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聚丙烯高纤维防渗材料

放大字体  缩小字体 发布日期:2014-08-28  浏览次数:146
核心提示:摘要 灌区节水续建配套工程砼中掺入聚丙烯高纤维防渗材料,能提高砼强度,增强抗冲刷能力,减少砼表面龟裂,提高渠道及建筑物表

摘要  灌区节水续建配套工程砼中掺入聚丙烯高纤维防渗材料,能提高砼强度,增强抗冲刷能力,减少砼表面龟裂,提高渠道及建筑物表面美观度,通过优化设计降低工程造价,值得在水利工程中推广应用。

关键词  聚丙烯高纤维防渗材料 灌区工程 应用 效益分析 建议

浙江省乌溪江引水工程灌区(金华片)位于浙江省金华市中西部,地貌属浙中丘陵盆地。灌区地质条件一般,以粘土、亚粘土土质为主,开挖后两侧边坡较稳定。目前部分渠道防渗衬砌型式基本采用砼防渗面板现场浇筑及M7.5浆砌石护砌、表面C20砼现浇防渗面板两种,渠系建筑物大部以砼现浇为主。通过运行发现已防渗护砌渠道的砼面板易被冲刷,同时由于表面龟裂状况也十分明显,这使工程使用寿命大大缩短,增加建设投资成本,同时也造成了水资源的浪费等问题。

1 掺入聚丙烯高纤维防渗材料的砼性能及作用

    聚丙烯高纤维防渗材料掺入砼中:1)均匀缝补于砼中的纤维可起到承托作用,阻止沉降裂缝等现象的发生,从而保证砼的均质性;2)减少砼的收缩裂缝,提高砼的抗渗性、耐蚀性和抗冻性;3)提高砼抗冲击能力,减弱受力钢筋的腐蚀等特点。

2 聚丙烯高纤维防渗材料在灌区节水改造工程中的应用

聚丙烯高纤维防渗材料在我灌区从2004年开始试用,截止目前为止,在灌区节水续建配套项目渠道防渗衬砌及渠系建筑物中,共用聚丙烯高纤维防渗材料3.24吨。在掺入该材料之后,不仅提高了在建工程的质量,降低了维护成本,同时也明显减轻了砼面板龟裂现象,增强渠道及建筑物外表的美观。计划在后续项目工程实施过程中继续采用该材料,并逐步予以推广使用。

2.1原材料选用

水泥选用应符合《水工混凝土施工规范》SDJ207-82的有关规定,根据当地的条件,宜采用标号P.O32.5的普通硅酸盐水泥,考虑到不同厂家水泥的色泽不同,最好采用同一厂家同一批次的水泥。砼所用的砂为中砂,以级配良好、质地坚硬、颗粒洁净的天然河砂为好,由硬质岩石轧碎的人工砂也可以,要求质地坚硬、颗粒洁净、耐久性好,且不得包含团块、壤土、有机物和其它有害杂质。细度模数控制在2.2~3.0内,含泥量小于3%,含水量小于4%。砼所用的碎石为1~4cm或1~3cm。须选用质地坚硬、清洁、级配良好的碎石。超径含量控制在15%以内,逊径应小于10%,针片状含量不大于10%。

2.2 砼配合比控制

掺入聚丙烯高纤维防渗材料的砼配合比与普通砼配合比一样,拌制砼的配合比应满足强度、抗冻、抗渗及和易性要求。水灰比的最大允许值为0.6,砼的坍落度控制在3.0-5.0cm,须采用机械拌和。低温季节或渠床面较湿润时,坍落度宜适当取小值;高温季节或渠床面较干燥时,宜适当取大值。砼设计指标为:强度标号为C20,抗冻标号为F50,抗渗标号为W4。砼施工配合比根据试验室配合比报告确定每方砼需水泥340kg,砂874kg,碎石946kg,水170kg。每立方混凝土掺入0.8kg~1.2kg聚丙烯高纤维防渗材料。

2.3 砼搅拌

采用封闭式搅拌机搅拌时,每立方砼掺入0.8kg~1.2kg聚丙烯高纤维防渗材料,掺入方法只要水泥、砂石料备好后,将纤维一起加入其中干拌1分钟,再加水一起混合搅拌4-5分钟即可。采用开敞式搅拌机搅拌时,每立方砼掺入0.8kg~1.2kg聚丙烯高纤维防渗材料,掺入方法只要水泥、砂石料备好后,将纤维一起加入,同时加水混合搅拌,比正常砼搅拌时间适当延长搅拌时间1-2分钟即可。因聚丙烯高纤维防渗材料非常细且较轻,在搅拌时容易飞动,扎入人的皮肤,使人产生痛痒十分难受,所以先把聚丙烯高纤维防渗材料倒入有水的桶中用水浸泡,是它不易飞动,搅拌工戴上厚橡胶手套,防止聚丙烯高纤维防渗材料扎到皮肤,而且搅拌工需戴上口罩,防止聚丙烯高纤维防渗材料飞入口中,影响人体健康。

2.4 砼浇捣及养护

砼浇捣过程中,因掺入聚丙烯高纤维防渗材料的砼搅拌后,保水性好,比一般砼易振捣,振动顺序应从下往上单方向振动,严禁过振、漏振。砼浇筑到达渠顶时,渠顶磨平,直到表面泛出水泥浆,过10-15分钟再磨光一次,因为砼中的聚丙烯高纤维防渗材料在此时有的会竖起来,看上去有毛现象不光滑。砼拆模时间以不损坏成品砼为宜,等砼达到初凝后才能拆模,比正常砼拆模要小心,防止模板带模现象,在拆模时将模板先顺着砼与模板接触面方向慢慢移动,因为聚丙烯高纤维防渗材料有的会粘在模板上,这种操作工序就不会把砼带下来,影响砼表面平整度。掺入聚丙烯高纤维防渗材料的砼拆模后表面光滑,蜂窝、麻面现象很少。养护与普通砼相同,经常洒水并及时用麻袋覆盖养护,养护天数不得少于14天。

3 工程运行效益比较分析

本灌区厚大溪堰坝建于2000年,当时溢流面采用普通C20砼浇筑,在运行过程中,由于厚大溪上游来水夹带较多砂石冲刷堰坝溢流面,到2004年表面冲刷非常严重。在2004年12月厚大溪堰坝溢流面凿除重新浇筑,在砼中掺入聚丙烯高纤维防渗材料,浇筑完成后溢流面表观平整度较高,工程建成后运行至今,表面龟裂较少,抗冲刷性能增强,降低了维护成本。从本灌区工程试验和实践发现,进行同样砼配合比的试块试压情况表明,一般掺入聚丙烯高纤维防渗材料的砼强度增强10%左右。厚大溪堰坝运行实践证明,掺入聚丙烯高纤维防渗材料的砼:提高了混凝土的强度,混凝土表面龟裂减少,抗冲刷性能加强。

本灌区2007年度节水续建配套项目,以铁尺堰进水渠砼防渗渠道进行现场对比试验,在同样配合比、同等施工条件,同等养护条件下,掺入聚丙烯高纤维防渗材料的渠道表面鲜亮光滑、龟裂很少。从工程试验和实践发现,掺入聚丙烯高纤维防渗材料的砼渠道:混凝土表面龟裂减少,能在施工过程中减少浪费、避免由于返工修补龟裂带来的人工以及材料的损失,增强渠道及建筑物外表的美观。

4 工程造价分析比较

    聚丙烯高纤维防渗材料单价为2.7万元/吨左右,每立方米砼平均以1kg掺入计算,加上施工费用,增加砼造价约40元/m3。灌区在05年度节水续建配套项目莘畈东干渠桩号6+827~7+210采用15cm厚普通砼防渗面板,7+210~7+830采用12cm厚掺入聚丙烯高纤维防渗材料砼防渗面板,经试验运行,到目前两段渠道运行效果相同。以均高2m计算,原单米长需防渗面板砼方量为0.6m3,现改进设计后单米长需防渗面板砼方量为0.48m3,每立方米按350元计算,节约砼造价43.2元/m,减去增加聚丙烯高纤维防渗材料价格19.2元/m,节约造价24元/m。试验结果,砼防渗面板中掺入聚丙烯高纤维防渗材料节约了工程造价。

5 国内外同类项目应用情况比较和在水利工程中的发展趋势

国外对聚丙烯纤维混凝土的研究,开始于20世纪60年代,目前已大量应用于机场跑道、高层建筑地下室等工程中。国内关于聚丙烯纤维混凝土的研究是随着国外聚丙烯纤维在国内重大建设项目中的大规模应用开始的。20世纪90年代,中国纺织大学开始进行改性聚丙烯纤维的研制。2001年,吉林水利实业公司在吉林省梅河口市进行的渠道防渗护砌试验工程,则是在全国水利工程中较早采用了改性聚丙烯纤维混凝土的应用实例。浙江省宁波市将聚丙烯纤维混凝土用于水库大坝面板、溢洪道进水渠底防护工程。该工程于2001年4月通过了国家验收,其中改性聚丙烯纤维混凝土面板达到了国际领先水平。目前浙江的老虎潭水库、曹娥江大闸上都有成功应用。

6 建议

工程运行后实践证明,掺入聚丙烯高纤维防渗材料的砼:1)提高混凝土的强度,混凝土表面龟裂减少,抗冲刷性能加强;2)提高工程的质量,降低工程造价及远期的维护成本,也能在施工过程中减少浪费、避免由于返工修补龟裂带来的人工以及材料的损失;3)提高了渠道及建筑物外表的美观度。

工程运行表明,只要在使施工时注意防范事项,聚丙稀高纤维防渗材料在灌区节水续建配套工程中的应用可以广泛推广。

 

 

 

 

 

 

 
 
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