水泥钢筋混凝土桥面是我国公路建设中广泛采用的桥面结构形式之一。它具有强度高、耐久性好等优良性能，但混凝土作为一种多孔性的脆性材料，其抗拉强度低、韧性差，极易形成裂缝。尽管在施工过程中对工程质量问题做足预防措施、层层严格把关，还是会因施工环境、原材料等诸多因素的影响，造成桥面铺装因受早期塑性收缩、干燥收缩和温度收缩等综合应力作用而引起桥面裂缝。该裂缝将加速腐蚀介质如水、二氧化碳等物质通过渗透或扩散的方式进人混凝土内部，产生混凝土腐蚀、钢筋锈蚀、冻融破坏等病害，这些病害将严重影响钢筋混凝土桥面使用的耐久性和结构的可靠性。因此为了减少桥面早期裂缝的产生，广大技术人员一直在尝试采用各种新材料如钢纤维、聚丙烯睛纤维等添加至混凝土中，增强混凝土抗裂性和韧性，以达到预防混凝土出现早期裂缝的效果。本文结合众多公路桥面铺装聚丙烯睛纤维混凝土的施工实例，介绍聚丙烯睛纤维混凝土的抗裂作用机理及施工要点。

 

   (1)聚丙烯睛纤维掺人混凝土中经搅拌后呈三维乱向分布、构成三维乱向支撑网络，

它具有分散收缩应力的作用和增大混凝土的粘聚性，阻止混凝土粗细骨料的离析，使水分移动困难，避免水分蒸发过快，从而减少了由于水泥浆体塑性收缩产生开裂的可能性，抑制了混凝土的微细裂缝的产生与发展。

   (2)聚丙烯睛纤维具有较高的抗拉强度和弹性模量，其弹性模量与混凝土相当。由于聚丙烯睛纤维弹性模量高于早期塑性状态的水泥基材，并且纤维的直径较细呈三维交错乱向分布于混凝土中，有效地增强混凝土基体的韧性，有助于削弱混凝土的塑性收缩，当收缩的能量分散到lm³数万条具有高抗拉强度和相对较高弹性模量的纤维单丝上，明显提高混凝土抗开裂变形的能力，从而抑制微裂缝的产生和发展。

   (3)聚丙烯睛纤维的掺人明显减少混凝土的收缩变形。加人的纤维呈三维无规则分布，当裂缝发展与纤维相交时，纤维具有一定的应力传递的作用，可以抵消部分或全部应力;因此具有明显阻裂效应，从而增加了材料抵抗开裂的塑性抗拉强度。

 

 

   2.1  原材料

   (1)水泥:采用塔牌Pn4.2SMPa硅酸盐水泥，抗压强度R_a=49.IMPa、抗折强度R_j=8，3MPa。

   (2)细集料:采用石窟河中粗砂，它质地坚硬、清洁干净;细度模数为2.9，含泥量为1.01%。

   (3)粗集料:石灰石轧制而成，它质地坚硬、强度高、磨耗率低、压碎值小;采用2.5一19mln

连续级配:集料规格采用二级级配集料，分别为6一11、12一19mm两种碎石规格，其掺量比例

为碎石6一lrnlll:碎石12一19rn们n=70%:30%。

   (4) 水 : 自来水。

   (5) 减 水 剂:采用FDN一5高效缓凝引气减水剂，其掺量为1.1%。

   (6) 纤 维 :聚丙烯睛纤维是一种新型的有机纤维，该纤维特点是直径小，单位体积数量多，化学性能好、耐酸碱、不导电、分散性好，易于添加到水泥混凝土中，其主要物理力学指标如表1。

                                      表1 聚丙烯睛纤维物理力学指标

 

  （1）新拌混泥土坍落试验方法参照GBJ80-85《普通混凝土拌和物性能试验方法》的规定，测定坍落度。

   (2)混凝土抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度的试验结果评定参照GBJ81一85《普通混凝土力学性能试验方法》。

   (3) 混 凝 土抗渗性能、收缩试验及结果评定参照GBJ82一85《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》。

   (1) 搅拌方法:细集料+水泥+纤维+粗集料干拌305，加水和减水剂后湿拌90一1105。

   (2) 抗压试件制作:混凝土抗压强度用150mmxl50mmx150mm立方体;抗折试件用150mmxl50mmx550mm试模浇注。

 

C04 # 桥 面混凝土基准配合比经正交试验优化设计为:水泥:砂:碎石6一1lmm :碎石12一19mm:水:减水剂=395:685:834:350:154:4.5，按三种不同用量分别掺入0.6、0.9、1.2kg聚丙烯睛纤维。

   (1)同等条件下纤维掺量的不同对混凝土坍落度、含气量、容重的影响试验结果见表2。

 

从上表数据可看出聚丙烯睛纤维掺人混凝土中、其坍落度、含气量完全适应于桥面摊铺，聚丙烯睛纤维对混凝土容重几乎无影响，因此不会加重梁板的压力。从新拌混凝土观察:聚丙烯腈纤维在混凝土中分散均匀，无结团离析现象，其粘聚性、工作性能良好。

 

   (2)同等条件下聚丙烯睛纤维掺量的不同对混凝土抗压强度、抗折强度、抗折初裂强度、抗渗性能的影响如表3

  从表3试验结果可知:随着纤维掺量的增加，对混凝土物理力学性能的影响如下:

   (1)28d聚丙烯睛纤维混凝土抗压强度比素混凝土提高4.5%一6%，有一定增强作用;

   (2)28d聚丙烯睛纤维混凝土抗折强度比素混凝土提高6%一12%，增强效果显著;

   (3)28d聚丙烯睛纤维混凝土抗折初裂强度比素混凝土提高10%一15%，阻裂增强效果较为明显;

   (4)聚丙烯睛纤维混凝土抗渗性能比素混凝土提高20%～40%，具有明显的防水抗渗作用。从表3试验结果表明，掺人不同用量的聚丙烯睛纤维混凝土与素混凝土相比，其物理性能均得到较好的改善。因此将聚丙烯睛纤维掺人混凝土中用于桥面铺装层有利而无害，可以作为非结构性补强材料来防止塑性收缩裂缝和早期干缩裂缝的发生，另外，对改善混凝土抗渗性能、提高混凝土的体积稳定性具有一定的作用。

                    

聚丙烯腈纤维混凝土与普通混凝土桥面施工工艺基本相同，但施工中还需注意以下几点:

   (1)拌和应严格按照试验室提供的配合比进行掺料搅拌,搅拌时的投料顺序宜为砂、碎

石、纤维、水泥干拌305左右，然后边搅拌边加水并同时加人外加剂溶液拌和90一1205，在出料时应对新拌混凝土的和易性等指标进行检测，即经常注意检查聚丙烯睛纤维在混凝土中是否分散均匀、有无结团离析等现象，否则要相对延长搅拌时间来分散纤维丝。

   (2)坍落度控制:以20一35mm范围之间进行控制，混合料盘与盘之间的坍落度最大允许偏差

为+10一10mm之间;另外,根据天气变化、风速、运距长短等指标可作出适当调整，以确保混凝土的施工质量。

   (3) 当桥面滑模摊铺过后尽量减少人工修补，避免纤维被带出，人工做面修补时严禁加水稀

释,以避免纤维与水泥浆体分离。

   (4) 在 现 场施工温度及环境相同时，切缝时间比一般混凝土推迟lh左右，主要是考虑在切缝时避免带出纤维。

   (5) 粗、细集料(碎石、砂)、水泥及聚丙烯腈纤维等原材料必须严格控制进场质量，严禁不合格产品进人料场，以确保工程质量。

 

 

  在众多高速公路桥面铺装混凝土中添加了1.okg/m3的聚丙烯睛纤维，从现场施工情况看，对新拌混凝土无不良影响。它不但具有添加工艺简单、纤维分散性好，与水泥基材料握裹充分等特点，而且还可减少混凝土粗细骨料离析和泌水等现象的发生，并能改善和提高混凝土的粘聚性、和易性、保水性和稳定性。

  经实践证明聚丙烯睛纤维掺人混凝土中具有良好的抗收缩、抗裂、抗破碎等性能，抗拉效果非常显著，弥补了混凝土强度有余而韧性不足的缺点。在众多高速公路桥面铺装中均未出现裂缝现象，有效地防止了桥面的早期开裂，从而保证了桥面的整体施工质量，延长了桥面的使用寿命，并且得到了社会各界人士的好评。因此众多人士认为聚丙烯睛纤维在改善混凝土抗裂性能方面有独特的优势，具有良好的经济效益和社会效益，值得推广应用。