1、浅谈聚丙烯腈纤维砼在泄洪工程中的应用摘要：本文介绍了聚丙烯腈纤维混凝土的性能，在高寒地区电站泄洪冲砂闸混凝土易受到冻融和冲磨破坏。聚丙烯腈纤维混凝土能提高混凝土的韧性和抗冲磨能力，可以在一定程度上解决这一难题，并通过实践检验，效果明显，值得推广使用。 关键词：聚丙烯腈纤维；混凝土； 高寒地区； 应用 中图分类号：TU646 文献标识码：A 文章编号： 1前言 西藏自治区措勤县位于岗底斯山北麓与羌塘高原南部交汇处，措勤县水电站为低水头径流河床式水电站，由电站厂房、溢流坝、泄洪冲沙(排冰)闸、挡水坝等主要建筑物组成，以发电为主。拦河坝正常蓄水位为 105.00m（假定高程） ， 相应库容为 750
2、 万 m3。工程规模为等小（1）型工程。 由于工程所处地区年降雨主要集中在 68 月，河道两岸山高坡陡，植被稀少，汇流时间短，导致洪水集中，水流湍急，大量推移质顺流而下，建在这样河流上的水工建筑物常常遭到严重的冲磨破坏，尤其是泄洪冲砂闸建筑物混凝土及闸后消力池混凝土。 泄洪冲砂闸在汛期泄流时流速高，冲沙量大，且工程处于高原寒冷地区，日温差较大，冻融次数多，所遭受的破坏更为严重，这就需要泄洪冲砂闸混凝土的耐久性更高，必须具备抗冻融性和抗冲磨性。即该部位混凝土除了具备抗渗、抗冻、高标号之外，还要求必须具备一定的抗冲磨耐久性。聚丙烯腈纤维混凝土的应用可以在一定程度上解决这一难题。 2聚丙烯腈纤维混凝
3、土材料的性能 混凝土是一种抗压强度大而抗拉强度低的脆性建筑材料，随着现代建筑技术的不断发展，对混凝土提出了更高的要求，尤其在水利工程中要求高韧性、耐冲击和抗冲磨性能比较突出。 纤维混凝土可以有效的控制混凝土塑性变形和混凝土的温度裂缝的产生，改善混凝土的抗渗性能、抗冻性能，加强混凝土的抗冲磨能力，延长特殊部位（例如：泄洪冲砂闸底板及闸墩）混凝土的使用年限。 聚丙烯腈纤维是以特殊工艺制造的高强度、低延伸性纤维，对酸碱环境有较高的抗腐蚀能力。聚丙烯腈纤维混凝土是以普通混凝土为基体，以适当比例掺入聚丙烯腈纤维，同混凝土骨料、外加剂、水泥混合后其化学、物理性能稳定，可大幅提高混凝土的抗拉强度、抗渗和抗冻
4、性能，提高韧性降低其脆性，从而加强混凝土的抗冲磨能力。 聚丙烯腈纤维具有与混凝土材料良好的亲和性。聚丙烯腈的分子结构中所含的极性腈基（-CN） ，使纤维具有良好地亲水性，在正常拌合下纤维在混凝土中拌合更均匀。加之聚丙烯腈纤维的截面为肾形，较之圆形截面的其它纤维具有与水泥基材料更大的接触面积，使得聚丙烯腈纤维与水泥基材料具有更好的握裹力，在混凝土中起到既增加韧性又增加强度的作用。由于聚丙烯腈纤维的上述特性，非常适合于高寒地区推移质较多河流上泄洪冲沙建筑物混凝土的应用。其主要物理力学指标见下表。 聚丙烯腈纤维主要物理力学指标 3.聚丙烯腈纤维混凝土在措勤水电站施工中的应用 3.1 设计要点 聚丙烯
5、腈纤维掺入混凝土后在混凝土中起次要加劲作用，能够减少收缩裂缝的产生，明显提高混凝土的抗渗性能、抗冻性能，加强混凝土的抗冲磨能力。但对于满足抗渗性和抗冻性要求较高的工程或工程的特殊部位（例如：泄洪冲砂闸底板及闸墩） ，不是单靠掺和聚丙烯腈纤维所能全部解决的，还需从混凝土原材料、配合比、外加剂、温度控制等多方面采取综合措施，并通过试验确定。因此，在设计中要求泄洪冲砂闸以及闸后消力池混凝土等级不低于 C20，粗骨料最大粒径不宜大于20mm，对于抗冲磨性要求较高的部位，纤维混凝土的强度等级不宜低于C40。 3.2 施工要点 聚丙烯腈纤维掺入混凝土中，除不宜采用人工搅拌外，对搅拌和施工工艺没有特殊要求，
6、在常温下只要适当保证搅拌时间即可，搅拌时间以纤维在混凝土中均匀分布为度，一般 35min。在常温搅拌时可先将砂、石、水泥与水在搅拌机内均匀拌合后再加入纤维，也可以先将纤维与砂、石、水泥干拌后再加水湿拌，整个搅拌时间较普通混凝土适当延长12min。为改善拌合物的和易性，可适量掺加引气剂、减水剂，也可掺加不超过 10%的粉煤灰。若混凝土由拌合站运至工地时间不超过 30min，可在拌合站内先将纤维加入到混凝土中，否则纤维混凝土应该在工地浇筑现场进行搅拌。 3.3 聚丙烯腈纤维混凝土在措勤电站施工中的应用 措勤县属高寒荒漠气候，干燥、寒冷。措勤水电站位于措勤县城西南方向 7km 处措勤藏布上，海拔 4
7、700m，全县年平均气温 0.2，最低月平均气温-10-12，极端最低气温-32。最高月平均气温 10，极端最高气温 20。降水集中于 68 月。无霜期极短，甚至无绝对无霜期。冻土层厚度达 2m 左右。年输沙量在 10 万吨左右，推移质平均粒径 3cm，最大粒径达 8cm 以上，为卵砾石，磨圆度较差。由于该工程区处于高寒地区，且日温差较大，这就要求电站泄洪冲砂（排冰）闸及闸后消力池混凝土必须具备抗渗、抗冻及抗冲磨性能。设计中确定聚丙烯腈纤维混凝土为该电站泄洪冲砂闸及消力池的抗冲磨材料，抗磨层厚度 20cm，应用于闸墩、闸底板及闸后消力池底板部位。 抗冲耐磨层基体混凝土强度等级刚开始拟定为 C5
8、0 混凝土，后经过对当地建材骨料进行配合比试验，最终确定冲砂闸抗冲耐磨层采用 C40混凝土，每立方米掺加聚丙烯腈纤维 0.9kg，纤维长度 24cm，配合比如下： 聚丙烯腈纤维混凝土配合比表 该电站冲砂闸建成后，已经过 2012 年汛期和冬季排冰运行，洪水过后和冬季排冰后检验，混凝土表面均无异常，泄洪冲砂（排冰）闸运行良好，说明 C40 聚丙烯腈纤维混凝土应用于冲砂闸抗冲耐磨层达到预期效果。 4.结束语 4.1 聚丙烯腈纤维混凝土具有耐碱性突出，抗拉强度大，以及在混凝土中分散性良好，与水泥材料握裹力好等特点，在改善混凝土抗渗性、抗冻性、抗冲磨性能等方面具有独特的优势。 4.2 聚丙烯腈纤维混凝土具有施工简单方便，造价低廉，适应范围广泛的优点，可以广泛应用于水利工程结构的各种相应部位，建议在水利工程中推广使用。 参考文献： 纤维混凝土结构技术规程CECS38-2004. 水工混凝土缺陷检测和处理中国水利出版社.1997 年 3 月. 工程结构裂缝控制中国建筑工业出版社 1997 年. 混凝土早期裂纹的成因与防治2000 年 7 月. 低温环境下聚丙烯腈纤维混凝土的性能研究同济大学 2002 年 12月. 水工混凝土试验规程SL352-2006.
