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摘要：本文通过聚合物纤维混凝土的材料选用、配合比设计、拌和、抗折强
度试验铺装等的介绍，分析了聚合物纤维混凝土的作用机理，论证了在桥面铺装
中使用聚合物纤维混凝土的合理性。
关键词：桥面铺装；聚合物纤维；混凝土；应用
中图分类号： U443.31 文献标识码： A
聚合物纤维混凝土与传统的混凝土相比，它具有更好的抗折、抗裂以及更好的变形适应性，从而保证了桥梁整体的安全可靠，减少了维修，保证了行车的畅通，具有明显的社会效益。它与传统的沥青混凝土相比，具有更好的高温稳定性和低温抗裂性，又由于它具有良好的粘附性，因而与桥面板间的粘结更牢固，保证了桥面铺装层及位于其下结构的耐久性。
一、聚合物纤维混凝土材料的选用
1.水泥：一般应采用42.5#普通硅酸盐水泥，其主要性能应满足路面混凝土的性能要求。
2.砂：宜采用河砂，砂的级配和细度模数满足相关要求的规定。
3.碎石：宜采用机械轧制的花岗岩碎石，其中2-4cm粒经占60%，1-2cm粒经占40%。
4.聚丙稀纤维：其主要技术指标应满足下列要求或推荐指标：
长度：19cm
密度：0.91g/cm3
抗拉强度：500-700Mpa
拉伸极限变形：>10%
5.乳胶：采用丁苯乳胶，其特性应满足下列要求，固体颗粒大于等于45%，粒经200-300µm，粘度10-60Pas，密度1.00-1.05g/ cm3。
二、聚合物纤维混凝土的配合比
1.水泥浆与骨料体积比（V浆／V骨）
大量的研究表明，水泥浆在混凝土中所占的体积以35%为最优，过多的浆体对收缩徐变等体积稳定性不利，过低时则混凝土拌和物工作性变差，考虑到丁苯乳胶对普通混凝土进行改性，而丁苯乳胶能大大提高混凝土的流动性，宜采用V浆／V骨＝30/70的比率。
2.水灰比（W/C）
为达到抗折强度的等级，水灰比应比较低，但水灰比过小，可能会造成拌和物流动性太差，不宜施工，引起混凝土的内部缺陷，宜采用的水灰比为0.40-0.50之间。
3.砂率(SP=S/(G+S) ×100%)
S：砂的用量
G：石子用量
砂率是质量比砂率的变动，会使骨料的总表面积有显著改变，从而对混凝土拌合物的和易性有较大影响，在实际施工配比中确定砂率的原则是：在保证混凝土拌合物具有的粘聚性和流动性的前提下，水泥浆最省时的最优砂率。在混凝土的粗砂中加入纤维后，流动性会有所影响，砂率一般宜选用0.40-0.50之间。
4.聚灰比
聚灰比是丁苯乳胶与水泥质量之比，高聚灰比的聚合物混凝土具有大的干缩性能，而桥面通常要求完整、连续，在满足强度和使用要求的前提下，尽量减少桥面铺装层的收缩缝，所以桥面铺装材料不能使用高干缩性混凝土，一般选用的聚灰比为0-10%为宜。
5.纤维比
纤维比是聚丙稀纤维质量与混凝土体积之比。当混凝土中纤维含量过高，容易引起纤维成团，将减弱纤维对混凝土的增强效果，为此，一般选用0-1.5Kg/ m3为宜。
6.基准混凝土参量选择
首先进行多组不同参量的配合比设计，然后根据试验结果，选用最佳使用性能的一组配合比设计。
三、聚合物纤维混凝土的拌和
考虑到混凝土中掺加聚丙稀纤维与丁苯乳胶，根据试配，选择适宜的投料方法，其投料顺序如下：
水泥＋75%水(搅拌30s) 水泥净浆＋石子＋聚丙稀纤维＋砂＋25%水＋丁苯乳胶（搅拌2min）新拌水泥混凝土
四、聚合物纤维混凝土试件的抗折强度试验
通常情况下，混凝土抗折强度试验的试件为直角棱柱体小梁，试件的尺寸应为150mm×150mm×550mm，可分多个配合比，每个配合比的混凝土抗折强度试件应为两组，龄期分别为7天和28天。在试件成型过程中，与普通混凝土进行比较，对添加聚合物乳胶的混凝土，其基准配合比中将多余的水扣除，其它用量同基准混凝土一样。水泥混凝土试件按公路工程水泥混凝土试验规程规定的标准养护条件养护3天，即温度20±2℃,相对湿度≥95%，然后在室内空气中干燥养护至预定龄期。
试件养护完成后，利用抗折试验装置对试件进行抗折强度试验，由于是低含量的纤维和聚合物乳胶混凝土，其抗折试样在开裂前的变形基本上表现为线弹性，采用抗折强度的计算公式：
Rb=PL/bh2
式中：Rb为抗折强度（Mpa）
P为极限荷载(N)
L为支座间梁长(mm)
b为试件宽度（mm）
h为试件高度（mm）
从试件的试验结果来看，龄期为7天的普通混凝土的抗折强度比聚合物纤维混凝土高，28天龄期时，聚合物纤维混凝土的抗折强度要高于普通混凝土。
五、聚合物纤维混凝土在桥梁桥面铺装中的效果分析
从已铺筑聚合物纤维混凝土的桥梁桥面来看，通过仪器的分析和试验的比较，与普通混凝土相比，铺筑聚合物纤维混凝土的桥面抗折强度、耐久性、抗冻性能、耐腐性和耐磨性能都得到了显著地提高，桥面纵横向裂缝、铺装层局部开裂、剥落等常见病害很少发生，增强了混凝土抗渗性和塑性，减少了混凝土应力集中出现的现象，有效地改善了桥面与构件的应力-应变性能，提高了混凝土的工作性能。
聚合物纤维混凝土的机理分析如下：
当聚合物在水泥净浆、水泥砂漿和泥土中交织成网状胶膜，聚合物一方面起到增韧作用，主要表现在抗折强度的提高，抗压强度降低，柔度系数增加等，另一方面起到提高耐久性能的作用，主要表现在抗冻性能提高，耐腐性和耐磨性能提高，柔度系数降低等。具体表现在：
1.聚合物膜铰接的作用机理有：聚合物与水泥（水化）多孔性的复合体系的机械粘附，分子间相互扩散渗透，物理吸附和化学键结合等。
2.聚合物的增韧和增强机理表现在三个方面：其一，聚合物纤维主要以空间三维连续网状结构相当于“微纤维”，从而增强水泥净浆基体，抵抗裂纹扩展，提高了抗折强度；其二，聚合物乳液中大量的表面活性物质增强了混凝土拌和物集料表面的湿润，浸润集料表面，甚至进入集料表面空隙，降低了空隙率，从而形成聚合物膜牢固地粘附在集料表面，改善了集料与基体之间的粘结能力，提高了抗折强度，有效地防止微裂纹的起裂与扩展；其三，聚合物与水泥发生一定程度的化学反应，化学结合增强了聚合物与水泥之间的结合，从而提高了抗折强度。
3.聚合物提高耐久性能的机理也主要体现在两个方面：其一，聚合物空间网状膜结构的阻碍作用和膜本身具有温度绝缘、不透水、耐腐蚀等性能；其二，聚合物渗透并填充到水泥浆体的空隙或混凝土的大空隙中，降低了空隙率，提高了密实度和粘结力。
六、结束语
桥面铺装层的病害形式多样，起因也不尽相同，既有设计、施工和运营管理等方面的原因，又有材料方面的原因，只有从改变桥面铺装材料的根本上解决此问题，采用聚合物纤维混凝土等铺筑材料，延长铺装层的使用寿命，防止和减少桥面混凝土铺装层病害的出现。
参考文献
1. 国家建工行业标准《纤维混凝土应用技术规程》JGJ/T 221-2010
2. 中华人民共和国交通行业标准《公路水泥混凝土纤维材料 聚丙烯纤维和聚
丙烯腈纤维》JT/525-2004
3.国家标准《水泥混凝土和砂浆用合成纤维》GB/T 21120-2007
4. 中国工程建设标准化协会标准《纤维混凝土试验方法标准》CECS 13-2009
度试验铺装等的介绍，分析了聚合物纤维混凝土的作用机理，论证了在桥面铺装
中使用聚合物纤维混凝土的合理性。
关键词：桥面铺装；聚合物纤维；混凝土；应用
中图分类号： U443.31 文献标识码： A
聚合物纤维混凝土与传统的混凝土相比，它具有更好的抗折、抗裂以及更好的变形适应性，从而保证了桥梁整体的安全可靠，减少了维修，保证了行车的畅通，具有明显的社会效益。它与传统的沥青混凝土相比，具有更好的高温稳定性和低温抗裂性，又由于它具有良好的粘附性，因而与桥面板间的粘结更牢固，保证了桥面铺装层及位于其下结构的耐久性。
一、聚合物纤维混凝土材料的选用
1.水泥：一般应采用42.5#普通硅酸盐水泥，其主要性能应满足路面混凝土的性能要求。
2.砂：宜采用河砂，砂的级配和细度模数满足相关要求的规定。
3.碎石：宜采用机械轧制的花岗岩碎石，其中2-4cm粒经占60%，1-2cm粒经占40%。
4.聚丙稀纤维：其主要技术指标应满足下列要求或推荐指标：
长度：19cm
密度：0.91g/cm3
抗拉强度：500-700Mpa
拉伸极限变形：>10%
5.乳胶：采用丁苯乳胶，其特性应满足下列要求，固体颗粒大于等于45%，粒经200-300µm，粘度10-60Pas，密度1.00-1.05g/ cm3。
二、聚合物纤维混凝土的配合比
1.水泥浆与骨料体积比（V浆／V骨）
大量的研究表明，水泥浆在混凝土中所占的体积以35%为最优，过多的浆体对收缩徐变等体积稳定性不利，过低时则混凝土拌和物工作性变差，考虑到丁苯乳胶对普通混凝土进行改性，而丁苯乳胶能大大提高混凝土的流动性，宜采用V浆／V骨＝30/70的比率。
2.水灰比（W/C）
为达到抗折强度的等级，水灰比应比较低，但水灰比过小，可能会造成拌和物流动性太差，不宜施工，引起混凝土的内部缺陷，宜采用的水灰比为0.40-0.50之间。
3.砂率(SP=S/(G+S) ×100%)
S：砂的用量
G：石子用量
砂率是质量比砂率的变动，会使骨料的总表面积有显著改变，从而对混凝土拌合物的和易性有较大影响，在实际施工配比中确定砂率的原则是：在保证混凝土拌合物具有的粘聚性和流动性的前提下，水泥浆最省时的最优砂率。在混凝土的粗砂中加入纤维后，流动性会有所影响，砂率一般宜选用0.40-0.50之间。
4.聚灰比
聚灰比是丁苯乳胶与水泥质量之比，高聚灰比的聚合物混凝土具有大的干缩性能，而桥面通常要求完整、连续，在满足强度和使用要求的前提下，尽量减少桥面铺装层的收缩缝，所以桥面铺装材料不能使用高干缩性混凝土，一般选用的聚灰比为0-10%为宜。
5.纤维比
纤维比是聚丙稀纤维质量与混凝土体积之比。当混凝土中纤维含量过高，容易引起纤维成团，将减弱纤维对混凝土的增强效果，为此，一般选用0-1.5Kg/ m3为宜。
6.基准混凝土参量选择
首先进行多组不同参量的配合比设计，然后根据试验结果，选用最佳使用性能的一组配合比设计。
三、聚合物纤维混凝土的拌和
考虑到混凝土中掺加聚丙稀纤维与丁苯乳胶，根据试配，选择适宜的投料方法，其投料顺序如下：
水泥＋75%水(搅拌30s) 水泥净浆＋石子＋聚丙稀纤维＋砂＋25%水＋丁苯乳胶（搅拌2min）新拌水泥混凝土
四、聚合物纤维混凝土试件的抗折强度试验
通常情况下，混凝土抗折强度试验的试件为直角棱柱体小梁，试件的尺寸应为150mm×150mm×550mm，可分多个配合比，每个配合比的混凝土抗折强度试件应为两组，龄期分别为7天和28天。在试件成型过程中，与普通混凝土进行比较，对添加聚合物乳胶的混凝土，其基准配合比中将多余的水扣除，其它用量同基准混凝土一样。水泥混凝土试件按公路工程水泥混凝土试验规程规定的标准养护条件养护3天，即温度20±2℃,相对湿度≥95%，然后在室内空气中干燥养护至预定龄期。
试件养护完成后，利用抗折试验装置对试件进行抗折强度试验，由于是低含量的纤维和聚合物乳胶混凝土，其抗折试样在开裂前的变形基本上表现为线弹性，采用抗折强度的计算公式：
Rb=PL/bh2
式中：Rb为抗折强度（Mpa）
P为极限荷载(N)
L为支座间梁长(mm)
b为试件宽度（mm）
h为试件高度（mm）
从试件的试验结果来看，龄期为7天的普通混凝土的抗折强度比聚合物纤维混凝土高，28天龄期时，聚合物纤维混凝土的抗折强度要高于普通混凝土。
五、聚合物纤维混凝土在桥梁桥面铺装中的效果分析
从已铺筑聚合物纤维混凝土的桥梁桥面来看，通过仪器的分析和试验的比较，与普通混凝土相比，铺筑聚合物纤维混凝土的桥面抗折强度、耐久性、抗冻性能、耐腐性和耐磨性能都得到了显著地提高，桥面纵横向裂缝、铺装层局部开裂、剥落等常见病害很少发生，增强了混凝土抗渗性和塑性，减少了混凝土应力集中出现的现象，有效地改善了桥面与构件的应力-应变性能，提高了混凝土的工作性能。
聚合物纤维混凝土的机理分析如下：
当聚合物在水泥净浆、水泥砂漿和泥土中交织成网状胶膜，聚合物一方面起到增韧作用，主要表现在抗折强度的提高，抗压强度降低，柔度系数增加等，另一方面起到提高耐久性能的作用，主要表现在抗冻性能提高，耐腐性和耐磨性能提高，柔度系数降低等。具体表现在：
1.聚合物膜铰接的作用机理有：聚合物与水泥（水化）多孔性的复合体系的机械粘附，分子间相互扩散渗透，物理吸附和化学键结合等。
2.聚合物的增韧和增强机理表现在三个方面：其一，聚合物纤维主要以空间三维连续网状结构相当于“微纤维”，从而增强水泥净浆基体，抵抗裂纹扩展，提高了抗折强度；其二，聚合物乳液中大量的表面活性物质增强了混凝土拌和物集料表面的湿润，浸润集料表面，甚至进入集料表面空隙，降低了空隙率，从而形成聚合物膜牢固地粘附在集料表面，改善了集料与基体之间的粘结能力，提高了抗折强度，有效地防止微裂纹的起裂与扩展；其三，聚合物与水泥发生一定程度的化学反应，化学结合增强了聚合物与水泥之间的结合，从而提高了抗折强度。
3.聚合物提高耐久性能的机理也主要体现在两个方面：其一，聚合物空间网状膜结构的阻碍作用和膜本身具有温度绝缘、不透水、耐腐蚀等性能；其二，聚合物渗透并填充到水泥浆体的空隙或混凝土的大空隙中，降低了空隙率，提高了密实度和粘结力。
六、结束语
桥面铺装层的病害形式多样，起因也不尽相同，既有设计、施工和运营管理等方面的原因，又有材料方面的原因，只有从改变桥面铺装材料的根本上解决此问题，采用聚合物纤维混凝土等铺筑材料，延长铺装层的使用寿命，防止和减少桥面混凝土铺装层病害的出现。
参考文献
1. 国家建工行业标准《纤维混凝土应用技术规程》JGJ/T 221-2010
2. 中华人民共和国交通行业标准《公路水泥混凝土纤维材料 聚丙烯纤维和聚
丙烯腈纤维》JT/525-2004
3.国家标准《水泥混凝土和砂浆用合成纤维》GB/T 21120-2007
4. 中国工程建设标准化协会标准《纤维混凝土试验方法标准》CECS 13-2009