摘要：論述鋼筋混凝土結構中裂縫產生的原因,及纖維混凝土的作用機理結合工程實際闡述建材纖維在抗裂與提高混凝土性能方面的作用。
　　關鍵詞：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。該項目為四層局部五層框架結構，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,地下室結構底面為－4.05m,±0.000為黃海高程6.200m,地下室外墻采用現澆混凝土剪力墻,穩定地下水位在地表下0.00m～0.65m之間（原地面標高在黃海高程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為具有一定強度(≥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月由美國國家標準與技術研究院(NIST)和美國混凝土協會(ACI)首先提出的。以Mehta為代表的美加學派認為，混凝土的耐久性應當放在HPC的首位，其抗滲性和尺寸穩定性需滿足一定的要求。高性能混凝土最重要特征是其優異的耐久性，耐久性可達百年以上，甚至可以達到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構的維修與翻新，節約材料與人工費，節約資源等，尤其對重要工程、紀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的財政收入較大，其耐久性關系樂清城市面貌的穩定。以下對影響混凝土耐久性的因素之一裂縫做些分析。
　　2.2混凝土中的裂縫產生分析
　　混凝土在施工及使用期間所產生的各種裂縫，會嚴重影響到混凝土的耐久性。究其原因，主要是因為混凝土本身是一種人工復合材料，具有非均質性，普遍存在收縮變形大，抗拉強度低、抗裂能力差、脆性大、韌性不足等缺陷。
　　從混凝土中的裂縫產生的機理考慮，我們可以把混凝土分為兩類，一類是結構受荷載作用產生的裂縫，一類有結構本身變形引起的裂縫。當混凝土中的應力超過其抗拉強度時，混凝土就會產生裂縫。
　　對于因結構受力引起的裂縫，一般從結構布局上著手，改變結構受力情況，再根據構件的受力情況，適當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力、收縮等因素引起的變形裂縫。變形裂縫與時間有關，當變形累積到一定量時，即當混凝土的應變超過其極限應變時，混凝土發生開裂。
　　混凝土中的收縮變形主要發生在澆注后,混凝土在硬化形成強度的過程中，初期由于水和水泥的應形成結晶體，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自由水分的蒸發而引起干縮。這些應力某個時期超出了水泥機體的抗拉強度，于是在混凝土內部引起微裂縫。混凝土在凝結和硬化過程中，微裂縫經歷了出現和發展的過程。微裂縫從無到有，從小到大向最薄弱方向定向發展。微裂縫向細裂縫的發展大多數（約占70％）在3－7d凝膠期內完成，此時混凝土的抗拉強度小于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外應力的作用下將會發展為更大的裂縫以至最終形成貫通的毛細孔道及裂縫。
　　貫通的毛細孔道及裂縫的出現，將使水進入混凝土內部對鋼筋進行銹蝕，從而影響結構的耐久性。
　　2.3建材纖維的選擇及選定產品的性能
　　經過對國內建材纖維市場的調查，目前國內使用的纖維品種繁多，主要有美國希爾兄弟化工公司生產的聚丙烯纖維，俗稱杜拉絲，以及寧波大成新材料股份有限公司生產的強綸建材纖維等，綜合考慮性能價格，以及考慮公建項目優先采用國內同品質產品的原則，決定采用強綸建材纖維。
　　外觀上強綸纖維為白色的半透明絲狀，表面光澤度較好，在水中極易擴散，且懸浮在水中。
　　根據廠方提供的資料，強綸建材纖維是目前我國自主知識產權的新型建材纖維。是以聚丙烯、聚乙烯、聚酯主要原料，采用獨特的生產工藝紡制并經表面涂層活化處理的束狀單纖維。強綸纖維抗拉強度>280Mpa,彈性模量>3800Mpa。
　　2.4 建材纖維在混凝土中的作用機理
　　在混凝土中摻入了建材纖維，表面經活化處理的纖維在與混凝土原料攪拌過程中充分擴散并均勻分布于混凝土中，能在混凝土內部構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，從而減少微裂縫的產生。另外，當微裂縫在向細裂縫發展的過程中，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散，難以集中，裂縫也得不到進一步發展。因而減少了混凝土初凝時收縮引起的裂縫。
　　3 強綸建材纖維混凝土在樂清市市民活動中心工程中的應用
　　在樂清市市民活動中心的基礎承臺、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：
　　根據纖維廠方提供的強綸建材纖維的比例參數：
　　強綸纖維的規格與摻量地下工程，采用19mm的纖維，每立方摻量為0.8-0.9kg。根據設計纖維混凝土的強綸纖維的摻量為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投入生產線中即可。
　　3.2 強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微調整，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 混凝土的質量比較
　　3.4.1混凝土的抗壓強度
　　纖維混凝土的抗壓強度并沒有顯著提高。以下為兩組混凝土的抗壓強度。根據該廠提供的普通C30混凝土的抗壓強度為38.2MPa，纖維混凝土的強度為37.7。所以，纖維混凝土對混凝土的抗壓強度并沒有提高，且有稍微有所降低，但降低幅度很小。根據廠方提供的數據，同等情況下，一般纖維混凝土的強度大于普通混凝土強度97%。
　　3.4.2混凝土的抗折強度
　　纖維混凝土的早期抗折強度并沒有比普通混凝土有顯著提高。C30三天的實驗抗折強度，普通工混凝土試驗荷載17.2KN，抗折強度5.16Mpa。摻入纖維后的參數為，試驗荷載17.2KN，抗折強度5.04Mpa。
　　而28d齡期的抗折強度,纖維混凝土的抗折強度對普通混凝土的抗折有所提高,約提高7%。
　　3.4.3混凝土的抗滲性
　　纖維混凝土抗滲性是本工程地下室最關注的問題,根據檢測結果,在最大試驗水壓0.7MPa水壓作用下各組試塊均未出現滲水。根據相關測試數據顯示,纖維混凝土的抗滲高度較普通混凝土的抗滲高度要小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,在上部結構未施工前并沒有發現可視裂縫。在上部施工至兩層局部三層時,地下室出現了可視裂縫均遠小于規范規定值,主要原因是由于施工后澆帶還沒有澆注,施工隊擅自拆除了后澆帶兩邊的模板及支撐,影響受力結構。后澆帶上方存在重物堆放現象,經整改后,原有裂縫并未擴大,且未發現新的裂縫。原有裂縫均遠小于規范限定值,并不影響結構。在地下室其它地方均未發現可視裂縫。因此斷定該裂縫是由于結構受力引起,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。根據相關信息，摻入纖維對混凝土的開裂指數影響很大，根據有關試驗，摻入纖維的混凝土開裂指數可以降低到原混凝土的40%以下。
　　4 結束語
　　強綸纖維加入混凝土，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。雖然對混凝土的抗壓強度提高不明顯，但對混凝土的抗裂與抗滲性能提高明顯。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。
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