改性聚丙烯纤维混凝土屋面施工技术要点分析

郭继伟

河南省第一建筑工程集团有限责任公司（450009）

改性聚丙烯纤维混凝土屋面施工技术要点分析

郭继伟

河南省第一建筑工程集团有限责任公司（450009）

这里结合大跨度屋面梁板结构施工阐述改性聚丙烯纤维混凝土屋面施工的工艺流程、施工操作要点、质量控制措施、安全控制措施和环保措施，对效益情况进行了分析，可以为同类工程提供参考。

大跨度；屋面；聚丙烯纤维混凝土；工艺流程；操作要点；质量控制；安全控制；环保措施；效益分析

改善混凝土抗渗抗裂性能的有效途径主要有两种，一是在混凝土中添加外加剂，二是在混凝土中掺入抗拉纤维。对于屋面工程，通过添加外加剂提高混凝土抗渗性能的方法，易引起混凝土碱-集料反应或其他化学反应,使混凝土的耐久性难以保证。近年屋面工程改善混凝土抗渗抗裂性能多采用改性聚丙烯纤维。这里结合大跨度屋面梁板结构施工阐述改性聚丙烯纤维混凝土屋面施工技术要点。

1 工艺原理

聚丙烯纤维是由丙烯聚合物或共聚物制成的烯烃类纤维，在混凝土内掺入聚丙烯纤维，聚丙烯纤维与水泥、集料有极强的结合力，可以迅速而轻易地混合。由于改性聚丙烯纤维有良好的分散性，单根纤维间的平均间距分别约为1.87 mm和1.61 mm。纤维在混凝土内呈现三维空间网络结构，起到支撑集料的作用，也一定程度阻止了粗、细集料的沉降，降低了混凝土表面的析水和骨料的离析，使混凝土中直径为50～100 um和大于100 um的孔隙含量大大减少，有效阻止由于混凝土表面迅速失水造成塑性期较大的体积收缩，因此聚丙烯纤维可以有效地抑制混凝土早期干缩微裂缝及离析裂缝、温度裂缝的产生和发展，极大地减少收缩裂缝；另外在混凝土中掺入聚丙烯纤维可有效降低裂缝尖端的应力集中，有效防止微裂缝扩展并阻止微裂缝的贯通。同时由于聚丙烯纤维在混凝土中无规则分布，弥补混凝土的固有缺陷，使应力裂缝趋于闭合，可有效抑制裂缝的宽度和长度，并大大降低生成贯通裂缝的可能性，从而极大地提高了混凝土的密实度和抗渗能力。

2 施工工艺流程

配合比设计→试配→纤维投入→投料搅拌→混凝土质量检查→钢筋绑扎→模板支设→纤维混凝土浇筑→养护。

3 施工操作要点

3.1 纤维混凝土搅拌

聚丙烯纤维混凝土的搅拌与普通混凝土的搅拌工艺基本相同，只需注意以下几点:

1）在砂、石、水泥和水均匀拌合后，再加入定量的聚丙烯纤维进行搅拌，搅拌时间的长短应以纤维能在混凝土中均匀分布为准，一般为3～5 min，也可先将聚丙烯纤维与砂、石、水泥干拌后再加水湿拌，整个搅拌时间较拌制普通混凝土延长1～2 min，使纤维充分分散。

2）混凝土配置必须按照配合比要求正确计量每次加入纤维的重量。

3）搅拌完成后随机取样，如纤维已均匀分散成单丝，则混凝土可投入使用，如果仍有成束纤维则延长搅拌时间20～30 s，即可使用。

3.2 混凝土运输

1）以舍远求近的原则合理选择商品混凝土搅拌站，合理安排运输路线，确保混凝土供应的连续性，以保障混凝土浇筑的连续性，不出现施工冷缝。

2）搅拌站到施工浇筑段运输时间不宜超过60 min，运输过程中搅拌车的搅拌筒应保持3～6 r/min的转速持续转动，确保聚丙烯纤维混凝土拌合物保持均匀、不离析、不分层状态，搅拌车到达施工现场后应加大马力自转25 s左右再进行浇筑。

3）严格控制运输过程中聚丙烯纤维混凝土的停放时间，停放时间不应超过1 h，否则聚丙烯纤维宜在混凝土运至工地后再由专人按配合设计规定添加。

4）输送过程中严禁司机、施工人员随意加水调节聚丙烯纤维混凝土的和易性，否则会严重影响混凝土的质量。

5）聚丙烯纤维混凝土到达施工现场后应按规定进行坍落度检测,检测合格后才可卸料浇筑，现场试验员同时进行混凝土试件的留置。

3.3 大跨度屋面梁板结构模板体系安装

本工程大厅屋盖结构的主梁截面尺寸主要为400 mm×1 500 mm,支模高度最大达到15.6 m，为保证超高、超重支架的安全稳定性，采用Φ48×3.5 mm扣件式钢管支撑系统。

1）本工程由于超高支模体系面积较大，为保证高支模的稳定性以及混凝土结构的质量安全，要求超高部位支架的水平拉杆每隔一道均与普通楼板的预埋钢管纵横拉结。

2）在超高支模使用期间要求保留地下负一层的支架，以便荷载能安全向下传递至底板基础上。3.4聚丙烯纤维混凝土浇筑及养护

1）浇筑:由于主梁截面较大，跨度长，且钢筋密集，采用分段分层浇筑，每层300～400 mm。

2）振捣:纤维混凝土的振捣与一般混凝土相同，采用插入式振捣器振捣，第一振点的延续时间应以使混凝土表面呈现浮浆和不再下沉为准，捣固点间距≤0.5 m，振捣器插入下层混凝土的深度≥0.5 m，并在梁、柱等钢筋密集部位加强振捣。

3）收面压光:与普通混凝土相比，聚丙烯纤维混凝土较稠，其初凝、终凝时间较普通混凝土有所增加,表现在插入式振动棒拔出时穴坑复平时间较长，收面要适当加强。宜在其接近初凝前收浆抹平，并在其终凝前将混凝土表面赶压密实并压光，以防纤维外露，使纤维混凝土表面平整、密实、光滑。

4）养护:聚丙烯纤维混凝土在其压光抹面后，应立即覆盖塑料薄膜养护，待其强度达到12 MPa后，再加盖麻袋，浇水养护至14 d。浇水次数以能保持混凝土始终处于湿润状态为准。

4 主要施工设备及机具

混凝土输送泵、塔式起重机、插入式振动棒、混凝土坍落度筒、水准仪、经纬仪。

5 质量控制措施

1）应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204）等现行国家规范及行业标准中相关内容要求。

2）原材料质量控制:原材料质量必须符合国家规范的规定,材料进场时要检查合格证和检测报告，根据进场数量、批次做复试，合格后方可使用。纤维的化学成份分析和力学性能指标应委托有资质的试验单进行试验分析，试验结果应符合设计规定要求。纤维混凝土的其他材料（骨料、水泥、掺合料、外加剂等）质量要求同普通混凝土要求一样，要满足国家规范规定的要求。

3）计量控制:原材料应计量准确，上料顺序正确。混凝土的搅拌时间、原材料计量、上料顺序，每一工作班至少应抽查两次。所有计量用具必须经过法定计量管理部门的鉴定并附有合格证。

计量控制检验方法:称重法、烘干法。

4）混凝土坍落度的控制:混凝土拌合物的坍落度应在搅拌地点和浇筑地点分别取样检测，所测坍落度值应符合设计和施工要求，其允许偏差应符合规范的规定。对坍落度不满足要求的混凝土不能随意加水，不合格者不用。

5）混凝土拌合物应拌合均匀、颜色一致，不得有离析、泌水、纤维结团现象。对离析度大，拌合物不均匀、稠度不符合要求的混凝土拌合物，不能用于施工结构，应分析原因，查清问题所在，并针对原因进行改善，以保证混凝土搅拌质量。

6）合理安排运输和浇筑路线，做好施工部署，确保混凝土浇筑的连续性，避免出现施工冷缝。

6 安全控制措施

1）聚丙烯纤维属于易燃物品，使用及堆放时需远离电气焊及其他火源。严格执行现场用火制度，接受相关部门的检查。

2）混凝土浇筑前，应对振动器进行试运转，振动器操作人员应穿绝缘靴、戴绝缘手套；振动器不能挂在钢筋上，湿手不能接触电源开关。

3）混凝土运输、浇筑部位应有安全防护栏杆、操作平台。

4）用电应按三级配电、二级保护进行设置。施工用电的设备电缆线、导线、漏电保护器等级应有产品质量合格证；漏电保护器要经常检查，动作灵敏，发现问题立即调换，闸刀熔丝要匹配。

7 环保控制措施

1）合理安排作业时间，尽量避免夜间作业，减少施工噪声，避免影响施工现场内或附近居民的休息。

2）对施工现场场地进行硬化和绿化，并经常洒水，减少粉尘污染。

3）易燃品应隔离堆放，确保施工安全。对于可能产生有害物质或气体的材料,应做好保管工作，并在过期前使用完毕，以免对环境造成影响。

4）施工污水严禁随意排放。施工垃圾要集中堆放，严禁将垃圾随意堆放或抛撒。

5）聚丙烯纤维为轻质易飘散材料，贮存时要做好防潮、防风等工作。

8 效益分析

1）大跨度屋面采用聚丙烯纤维混凝土，可以不设置任何后浇带、加强带，实行无缝施工，而且聚丙烯纤维混凝土本身具有结构自防水功能，从而增强大跨度混凝土结构的抗渗性能，大大提高屋面的防水功能，既提高了结构功能，又不增加工程成本。

2）由于聚丙烯纤维具有良好的化学稳定性，可以与任何化学外加剂任意匹配，不需要改变原有的混凝土配合比，较其他改善混凝土抗渗性能的方法所要求的使用条件和施工条件更宽松，使用过程更安全、更可靠。