1.工程概況
山海關船廠15萬噸級修船塢塢室底板表成層原設計為70mm厚的砼磨耗層，長327m，寬65m，總面積為20.598平方米，砼設計強度C40，抗凍F250，抗?jié)BW6，采用￠6@100鋼筋網(wǎng)做為加強結構。
底板耐磨層砼從使用上要求其必須有良好的耐久性，避免砼的頻繁修補給修船作業(yè)帶來影響，我們分析了山船舊有的1#、2#塢底板表層的破壞情況，得到了天津港研所關于和聚丙烯纖維網(wǎng)同屬合成纖維的尼龍纖維砼的大量技術實踐資料，進行了一系列有針對性的技術工作，最終確定了以聚丙烯纖維網(wǎng)替代鋼筋網(wǎng)。
磨耗層施工自1998年3月26日起，至4月16日止，迄今為止，未發(fā)現(xiàn)砼起供、表面龜裂等現(xiàn)象，砼各項技術指標符合設計與規(guī)范要求。
2. 可行性研究
2.1 鋼筋網(wǎng)磨耗層方案
山船1#、2#塢底板未設置磨耗層，實際應用表明，在重輾壓、重物沖擊下其表面破壞嚴重，修補后不久又造成破壞，修補頻繁，而砼修補過程及其強度發(fā)展期給修船工作帶來了很大影響，而原設計均采用了￠6@100鋼筋網(wǎng)，做為砼加強結構。
毫無疑問，鋼筋網(wǎng)的鋪設，對砼結構起到了增強作用。但是，由于磨耗層只有70mm厚（塢墻前趾甚至只有50mm厚）磨耗層砼澆筑后的干縮裂縫，使用過程中重物沖擊，重載碾壓下引起的局部破損，使得海水中的氯離子容易抵達鋼筋表面，引起鋼筋銹蝕，而鋼筋的銹蝕，又加快了裂縫的產(chǎn)生，最后導致結構整體破壞。
2.2 聚丙烯纖維網(wǎng)的物理化學性能
聚丙烯纖維網(wǎng)的各項物理化學性能指標見表1
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比重 |
0.91 |
抗拉強度 |
560-770MPa |
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纖維長度 |
12-51mm |
彈性模量 |
3500MPa |
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纖維直徑 |
6000-26000旦尼爾 |
極限延伸率 |
8% |
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熔點 |
160-170℃ |
泊桑比 |
0.29-0.46 |
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燃點 |
590℃ |
抗酸、堿腐蝕能力 |
高 |
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吸水性 |
無 |
毒性 |
無 |
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導電性 |
低 |
導熱性 |
低 |
2.3 聚丙烯纖維網(wǎng)砼的特性
聚丙烯纖維網(wǎng)是一種束狀的合成纖維，橫向拉開后呈網(wǎng)狀，當加入到砼原材料中時，在攪拌機的攪拌下，受到水泥，砂石料的沖擊混合，成束的網(wǎng)狀纖維會被撕裂成大量單獨的纖維，以三維方式均勻分布于砼中，在耐磨層施工中我們采取的是標準摻量：19mm長的纖維，每立方米砼中摻0.9kg，經(jīng)攪拌機充分拌合，大約可以分散成710萬根獨立纖維，這些纖維的存在使砼性能有較大改善。
從表1中可以看出，聚丙烯纖維網(wǎng)具有高抗拉強度，高變形能力，不受水泥水化物侵蝕，三維均勻亂分布可以各向同性改善砼性能，表面的憎水性保證與水泥基材拌合時不會成團，無毒，作用方便。
2.4 經(jīng)濟比較
原設計磨耗層為￠6@100，共用鋼筋約92t，材料費金額25萬元。
實際采用聚丙烯纖維網(wǎng)，使用纖維網(wǎng)1553袋，折合人民幣23萬元。
從材料費上比較，二者相差不多，但鋼筋風施工時工序復雜。當然，我們也考慮到纖維網(wǎng)砼的攪拌時間比普通砼延長了一倍，所以，從整體上看，纖維網(wǎng)的使用在磨耗層中未增加工程造價。
2.5 試驗資料
天津港研所關于尼龍纖維增強砼的試驗研究表明，尼龍纖維對提高砼的抗沖擊性能及抗凍性能具有明顯的作用，而且尼龍纖維大大減少了砼的塑性收縮裂縫，因此尼龍纖維增強砼具有良好的耐久性。
五公司檢測中心也作了聚丙烯纖維網(wǎng)對砼性能影響的試驗研究。應用不同品種水泥，不同品種外加劑進行了配合比試驗，對其抗壓強度、抗拉強度、抗凍及抗?jié)B性能進行驗證，結果表明，滿足設計要求。 |