桥梁预制梁板施工中聚丙烯纤维混凝土的应用

宋章坡

（中铁十八局集团第五工程有限公司， 天津 300451）

1 工程概况

结合某桥梁加固维修工程展开探讨。该桥总长357.28m，桥面宽12.5m，桥跨组合3×96.0m，全桥均选用钢筋混凝土箱形拱桥。预制梁作为主要施工构件，采取制梁厂生产、桥墩上拼装的方式，桥面铺层施工均选用沥青表处路面。

2 聚丙烯纤维混凝土的特性

纤维混凝土是建筑领域较为典型的材料，其中以聚丙烯纤维的优势更为突出，其质量良好、成本较低，纵观国内外工程建设领域，聚丙烯纤维混凝土均占据重要地位。桥梁工程中该材料主要被应用于梁板预制施工环节。聚丙烯纤维的核心在于聚丙烯，基于特定工艺形成束状纤维[1]。聚丙烯的耐热性表现较佳，具有不溶于水的特点，在接触酸、碱等物质时可维持原性能状态；材料的物理机械性能优良，资料表明其抗拉强度可达33.0～41.4MPa，将此材料掺入混凝土中具有可行性。

本项目中，设计单位对于材料使用状况的掌握不够全面，因此前半段施工主要以普通C45 混凝土为主，从实际应用效果来看，该段共计140 幅梁板中部分出现不同程度的裂缝现象，经统计发生裂缝的共计40 幅。针对此问题为全面确保施工质量，设计单位会同施工、监理等多方展开深入的技术探讨，最终以C45 纤维混凝土作为本次施工的主要材料。

3 试验设计

3.1 原材料

水泥：广西鱼峰牌P·O42.5，是混凝土中极为关键的组成，具体性能特点见表1。

矿粉：柳州市强实科技有限公司S95 级矿粉。

粉煤灰：广西来宾电厂Ⅱ级粉煤灰。

细集料：广西都安石灰石Ⅱ类机制砂，质量要求为细度模数2.9，不掺杂任何泥块。

粗集料：广西都安石灰石碎石，质量要求为连续级配5～31.5mm，针片状含量控制标准为3.5%，且不可掺杂任何泥块。

减水剂：江苏苏博特的PCA®聚羧酸高性能减水剂，此材料减水率26%，为典型的缓凝型减水剂，因此能够提供较长的缓凝时间。

聚丙烯纤维：以水泥用量为基准，取该值的0.3～0.5%。

水：自来水。

表1 水泥物理性能指标

3.2 配合比设计与装置

以项目设计要求为基本依据确定混凝土的性能，要求强度等级为C45，水泥作为重要施工材料，要求28d 强度达46.0MPa；矿粉掺量16%；粉煤灰掺量10%；外加剂掺量2.80%；砂率45%。合理控制好聚丙烯纤维用量是确保混凝土质量的关键，以水泥用量为依据，取其0.3～0.5%，经换算并结合本工程实际情况，将该值取为1kg/m3。

搅拌是提高混合料均匀性的重要方式，普通混凝土持续约3min，本项目选择聚丙烯纤维混凝土，可在其基础上适当延长搅拌时间，以4min 为宜，拌制全程加强对坍落度的控制。

3.3 结果及分析

3.3.1 工作性能

混凝土初始坍落度为175mm，掺入适量聚丙烯纤维后指标下降至165mm，此时纤维发挥作用，在混凝土内形成网络结构，混凝土的流动性随之减弱，但总体性能得到改善，如保水性和粘聚性更为良好，缓解了泵送阶段的离析现象。

3.3.2 抗压强度

本次试验主要目的在于探讨掺入聚丙烯纤维后对混凝土性能的影响，通过对掺入前后抗压强度的对比得知，7d 龄期的强度表现仅存在微小的差异；但在28d龄期下掺入聚丙烯纤维的混凝土发生较明显变化，强度相较于初始状态降幅约1.69%，但对照设计要求可得知其强度依然在许可范围内，且强度分布更为均匀。

3.3.3 抗裂性能

以常规混凝土为基础，向其中掺入聚丙烯纤维的目的在于增强整体的抗裂性，本项目有40 幅桥梁板存在裂缝；经过工艺升级后，在聚丙烯纤维的作用下可有效解决裂缝问题，后续的320 幅桥梁板质量完全满足要求，全程均未出现裂缝。由此表明，基于聚丙烯纤维的作用可缓解混凝土裂缝，其原因在于聚丙烯纤维具有优良的粘结性，可实现与水泥基材料的结合，该材料改变了混凝土内部结构，形成二级加强体系，最终整体韧性得到了显著的提高。

基于配合比试验可以得知在掺入聚丙烯纤维后，虽然会对混凝土强度造成影响但较为轻微，实际强度依然满足要求，更为主要的是预制梁裂缝问题得到控制，说明聚丙烯纤维在提高抗裂性上具有优良的应用效果，能够避免裂缝的发生并阻止其发展。

4 施工工艺的应用

聚丙烯纤维在各阶段的作用存在差异，其在混凝土早期裂缝中的应用效果较差，为避免早期裂缝问题施工中需加强对工艺的控制。

4.1 清除凿毛

梁体顶面等部位易存在残留杂物的情况，需通过凿毛的方式清理干净，以便为正式施工创造良好条件。

4.2 立模

合理的立模方式极具必要性，其对于桥面标高及平整度两项指标的控制发挥出重要作用，具体有：侧模部分所用材料以槽钢为宜，施工中应确保拼接长度≤6m；加强对模板标高的测量，明确其变化规律，以此为依据实现对桥梁铺装层标高的控制。

4.3 绑扎钢筋网

施工中选用的钢筋网应满足厚度要求，若保护层偏大钢筋网的抗裂性能大打折扣；若保护层偏小将明显加大桥梁铺装裂缝的发生概率。鉴于此，在钢筋网下面焊接支点，具体方式为以30～40cm 为间距依次设置。

4.4 拌和混凝土和聚丙烯纤维的加入

施工所用设备为强制式搅拌机，在其作用下完成拌和作业实现自动线供料。安排专员辅助作业，选择符合质量要求的聚丙烯纤维，将该材料撒在自动线装料筒内，再完全将其倒入搅拌机。合理控制搅拌时间是确保纤维作用效果的关键，通常以2～3min 为宜，且施工中应加强对坍落度的控制；生产所得的混凝土利用运输车转移到施工现场，全程覆盖塑料薄膜，目的在于避免水分快速蒸发，将混合料的坍落度维持在较合理的水平。摊铺与振捣是重要施工环节，首先选用插入振动器，再利用平板振动器进一步处理。严格控制好抹面工艺，遵循“一刮、二滚、三级、四抹”的原则，要求桥面铺装层质量良好。

经过上述环节后完成收浆与检测工作，作为收尾环节其对施工质量的影响较大，具体应以现场天气状况为准，充分考虑气温与风力等级，选择合适的时间收浆。检测工作重点关注桥梁平整度，可使用铝合金尺杆进行控制，依据规范完成检测工作，完整记录所得信息，作为后续使用的基本依据。

5 结束语

桥梁是现代基础设施建设领域的重要内容，在常规混凝土的基础上按特定比例掺入聚丙烯纤维后可显著改善混凝土的综合性能，使其在抗压、抗弯强度上的表现更为良好。基于本文的分析得知，聚丙烯纤维混凝土具有可行性，其对于桥梁建设起到推动性作用，相比于传统的混凝土可减少裂缝的发生，确保桥梁施工质量，此材料值得被应用于桥梁工程中。