摘要：論述鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中裂縫產(chǎn)生的原因,及纖維混凝土的作用機(jī)理結(jié)合工程實(shí)際闡述建材纖維在抗裂與提高混凝土性能方面的作用。
　　關(guān)鍵詞：高性能混凝土，裂縫，建材纖維，市民活動中心工程
　　
　　1前言
　　樂清市市民活動中心是樂清市的重要的文化建筑，該工程占地74.5畝,建筑面積為45319平方米,其中地下室面積8543平方米。該項(xiàng)目為四層局部五層框架結(jié)構(gòu)，二級建筑耐久年限50，抗震防烈度為六度。地下室橫向最長邊長134.4m,縱向最長邊長為67.2m,地下室結(jié)構(gòu)底面為－4.05m,±0.000為黃海高程6.200m,地下室外墻采用現(xiàn)澆混凝土剪力墻,穩(wěn)定地下水位在地表下0.00m～0.65m之間（原地面標(biāo)高在黃海高程3.5m～4.2m），因此對混凝土的的防水要求非常高。本工程地下室底板、外墻、地下車道采用強(qiáng)度等級為C30的高性能建材纖維混凝土。
　　2高性能建材纖維混凝土
　　2.1高性能混凝土
　　高性能混凝土一般認(rèn)為具有一定強(qiáng)度(≥C30)和高工作性及高耐久性(使用壽命≥100年)的混凝土。高性能混凝土的概念是1990年5月由美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院(NIST)和美國混凝土協(xié)會(ACI)首先提出的。以Mehta為代表的美加學(xué)派認(rèn)為，混凝土的耐久性應(yīng)當(dāng)放在HPC的首位，其抗?jié)B性和尺寸穩(wěn)定性需滿足一定的要求。高性能混凝土最重要特征是其優(yōu)異的耐久性，耐久性可達(dá)百年以上，甚至可以達(dá)到500年，是普通混凝土的3～5倍。混凝土的高耐久性可以減少結(jié)構(gòu)的維修與翻新，節(jié)約材料與人工費(fèi)，節(jié)約資源等，尤其對重要工程、紀(jì)念性建筑有重要意義，特別是像市民活動中心這樣的公共建筑，其投資相對于本地區(qū)的財(cái)政收入較大，其耐久性關(guān)系樂清城市面貌的穩(wěn)定。以下對影響混凝土耐久性的因素之一裂縫做些分析。
　　2.2混凝土中的裂縫產(chǎn)生分析
　　混凝土在施工及使用期間所產(chǎn)生的各種裂縫，會嚴(yán)重影響到混凝土的耐久性。究其原因，主要是因?yàn)榛炷�土本身是一種人工復(fù)合材料，具有非均質(zhì)性，普遍存在收縮變形大，抗拉強(qiáng)度低、抗裂能力差、脆性大、韌性不足等缺陷。
　　從混凝土中的裂縫產(chǎn)生的機(jī)理考慮，我們可以把混凝土分為兩類，一類是結(jié)構(gòu)受荷載作用產(chǎn)生的裂縫，一類有結(jié)構(gòu)本身變形引起的裂縫。當(dāng)混凝土中的應(yīng)力超過其抗拉強(qiáng)度時(shí)，混凝土就會產(chǎn)生裂縫。
　　對于因結(jié)構(gòu)受力引起的裂縫，一般從結(jié)構(gòu)布局上著手，改變結(jié)構(gòu)受力情況，再根據(jù)構(gòu)件的受力情況，適當(dāng)增加配筋率來防止或減輕其開裂狀況。
　　變形裂縫包括由于溫度應(yīng)力、收縮等因素引起的變形裂縫。變形裂縫與時(shí)間有關(guān)，當(dāng)變形累積到一定量時(shí)，即當(dāng)混凝土的應(yīng)變超過其極限應(yīng)變時(shí)，混凝土發(fā)生開裂。
　　混凝土中的收縮變形主要發(fā)生在澆注后,混凝土在硬化形成強(qiáng)度的過程中，初期由于水和水泥的應(yīng)形成結(jié)晶體，這種晶體化合物的體積比原材料的體積要小，因而引起混凝土體積的收縮；在后期又由于混凝土內(nèi)自由水分的蒸發(fā)而引起干縮。這些應(yīng)力某個(gè)時(shí)期超出了水泥機(jī)體的抗拉強(qiáng)度，于是在混凝土內(nèi)部引起微裂縫。混凝土在凝結(jié)和硬化過程中，微裂縫經(jīng)歷了出現(xiàn)和發(fā)展的過程。微裂縫從無到有，從小到大向最薄弱方向定向發(fā)展。微裂縫向細(xì)裂縫的發(fā)展大多數(shù)（約占70％）在3－7d凝膠期內(nèi)完成，此時(shí)混凝土的抗拉強(qiáng)度小于1Mpa，如果沒有采取有效的抗裂措施，混凝土固有的微裂縫在內(nèi)外應(yīng)力的作用下將會發(fā)展為更大的裂縫以至最終形成貫通的毛細(xì)孔道及裂縫。
　　貫通的毛細(xì)孔道及裂縫的出現(xiàn)，將使水進(jìn)入混凝土內(nèi)部對鋼筋進(jìn)行銹蝕，從而影響結(jié)構(gòu)的耐久性。
　　2.3建材纖維的選擇及選定產(chǎn)品的性能
　　經(jīng)過對國內(nèi)建材纖維市場的調(diào)查，目前國內(nèi)使用的纖維品種繁多，主要有美國希爾兄弟化工公司生產(chǎn)的聚丙烯纖維，俗稱杜拉絲，以及寧波大成新材料股份有限公司生產(chǎn)的強(qiáng)綸建材纖維等，綜合考慮性能價(jià)格，以及考慮公建項(xiàng)目優(yōu)先采用國內(nèi)同品質(zhì)產(chǎn)品的原則，決定采用強(qiáng)綸建材纖維。
　　外觀上強(qiáng)綸纖維為白色的半透明絲狀，表面光澤度較好，在水中極易擴(kuò)散，且懸浮在水中。
　　根據(jù)廠方提供的資料，強(qiáng)綸建材纖維是目前我國自主知識產(chǎn)權(quán)的新型建材纖維。是以聚丙烯、聚乙烯、聚酯主要原料，采用獨(dú)特的生產(chǎn)工藝紡制并經(jīng)表面涂層活化處理的束狀單纖維。強(qiáng)綸纖維抗拉強(qiáng)度>280Mpa,彈性模量>3800Mpa。
　　2.4 建材纖維在混凝土中的作用機(jī)理
　　在混凝土中摻入了建材纖維，表面經(jīng)活化處理的纖維在與混凝土原料攪拌過程中充分?jǐn)U散并均勻分布于混凝土中，能在混凝土內(nèi)部構(gòu)成一種均勻的亂向支撐體系，這種亂向支撐體系可以有效地阻礙混凝土材料的離析,減少混凝土早期的泌水性，延緩自由水分的蒸發(fā)，從而減少微裂縫的產(chǎn)生。另外，當(dāng)微裂縫在向細(xì)裂縫發(fā)展的過程中，必然碰到多條不同向的微纖維，由于遭到纖維的阻擋，能量延纖維傳播而擴(kuò)散，難以集中，裂縫也得不到進(jìn)一步發(fā)展。因而減少了混凝土初凝時(shí)收縮引起的裂縫。
　　3 強(qiáng)綸建材纖維混凝土在樂清市市民活動中心工程中的應(yīng)用
　　在樂清市市民活動中心的基礎(chǔ)承臺、地下室底板、地下室外墻、地下室車道均采用了C30建材纖維混凝土。
　　3.1 纖維的摻量與投放：
　　根據(jù)纖維廠方提供的強(qiáng)綸建材纖維的比例參數(shù)：
　　強(qiáng)綸纖維的規(guī)格與摻量地下工程，采用19mm的纖維，每立方摻量為0.8-0.9kg。根據(jù)設(shè)計(jì)纖維混凝土的強(qiáng)綸纖維的摻量為0.9Kg/m3，我們選定混凝土廠單次攪拌容量為2m3，設(shè)定每小包到廠纖維包裝為1.8Kg，外包裝為水溶性包裝，在混凝土原來砂和石混合時(shí)投入生產(chǎn)線中即可。
　　3.2 強(qiáng)綸建材纖維混凝土的施工
　　纖維混凝土和普通混凝土的施工工藝基本相同,不需要特殊的施工設(shè)備和操作工藝,使用起來極為方便。由于采用泵送混凝土，在坍落度控制方面需要做細(xì)微調(diào)整，摻入纖維混凝土坍落度略小與普通混凝土。不過對于140±30的坍落度控制，兩者控制難度基本沒變化。
　　3.3 混凝土的質(zhì)量比較
　　3.4.1混凝土的抗壓強(qiáng)度
　　纖維混凝土的抗壓強(qiáng)度并沒有顯著提高。以下為兩組混凝土的抗壓強(qiáng)度。根據(jù)該廠提供的普通C30混凝土的抗壓強(qiáng)度為38.2MPa，纖維混凝土的強(qiáng)度為37.7。所以，纖維混凝土對混凝土的抗壓強(qiáng)度并沒有提高，且有稍微有所降低，但降低幅度很小。根據(jù)廠方提供的數(shù)據(jù)，同等情況下，一般纖維混凝土的強(qiáng)度大于普通混凝土強(qiáng)度97%。
　　3.4.2混凝土的抗折強(qiáng)度
　　纖維混凝土的早期抗折強(qiáng)度并沒有比普通混凝土有顯著提高。C30三天的實(shí)驗(yàn)抗折強(qiáng)度，普通工混凝土試驗(yàn)荷載17.2KN，抗折強(qiáng)度5.16Mpa。摻入纖維后的參數(shù)為，試驗(yàn)荷載17.2KN，抗折強(qiáng)度5.04Mpa。
　　而28d齡期的抗折強(qiáng)度,纖維混凝土的抗折強(qiáng)度對普通混凝土的抗折有所提高,約提高7%。
　　3.4.3混凝土的抗?jié)B性
　　纖維混凝土抗?jié)B性是本工程地下室最關(guān)注的問題,根據(jù)檢測結(jié)果,在最大試驗(yàn)水壓0.7MPa水壓作用下各組試塊均未出現(xiàn)滲水。根據(jù)相關(guān)測試數(shù)據(jù)顯示,纖維混凝土的抗?jié)B高度較普通混凝土的抗?jié)B高度要小57%左右。
　　主要是由于纖維與混凝土形成的亂向支撐體系有效控制了混凝土中裂隙與毛細(xì)孔道,使水的滲透受到了阻礙。
　　3.4.4混凝土的抗裂性
　　本工程地下室后澆帶,在上部結(jié)構(gòu)未施工前并沒有發(fā)現(xiàn)可視裂縫。在上部施工至兩層局部三層時(shí),地下室出現(xiàn)了可視裂縫均遠(yuǎn)小于規(guī)范規(guī)定值,主要原因是由于施工后澆帶還沒有澆注,施工隊(duì)擅自拆除了后澆帶兩邊的模板及支撐,影響受力結(jié)構(gòu)。后澆帶上方存在重物堆放現(xiàn)象,經(jīng)整改后,原有裂縫并未擴(kuò)大,且未發(fā)現(xiàn)新的裂縫。原有裂縫均遠(yuǎn)小于規(guī)范限定值,并不影響結(jié)構(gòu)。在地下室其它地方均未發(fā)現(xiàn)可視裂縫。因此斷定該裂縫是由于結(jié)構(gòu)受力引起,并非混凝土收縮形成,從裂縫的寬度看,纖維對裂縫的控制作用比較明顯。根據(jù)相關(guān)信息，摻入纖維對混凝土的開裂指數(shù)影響很大，根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)，摻入纖維的混凝土開裂指數(shù)可以降低到原混凝土的40%以下。
　　4 結(jié)束語
　　強(qiáng)綸纖維加入混凝土，可以在混凝土中形成亂向支撐體系，使混凝土得到有效的加強(qiáng)。雖然對混凝土的抗壓強(qiáng)度提高不明顯，但對混凝土的抗裂與抗?jié)B性能提高明顯。并且其投放方式簡單，摻量控制簡便，施工便利，是一種很好的改善混凝土性能的方法。
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]章宏東,方鴻強(qiáng).建材纖維控制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫.住宅科技.2005,(2),34-36
　　[2]李敏,符振輝.聚丙烯纖維混凝土在樂灘水電站的應(yīng)用.紅水河.2006,(3),58-60
　　[3]朱江.聚丙烯纖維與高強(qiáng)高性能混凝土.混凝土.2000.(5).49-51