對混凝土的認識和了解
關鍵詞：結構 現場施工 ;1;;;;;;;;;; 纖維作用的實質1.1; 經過多年的推廣，聚丙烯抗裂纖維----杜拉纖維（Durafiber）已經在全國20多個省、市、自治區的壹千多個各類工程中得到了成功的大面積應用。主要用在道路、橋梁、機場、地鐵、及民用建築、工程以及預制構件、保溫材料、幹粉砂漿等各個方面。如高速公路收費站特殊路段；軟基層路面；大型橋梁、立交橋、高架路的鋪裝層；橋梁修護；公路修補；建築物的地下室底板、側墻、擋土墻；露天及室內停車場、車道；飛機場停機坪、機庫；上人屋面、天面；樓板、樓梯板；轉換層大梁、超大型梁和柱、直線加速器防輻墻、油庫底座、溢洪道閘墩、石化焦炭塔框架、風力發電風塔基座等大體積混凝土；高強混凝土鋼管混凝土柱；薄壁結構；設備基座；遊泳池、儲水池、化汙池；排汙管道、電纜管道；網球場、籃球場；大型垃圾堆放池；核廢料填埋、核廢料儲存容器；住宅小區道路；工業及民用建築的內外墻抹灰；室內裝修；水渠、泄洪洞等沖磨混凝土；水利堤圍；地鐵、輕軌地下基礎；隧道；涵洞、護坡；廠房、橋梁加固和修復等。其中不乏許多重要的大型工程和具有典型意義的工程，如深圳市民中心、深圳會展中心、深圳地鐵、深圳遊泳跳水館、重慶朝天門廣場、重慶渝海地王廣場、重慶世貿中心、重慶機場、重慶渝澳大橋、重慶黃花園大橋、重慶石板坡大橋、廣州新機場、廣州地鐵、廣州新中國大廈、廣州名匯商城、廣州正佳廣場、京珠高速、湖北出版城、北京藍海洋水上世界、南陽回龍蓄能電站、烏海灌渠等等，積累了大量的工程經驗。自1999年防水專家將以杜拉纖維為代表的聚丙烯纖維寫入《深圳建築防水構造圖集》之後、廣州、北京等地依據大量的工程實踐數據和專家論證，在輕板墻體工程、保溫工程方面采納了杜拉纖維規格、摻量和做法，將聚丙烯纖維的使用納入了地方技術規程。之後繼續擴大的工程實踐，以及其它許多品牌工程用纖維的大量推廣和應用，為我國合成纖維混凝土開拓了壹個良好的發展勢頭。在不同類型工程和不同地區氣候條件下的應用實踐中，杜拉纖維都取得了成功。工程用合成纖維所起作用的本質到底是什麽？如何看待合成纖維所起的作用？隨著目前呈現了眾多品牌工程用合成纖維的開始激烈競爭時，對此問題卻引出了許多疑問。部分廠商宣傳纖維作用的時候存在片面性，好像只要在混凝土/砂漿中壹摻加纖維，裂縫就不復存在，違背了纖維發生作用的機理和忽視了具體工程的個性條件。合成纖維解決的主要對象是混凝土早期的原生裂縫，無限誇大合成纖維對裂縫的抑制作用是不對的。事實上，混凝土/砂漿摻加纖維，也只能是對非結構性裂縫的阻裂作用，不可能完全消滅裂縫。1.2 ;微細纖維摻加在混凝土/砂漿中，以對裂縫的阻裂作用為主要表征，實際上由於低彈模的纖維摻加在相對高彈模的混凝土中，作用的實質是最大可能地降低了混凝土的脆性，從而解決了由於混凝土先天帶來的某些不足方面的問題---因脆性引起的容易開裂等，對改善混凝土/砂漿內部結構起到了重要作用。這種作用不同於壹般的加筋配筋，而是壹種從根本上對混凝土/砂漿自身缺陷的改善。其中包括有效增加混凝土的韌性；減少裂縫，提高抗滲能力；減少裂縫，延緩鋼筋銹蝕；減少混凝土結構受到的化學侵蝕；增強抗凍融能力，減少混凝土結構遭受破壞；減少混凝土的泌水，使表面混凝土的質量得以改善；減少裂縫，提高耐磨性和抗沖擊能力等等。所起的作用不是某幾個強度指標能夠體現的，而是多個指標的綜合體現，尤其是混凝土耐久性。合成纖維混凝土成為國內理論界熱衷研究的真正意義，也在於如何真正揭示、衡量纖維對混凝土作用的本質。正是由於我們在推廣杜拉纖維過程中，揭示了其作用的實質，杜拉纖維的應用才由簡單的外墻處理，逐漸轉向應用於技術難度較高，抗裂、抗滲、耐磨、抗沖擊、抗震要求高的許多結構性重要部位。較有代表性的有：埋深23m的廣州地鐵公園前車站主體結構C50砼剛性自防水結構；深圳市民中心地下室底板、外墻C30S8近3萬m3大規模泵送砼施工；深圳擎天華庭地上48層，總高度168m，應用於在箱式轉換層的KTL托梁和環梁C50砼抗裂；深圳寶安體育館工程混凝土總量3.5萬m3，摻加杜拉纖維混凝土總量為1.7萬m3，用於地下室底板、梁板、預應力梁板、擋土墻、消防水池、後澆帶等，分別為C30、C35和C40砼，抗滲能力提高60-80%，取得良好的工程效果；深圳TCL工業研究大廈工程，為配合預應力混凝土結構設計的需要，在懸挑梁采用添加杜拉纖維抗裂的C60混凝土，比普通C40砼提高抗拉強度50%左右；深圳少年宮少年山後花園轉換層采用鋼—混凝土組合結構，梁柱節點復雜，含鋼量大，混凝土澆搗困難，摻加杜拉纖維保證混凝土質量。廣州新中國大廈C70、C80鋼管混凝土柱以及600mm厚、8000m2的地下室厚筏板抗裂。河南鄭州、新鄉和武漢等多所醫院直線加速器防輻墻抗裂。重慶、深圳、北京、武漢等地多處遊泳、跳水池的抗裂、抗滲。京珠高速、廣州新機場高速等大量的公路收費站耐磨、抗沖擊路段。廣州、深圳地鐵的地下基礎結構的抗裂、抗滲工程。廣州、深圳、武漢等地多處超大面積地下室復雜結構的抗裂、抗滲。重慶、甘肅、江蘇、黑龍江、吉林、廣東、河南、江西、湖北等地的大量橋面鋪裝層和橋梁應力柱、箱梁應用工程。各地大量的轉換層大體積混凝土抗裂工程。湖南、新疆、江蘇等地多處石化焦炭塔大體積框架抗裂工程等。內蒙、河南、湖南多處水利工程大體積混凝土和抗沖磨、抗滲混凝土的應用。成功應用的實例數不勝數，驗證了合成纖維在混凝土中的作用，作為壹種混凝土抗裂不可缺少的添加材料受到了工程界的歡迎。混凝土是工程中用量最多的建築材料，也是最主要的結構材料，鋼筋混凝土結構已成為世界上應用最廣泛的結構形式。我國目前正進行著舉世空前的大規模基礎建設，但是有許多混凝土結構，包括橋梁、道路、隧道、港口、大壩、建築物等，在建期間或建成時間不長後出現可見裂縫，影響外觀，影響在侵蝕中運行結構的耐久性，還使壹些結構的使用功能受到影響，暴露出較嚴重的耐久性問題，壽命低於設計壽命標準。只有認真解決各類混凝土結構的耐久性，才能使資源充分得到利用。盡可能延長各類建築物的壽命，延緩因時間推移而帶來的結構安全性方面的威脅，保證其正常使用，才能盡可能節約重建和修復費用。在混凝土結構中大量推廣普及合成纖維混凝土，不僅可以解決當前由於建築物向高、大、結構復雜發展帶來的壹些問題，也應成為解決結構耐久性的壹種重要手段。2;;;;;;;;;; 纖維發生作用的條件2.1; 纖維發生作用的條件，可以從纖維外部和內部兩個方面來理解。2.1.1; 外部：可從纖維在混凝土/砂漿中所處的形態以及纖維對集料的關系兩個方面來理解。纖維在混凝土/砂漿中能否亂向均勻分布，是關系到纖維能否發生作用的關鍵。纖維作用的機理無論怎樣解釋，都必須保證纖維在混凝土/砂漿中呈均勻、亂向分布的狀況下才能發揮作用。微裂縫在發展過程中，遭遇到纖維的阻擋，消耗了能量，使其難以進壹步發展，從而阻斷應力達到抗裂的作用。由於纖維在生產過程中對其表面采用不同的活性劑配伍進行處理，使纖維遇水均勻分散，再加上外力與混凝土各種集料攪拌進壹步使纖維與各種集料握裹。杜拉纖維便於分散均勻，是所有使用過該產品的人員所公認的。我們壹般在透明水杯的清水中放入少量纖維進行攪動，便可以直觀的發現杜拉纖維呈立體懸浮狀亂向分散，且長時間放置都不會有太大變化；而某些同類的產品，經攪動後可能分散，但時隔不久便會上浮為壹絮狀層。據反映凡是有後者情況的纖維，在混凝土/砂漿的實際配制過程中多不易均勻分散。這種觀察辦法和有人提出的“纖維層高穩定率”辦法大同小異。[1] 由於聚丙烯纖維密度小於水以及纖維表面活性劑的作用，分散在水中的纖維受浮力及表面活化能的影響，會逐漸呈現較為明顯的分層和離析的狀態，將不同品牌的短纖維放置在量杯中攪拌後靜置，在不同的時間段測量其懸浮狀層高的辦法來比較其穩定性的辦法以判斷纖維的分散性。纖維對集料的握裹狀況，是能否起作用的另壹個關鍵。纖維能夠盡可能多的握裹集料，避免在受力時被拔出。不同的纖維制成標準不同，在顯微鏡下可以看到呈現不同的握裹集料的情況。如果加入纖維後的混凝土塌落度沒有損失，這種纖維不是分散不好就是握裹力差，纖維的作用無從談起。2.1.2; 纖維能夠起作用，還在於纖維本身的力學性能。如抗拉強度、拉伸極限、纖維均勻度、抗酸堿腐蝕和紫外光的老化能力等。據纖維專家解釋，抗拉強度和拉伸極限成壹定的反比關系。這種關系要適當，並非纖維的抗拉強度特別高才能產生高的阻裂效用。纖維在受到拉力的過程中發生拉伸變形，如果比值不適當，則抗拉強度不可能達到要求。當然，由於制成的限制，該數據只能盡量滿足要求。聚丙烯纖維抗拉強度過大，可能會導致脆性加大。拉伸極限過大，混凝土/砂漿中的纖維在受力變形過程中又可能無法控制裂紋。據了解，杜拉纖維的拉伸極限15%左右已經接近天然纖維，需要壹定的控制技術才能生產。纖維的改性也表現在這壹方面。拉伸極限指標也是衡量纖維抗裂能否真正達到作用的壹種指標。2.1.3 ;要真正認識每壹種材料的特性和優劣，強調壹種材料排斥另壹種材料的做法是行不通的。材料是不斷變革的，要不斷認識和使用新的材料。只有充分發揮材料的復合效應，才能綜合解決工程中所遇到問題。比如，具有高彈模的鋼纖維和低彈模的聚丙烯混用，可在混凝土破壞過程中分別起著不同的作用。聚丙烯纖維由於其數量多及性能特點主要約束混凝土早期原生裂縫及微觀裂縫，在較低拉應力情況下起作用；鋼纖維根數不多但具有明顯的增強，對宏觀裂縫可以起到顯著的阻裂作用。兩種纖維可以從不同的階段對混凝土裂縫的產生和擴展起到約束作用，提高混凝土的抗拉強度和抗彎拉強度，可以綜合兩種不同彈模的纖維吸收能量的優點，對混凝土內部的缺陷產生協同作用，既可以有效增強又可以有效增韌。又如，在水工混凝土的應用中摻加粉煤灰或矽粉增加抗沖耐磨強度和抗裂。黃委會實驗中心所做的配比試驗，在摻加20%粉煤灰和杜拉纖維0.6/0.9/1.2kg /m3摻量的情況下，抗沖磨強度分別增加6—18%。南京水科院的試驗證明，聚丙烯纖維和矽粉***摻，可以更有效地提高混凝土的抗沖磨性能33-58%。[2] 我們在內蒙哈拉沁水庫泄洪洞工程的實踐中也證明了這壹點