以关注。
参考文献
[1]贾玉伟.钢纤维混凝土在高等级公路桥梁工程中的应用.交通科技
[2]李建华.纤维混凝土.建筑结构
[3]王彦明.浅谈钢纤维混凝土的性能及其应用.硅谷
[4]王岸然,雷碧野.高性能纤维混凝土在桥梁施工中的应用.广西交通科技
【关键词】聚丙烯纤维；高性能混凝土；作用及应用
一、高性能混凝土存在的问题
现今大部分高速公路特大桥桥面铺装的混凝土设计等级为C50，弹性模量为35Gpa。属高等级性能混凝土，由于高性能混凝土具有足够的高强度及良好的可工作性能，因此，广泛为各种工程所采用。但是，高等级混凝土在工程实践中也现出一些比较突出的问题。以桥面铺装工程为例，就是易于开裂和脆性较高。给工程的耐久性造成隐患。以下从几方面谈谈其开裂的原因。
1、塑性收缩：高性能混凝土的塑性收缩其本质与普通混凝土是相同的，但由于在原材料组成、配合比的特点，便其特性有所区别。在混凝土凝结前，塑性阶段时产生的收缩包括泌水及沉降引起内、外分层而产生的收缩开裂。由于高等级混凝土W/C小，自由水少（基本无泌水），故表面失水更快。造成内、外湿度不足而更易产生收缩开裂。
2、自由收缩：就是自动干燥收缩开裂。由于高等级混凝土W/C小，水泥用量大、体积小、水化热及早期强度高，引起混凝土本身迅速干燥而收缩。
3、干燥及温度的收缩：环境的干燥使混凝土中的毛细水和胶凝孔中的吸附水损失时，其压力引起混凝土收縮。且由于高等级混凝土胶结材料多、硬化快、早期强度高。当温差较大时，产生的收缩应力也将会很高，因此也会引起混凝土的开裂。由上述可见，高等级混凝土的开裂、损伤主要是由于它的“自由收缩”、“温度收缩”及“塑性收缩”。故防止高等级混凝土的收缩开裂，应从防止或减少上述收缩着手。我们通常的办法是通过选择优质的原材料、优化配合比、掺用外加剂、加强混凝土的养护等方面来控制的。但从这几方面来考虑和实施，也是很难达到预想的效果，应当从混凝土内部自身来解决这一问题。
在桥面C50高等级混凝土施工过程中，我们掺用了聚丙纤维。它的掺量是0.9kg/m3。成功地解决了高等级混凝土的各种收缩开裂的病害，同时也是提高了混凝土抗渗、防水、耐磨等耐久性能。实现了工程的质量目标。
二、聚丙烯纤维混凝土的性能与应用
聚丙烯纤维是以聚丙烯为原料，经抽丝、断面异形处理、表面防腐和粗糙处理，成束编网处理等特殊工艺制成。它的技术性能见(表一)。
聚丙烯纤维的基本性能
（表一）
密度 0.91 抗拉强度 270～770Mpa
熔点 165℃ 弹性模量 3500～3800Mpa
导热、导电性 极低 极限延伸率 15%
燃点 593℃ 含水量 <0.1%
耐酸、碱性 极高 规格 12mm、19mm、51mm用于混凝土
吸水性 无
安全性 无毒 5mm、10mm用于砂浆
试验：黄绪泉 复核：张华荣 负责人：刘安恒
聚丙烯纤维通常是以一定比例掺入混凝土中使用的，纤维加入水泥基体中有以下几方面作用：
1、提高水泥基体的抗拉强度和抗裂性：聚丙烯纤维经过表面糙化处理和断面展形处理，与水泥基体有很强的握裹力，由于它细、轻，在水泥基体中分布体积极大，构成一种均匀的乱向（三维）支撑体系，产生有效的二级强化效果。这种强化效果表现在两个方面：一方面是阻碍基体中原始微裂缝的扩展和收缩应力过大造成收缩裂缝的产生。因为纤维抗拉强度很高，必须会承担一部分收缩力，减少水泥基体的应力，阻挡微裂缝的萌生的扩展。相应地提高水泥基体的抗拉强度和抗裂性。另一方面，纤维变形能力大，在抑制裂缝扩展时，纤维在变形过程中将吸收一部分能量，从而提高了基体的韧性。
2、提高水泥基体的抗渗防水性能：水泥基体内有大量均匀分布的微细纤维，有效地抑制了混凝土早期塑性收缩裂缝、干缩裂缝、尤其是贯通裂缝的产生，另外，乱向分布的细微纤维还起到“承托”作用，降低了基体的泌水与集料的离析，从而大大降低粗大的有害孔含量，极大地提高了混凝土抗渗防水性能，经试验，掺入0.9kg/m3聚丙烯纤维，混凝土抗渗性能提高达40%以上（见表二）。
纤维混凝土与普通混凝土抗渗试验结果表
（表二）
混凝土等级 配合比C:S:G:W 每m3材料用量
(kg)C:S:G:W 普通混凝土渗水时水的压力（Mpa） 纤维混凝土渗水时水的压力（Mpa）
C50 1:1.17:248:036 496:580:1231:178 1.2 1.8
试验：黄绪泉 复核：张华荣 负责人：刘安恒
3、增加水泥基体的抗冻性：在混凝土结构中，大量的纤维均匀地乱向分而，可以减少因冻融引起的抗拉应力集中，阻止裂缝的扩展。同时由于抗渗性的提高，也有利于抗冻性能的增强，经过300次冻融循环试验后，其静弹性模量保持率仍在90%以上，与不掺的混凝土相比，提高的幅度相当大（见表三）。
混凝土冻融循环试验后弹性模量结果比较表
（表三）
试验：张华荣 复核：黄绪泉 负责人：刘安恒
聚丙烯纤维混凝土应用范围很广，所有混凝土工程都可使用，比如：公路路面、飞机场跑道、水利工程、工业与民用建筑，喷射混凝土等。聚丙烯纤维材料既可用于普通混凝土，也可用于高等级混凝土中，使用方法简单、方便。在混凝土拌合物中适当延长拌合时间，即能均匀分散，不会结团成球，混凝土的成型和养护方法与常规施工相同。
根据资料表面，聚丙烯混凝土不仅能够解决上述混凝土由于收缩开裂、脆性效高、提高抗渗、抗冻性能上的问题，而且还能够提高水泥基石的耐磨性、抗疲劳性、钢筋腐蚀性，同时还能够减少蜂窝麻面。缺棱掉角，提高混凝土预制构件的表面质量，使外表平滑光洁，柔和悦目。由于缺少更多的工程实例，这些问题有待于在工程实践、试验中再行探讨。
三、结束语
本文是以襄十高速公路桥面高等级混凝土铺装为例。就桥面铺装使用的高等级纤维混凝土解决混凝土中收缩开裂的病害，提高防裂、防水、抗渗、抗冻等耐久性能而进行的试验工作。根据工程实体的验交、使用及工程技术指标的试结果证明，聚丙烯高等级混凝土在桥面铺装工程的使用是可行的。聚丙烯混凝土在目前发展趋势以及其它技术指标的试验研究，我们将予以关注。
参考文献
[1]贾玉伟.钢纤维混凝土在高等级公路桥梁工程中的应用.交通科技
[2]李建华.纤维混凝土.建筑结构
[3]王彦明.浅谈钢纤维混凝土的性能及其应用.硅谷
[4]王岸然,雷碧野.高性能纤维混凝土在桥梁施工中的应用.广西交通科技