混凝土聚丙烯纤维混凝土在路面工程中的应用研究朱江（广东工业大学土木系，广州市510090）料的抗裂、抗冲击、抗冻性能，改善混凝土的抗疲劳特性。文中还介绍了聚丙烯纤维混凝土在路面工程中的应用实例及设计施工方法。
自波特兰水泥问世以来，用其配制的混凝土及钢筋混凝土己成为一种主要的建筑材料。但是一般混凝土材料均存在脆性大、易开裂和抗冲击性能差等问题。
如何提高混凝土材料的抗裂、抗冲击性能正受到各方面广泛的关注。
近十多年来，合成纤维混凝土在改性混凝土中己成为越来越重要的角色，特别是聚丙烯纤维更以其成本低及改善混凝土性能的显著效果，受到工程界的注意。聚丙烯纤维混凝土是在混凝土中掺入适量的聚丙烯微纤维，以改善混凝土的脆性破坏特性，减少混凝土塑性收缩裂缝，提高混凝土的韧性及抗冲击性能，其中少量聚丙烯纤维加入到混凝土后可以明显改善混凝土的抗裂性能及提高其抗冲击性能的特性，己广泛应用于路面工程中，并取得了良好的效果。
1作用机理与主要性能聚丙烯纤维一般分为单丝和网形两种规格，长度19~50mm，其物理性能基本相同，即密度0.91g/m3，熔点165燃点590C，弹性模量3500MPa.聚丙烯纤维不吸水，导热性低，对酸碱盐的阻抗高，属于无毒材料。为了强纤维与混凝土的表面粘结力，纤维表面都经过了特殊处理。
聚丙烯纤维能有效地提高混凝土的抗裂、抗冲击及抗冻性能，改善混凝土的抗疲劳特性，是一种优良的路面工程材料。
1聚丙烯纤维可提高混凝土的抗裂性能我国著名专家王铁梦教授认为：1，混凝土产生裂缝的原因主要为三种：外荷载直接应力引起的裂缝，即按常规计算的主要应力引起的裂缝；外载作用下，结构次应力引起的裂缝：由变形引起的裂缝，如温度、收缩和膨胀、不均匀沉降等因素引起的裂缝。裂缝通常由其中一种或几种因素共同作用而形成，而三种产生裂缝的因素中，尤以变形变化引起的裂缝*多，占80%以上。
要提高混凝土的抗裂能力，可适当配构造钢筋，但这种方法只是对抵抗由于外荷载应力引起的裂缝有效，而对于第三种裂缝，尤其是塑性收缩裂缝，单靠配构造钢筋是难以奏效的，因为钢筋难以细密分布，而聚丙烯纤维则可弥补这方面的不足。当在混凝土中掺入适量的聚丙烯纤维后，由于聚丙烯纤维与水泥基集料有极强的结合力，可以迅速而轻易地与混凝土材料混合，分布均匀而细密。
聚丙烯纤维在控制混凝土的塑性收缩裂缝上的主要作用为：阻滞塑性收缩裂缝的产生和限制裂缝的发展。混凝土的塑性开裂主要发生在混凝土硬化之前，特别是在混凝土浇注后4~5小时之内，此阶段由于水分的蒸发和转移，混凝土内部的抗拉应变能力低于塑性收缩产生的应变，因而引起混凝土内部塑性裂缝的产生。而掺入了聚丙烯纤维后，由于聚丙烯纤维分布均匀，起到类似筛网的作用，减缓了由于粗粒料的快速失水所产生的裂缝，延缓了**条塑性收缩裂缝出现的时间。而当裂缝出现后，聚丙烯纤维的存在又使得裂缝尖端的发展受到限制，裂缝只能绕过纤维或把纤维拉断来继续发展，这就需要消耗巨大的能量来克服纤维对裂缝发展的限制作用，纤维的体积掺量越大，这种限制作用越强。而在普通混凝土中裂缝的尖端没有受到这样的限制作用，可自由发展，这就使得普通混凝土中的裂缝比加入纤维的混凝土中的裂缝要宽、要长。
如所示2，混凝土塑性收缩裂缝面积、裂缝*大缝宽及失水速率均随着纤维体积含量的大而显著降低，说明聚丙烯纤维有效地提高了混凝土的抗裂性能。
另外，聚丙烯纤维阻裂和细化裂缝的作用，明显地3设计与施工要点土的抗裂、抗冲击、抗冻性i特性，因此，聚丙烯纤维混：裂、抗冲击和耐磨性能的路收费站、机场跑道、停机坪、路面等。下面以美国希尔！
纤维（杜拉纤维）为例，介绍路面工程的实例。
地解决了收费站无磁路面：该路段由于下面埋设自动；设钢筋网，不能采用钢纤维因此采用了在每立方米C拉纤维、路面厚度33cm的同时，还因省去一层钢丝网收费站建成投入使用至今，车流并未对路面造成明显采用聚丙烯纤维混凝土后23cm而减薄至19cm，而且丙烯混凝土路面较水泥混：夕卜，在重庆嘉陵江高家花园厦门保税区象屿码头海港区湖北武汉南湖花园小区：工程肇庆西江大桥桥面维，维护工程、广州环城高速公广州丫髻沙大桥桥面铺装，777大型机库停机坪等大：要求较高抗裂、抗冲击性能泥凝土都得到了成功的应/改善了水泥石的结构，使水泥石中原生的微裂纹减少、裂缝宽度减小，这必然使水泥硬化体的抗渗性和韧性得到相当程度的提高。
纤维体积含量对混凝土塑性收缩性能影响12聚丙烯纤维可提高混凝土的抗冲击性能在混凝土内掺入聚丙烯微纤维，聚丙烯纤维与水泥基集料有极强的结合力，可以迅速而轻易地与混凝土材料混合，分布均匀；同时由于细微，故比面积大，每kg聚丙烯微纤维连起来的总长度可绕地球10多圈，若分布在1m3的混凝土中，则可使每cm3的混凝土中有近二十条纤维丝，故能在混凝土内部构成一种均匀的乱向支撑体系，这种均匀的乱向支撑体系有助于提高混凝土受冲击时动能的吸收。显然，这是纤维的阻裂作用所致。在混凝土受冲击荷载作用时，纤维可以有效地阻碍混凝土中裂缝的迅速扩展，吸收由于冲击荷载所产生的动能，从而提高混凝土的抗冲击性能。
如表1所示为不掺纤维和掺有纤维的混凝土抗冲击落重试验的结果。
表1落重试验结果试件组素混凝土掺聚丙烯纤维混凝土（Vf=0.初裂冲击次数破坏冲击次数表1数据表明，掺有聚丙烯纤维的混凝土试件的初裂冲击次数和破坏冲击次数较不掺纤维的成倍提高，并随着纤维掺量的加而加。因此，聚丙烯纤维的掺入大大地提高了混凝土的抗冲击性能，这一特性对于承受冲击疲劳荷载作用的混凝土路面是非常有利的。
3聚丙烯纤维可提高混凝土的抗冻性能在混凝土中加入聚丙烯纤维，可以缓解温度变化而引起的混凝土内部应力的作用，阻止温度裂缝的扩展。按混凝土抗冻试验法，经25次反复冻融，无分层与龟裂等现象产生。实践及研宄都表明，在混凝土中加入聚丙烯微纤维可作为一种有效的混凝土温差补偿抗裂手段。
4聚丙烯纤维可改善混凝土的抗疲劳特性在混凝土中掺入聚丙烯纤维后，其静力弹性模量低于普通混凝土，当聚丙烯纤维掺率在0.05% 面对广州高速公路繁忙的的损坏，使用效果良好。 该处为软基层，所铺设的聚疑土路面造价下降6%.此1大桥桥面及引桥路面、福建软基层路面、建设部示范小主干道、广东省交通厅难题修工程、广州北环高速公路r路海南立交桥桥面铺装层、层、广州白云国际机场波音桥面铺装层、软基路面等；的路桥工程中，聚丙烯纤维用聚丙烯纤维乱向掺与的混凝土，可视为一种高强混凝土，因而可充分应用现行的刚性路面的设计规范及其标准试件的试验方法，把其试验值通过数值统计理论就可以建立半经验半理论的路面结构设计方法。这种方法主要决定路面结构三大要素：弯拉强度与立方体抗压强度；标准轴载次数与疲劳强度；弯拉强度与弯拉弹性模量等方面建立关系，就可以直接参照刚性路面所公布的设计规范的有关系条例进行路面结构设计。杜拉纤维混凝土路面结构设计方法141就是根据上述路面设计的三大要素建立了杜拉纤维混凝土路面结构的设计方法。 聚丙烯纤维掺入混凝土中，除不适宜采用人工搅拌外，对搅拌及施工工艺没有特别要求，只要适当保证搅拌时间即可。搅拌时间长短以纤维能在混凝土中均匀分布为度，一般为3~5min.搅拌时可先将砂、石、水泥与水在搅拌机内均匀拌和后再加入纤维，亦可先将纤维与砂、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适当延长1~2min.另外，为改善聚丙烯纤维混凝土拌合物的和易性，可掺加适量的引气剂、减水剂或高效减水剂，也可外掺掺量不超过10%的粉煤灰。 当混凝土是由搅拌站运至工地时，若时间不超过30min则可在搅拌站内预先将纤维加入到混凝土中，否则，聚丙烯纤维宜在混凝土运到工地后再加入。 4结束语在混凝土中添加适量的聚丙烯纤维是克服其开裂的有效途径，纤维在混凝土中所形成的乱向支撑体系，产生一种有效的二级加强效果，能较大幅度地提高混凝土的抗裂、抗冲击性能，改善混凝土的抗疲劳特性。 从确保工程质量，施工便利，兼顾成本及长短期效益等诸方面考虑，采用聚丙烯纤维混凝土不失为一种较好的路面结构材料。若再将其与钢纤维或钢丝网进行复合，则将有效地解决各自存在的缺点，同时更大地发挥其复合的效应，成为一种高强的路面复合材料。
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