聚丙烯纤维混凝土的防水机理及应用方法

现今的建筑物向高、大、宽发展，平面形状复杂，产生的约束力大而复杂，这样混凝土裂缝就比普通混凝土结构的裂缝多得多，而高强、大流动度的混凝土密实性能满足混凝土的抗渗等级要求。所以从防水角度来看，应从过去注重混凝土的密实性转向注重混凝土的抗裂性问题。

　　一、混凝土的本体结构防水措施

　　（一）膨胀补偿型

　　在混凝土中掺入适量膨胀剂，经水化反应生成32水硫铝酸钙结晶体产生膨胀，使混凝土凝结后体积微膨胀来补偿混凝土的凝结收缩应力，从而达到抗裂目的，如UEA膨胀剂等。但存在以下特点：①可靠度低，受施工条件、环境等因素影响大，如在42h内不及时连续浇水养护，不但不膨胀反而会收缩开裂；②掺量的范围较小，搅拌均匀度要求高，稍过量就会膨胀，产生裂缝或安全性不稳而龟裂，量稍小则达不到效果。

　　（二）填充密实型

　　在混凝土中掺入适量浮化的液态高聚物化学材料，使混凝土在拌合和凝结时高分子聚合物破乳，形成网状结构，填充和堵塞混凝土中的毛细孔隙而达到防水作用。但由于此种材料价格昂贵，如氯丁胶乳、环氧乳液等，所以也不是很适合在实际工程中应用。

　　（三）减水密实型

　　通过掺加各类型的减水剂，减小单位体积中水泥和水的用量，使混凝土中的水化热减小，减小混凝土的收缩裂缝，提高混凝土的密实性，达到密实防水的目的。但减水剂的用量必须严格控制。

　　（四）憎水型

　　一般是通过高分子材料与水泥中化学组分结合，生成具有憎水性的网状化合物，分布在混凝土的颗粒之中，使水分子在混凝土之间的界面表面张力提高而产生憎水效果。但在实践中很少单独使用。

　　（五）抗裂防水型

　　在混凝土中掺入适量的微纤维，搅拌过程中微纤维均匀地扩散到混凝土中，由于微纤维与混凝土有极强的结合力和抗拉强度，每立方米混凝土中含有数千万条的高抗拉强度的微纤维，从而产生了全方位的增强效果，削弱了混凝土的收缩应力，减少了混凝土收缩裂缝。堵塞混凝土中的道路，从而达到防水效果。

　　综上所述，抗裂防水措施在混凝土本体刚性防水措施中，具有设计、施工方便及经济性等明显的优势。聚丙烯纤维混凝土作为防水措施即属于抗裂防水型。

　　二、聚丙烯纤维混凝土的防水性能及机理

　　混凝土专用聚丙烯纤维的物理性能如下：密实0.91g/cm3；抗拉强度276Mpa；极限拉伸15％；无毒；耐酸碱性极高；熔点165℃；燃点593℃；导电、导热性极低。

　　聚丙烯纤维混凝土的防水属于刚性本体防水，通过改善混凝土的抗裂和抗渗两个途径来提高防水性能。其防水机理建立在对混凝土的固结、收缩的微观研究基础上。

　　（一）提高混凝土抗裂性能的机理

　　聚丙烯纤维阻滞混凝土的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前，特别是在混凝土浇筑后4-5h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。掺入聚丙烯纤维后，由于其分布均匀，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，延缓了第1条塑性收缩裂缝出现的时间。同时，在混凝土开裂后，纤维的抗拉作用阻止了裂缝的进一步发展。试验表明，混凝土塑性裂缝面积、裂缝最大宽度及失水速率均随着纤维体积含量的增大而降低，说明聚丙烯纤维有效地提高了混凝土的抗裂性能。

　　（二）提高混凝土抗渗性能的机理

　　在混凝土中掺入适量聚丙烯纤维后，均匀分布在混凝土中彼此相粘连的大量纤维起了“承托”骨料的作用，降低了混凝土表面的析水与集料的沉降，从而使混凝土中直径

沥青麻丝是选有上等的麻丝，浸泡在有本公司的技术人员研发的一款具有防腐性沥青为主要材料的添加剂里面的一款产品。麻丝具有质地轻、强力大、防虫防霉、静电少、织物不易污染等特点。沥青是由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色复杂混合物，是高黏度有机液体的一种，呈液态，表面呈黑色，可溶于二硫化碳。沥青是一种防水防潮和防腐的有机胶凝材料。本产品主要用在伸缩缝、沉降缝等填缝材料。本产品施工非常方便，替代了原有的麻烦施工方法。我们一般是桶装的，只需要采购后，取出来就可以使用。

为50～100nm和大于100nm的孔隙含量大大降低，有效提高了混凝土抗渗能力。此外，由于纤维的存在，减少了混凝土的收缩裂缝尤其是连通裂缝的产生，因而减少了渗水通道，提高了混凝土的抗渗性能。聚丙烯纤维混凝土和素混凝土抗渗性能试验结果表明；纤维含量为0.5、0.7、1.0㎏/m3的聚丙烯纤维混凝土抗渗能力分别比普通混凝土提高64％、73％和75％。

　　由于以上分析可知，聚丙烯纤维可以大提高混凝土抗裂、抗渗能力，作为混凝土本体刚性自防水的效果显著。聚丙烯纤维加高效减水剂的防水方案，目前已为国内外众多防水专家所肯定，可广泛应用于地下室、屋面、蓄水池、污水池等工程。

　　三、聚丙烯纤维混凝土的施工要点及注意事项

　　聚丙烯纤维掺入混凝土中，除不适宜采用人工搅拌外，对搅拌及施工工艺无特殊要求，只要适当保证搅拌时间即可，一般为3～5min.搅拌可先将砂、石、水泥与水在搅拌机内均匀拌合后再加入纤维，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.为改善拌合物的和易性，可掺加适量的引气剂、减水剂或高效减水剂，也可掺入不超过10％的粉煤灰。拌合好的纤维混凝土由搅拌站运至工地，时间不应超过30min；否则应在混凝土运到工地后再加入聚丙烯纤维。

　　四、聚丙烯纤维混凝土在防水工程中的应用实例

　　（一）上海瑞安广场地下室外墙工程

　　上海瑞安广场2层地下室面积为1100㎡，基础埋深-0.8m。因受地铁影响，地下室分两期施工，第1期外墙总长约250延m，采用普通防水混凝土C50，数月后发现有数10条垂直细裂缝，渗入严重。第2期外墙总长约70延m，混凝土设计强度等级C50。采用宁国42.5R普通硅酸盐水泥、中砂、5～25㎜连续级配碎石，掺加一定量的Ⅱ级粉煤灰和聚丙烯纤维及混凝土外加剂。实践证明，纤维混凝土对防止墙体细裂缝的出现是有效的。后来又在污水池、水箱等结构中应用，至今，这批纤维混凝土构筑物均未发现因干缩而引起的微细裂缝，无渗漏现象。

　　（二）广州万景台地下室工程1998年8月广州市距珠江边仅20m在万景台工程3层地下室基坑支护采用喷锚网工艺，考虑基坑临江面抗裂抗渗要求高，仅在该面的喷射混凝土中加入0.07％体积掺量的聚丙烯纤维（不临江的另外三面未掺入纤维）。工程完工后，尽管该面水压较高，但未发现裂纹，仅在两边锚头有轻微渗水；而其他三面均发现了不同程度的裂缝，多处锚点渗漏严重，说明聚丙烯纤维对控制和防止混凝土的塑性收缩裂缝、提高抗渗性有显著功效。

　　五、结语

　　在混凝土（砂浆）中添加适量聚丙烯纤维是克服其开裂的有效途径，纤维在混凝土（砂浆）中形成的乱向支撑体系，会产生一种有效的二级加强效果，能较大幅度提高混凝土的抗渗性和抗裂性。