钢纤维混凝土在水处理构筑物中的应用

综述了钢纤维混凝土的性能特点，结合工程实例介绍了钢纤维混凝土在水处理构筑物中的应用。
钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入适量钢丝纤维、剪切纤维、熔抽纤维、铣削纤维等行成的—种新型复合材料，由于其中乱向分布的短纤维阻碍了混凝土内部微裂缝的扩展和阻滞了宏观裂缝的发生和发展，因此钢纤维混凝土与普通混凝土相比具有更好的抗拉、阻裂、高韧性等性能，同时克服了混凝士极限延伸率小、性脆等缺点，水工构筑物要承受水压力，同时为防止渗流破坏要求混凝土有更高的抗渗性，大体积混凝土要求有更高的抗裂性，而钢纤维混凝土则在很大程度上能满足要求，因此其近年来越来越多的在水工构筑物中得到应用。
1.钢纤维混凝土的性能特点
1.1抗拉、抗弯、抗剪强度等增高
在混凝土中掺人适量钢纤维形成的钢纤维混凝土，其抗拉强度和普通混凝土相比提高25%～50%，抗弯强度提高40%～80%，抗剪强度提高50%～100%。掺入适量钢纤维的混凝土，其冲击抗压韧性可提高2倍～7倍，冲击抗弯、抗拉等韧性亦可提高几倍到几十倍。
1.2抗疲劳性提高
在混凝土中掺入适量钢纤维后混凝土的抗弯和抗压疲劳性能都有较大改善。资料统计，抗弯疲劳寿命为l×106次时，普通混凝土应力比为0.51，而掺有1.5%钢纤维的混凝土则为0.68；当抗弯疲劳寿命为1×106次时，普通混凝土应力比为0.56，而掺有2%钢纤维的混凝土则为0.92。
1.3耐久性能显著提高
钢纤维混凝土与普通混凝土相比除抗渗性能没有明显变化外，钢纤维混凝土的抗裂性、整体性得到明显增强。经试验，经150次冻融循环，普通混凝土抗压和抗弯强度下降60%以上，而掺有1.5%的钢纤维混凝土下降幅度仅为20%左右；另外，掺量为1%、强度等级为CF35的混凝土，其耐磨损失则比普通混凝土降低30%；掺有2%钢纤维的高强混凝土抗气蚀能力，却较其他高强混凝土提高了1.4倍。
2.工程概况
某石化分公司270万吨/年炼油改造加工项目，工程内容主要包括A/O生化池、沉淀池、曝气生物滤池、监控池、尾水提升泵池、臭气吸收装置、鼓风机房、配电间等构(建)筑物。其中：盛水构筑物及地下构筑物(A/O生化池、沉淀池、曝气生物滤池、监控池、尾水提升泵池等)采用钢纤维混凝土。其施工所用钢纤维混凝土强度等级C30，抗渗标号S8，抗冻标号F200。
3.工程施工控制
3.1混凝土拌制
施工过程中，由于混凝土拌合系统无专门的钢纤维称量器材，所以为了控制钢纤维投加量，采用人工在拌合楼受料皮带机上方加入方法。提前在受料皮带机上方加工了一个工作平台以便于操作，为了能够较为准确控制钢纤维加入量，提前将每次拌料用量称量好，投料时按要求经过滤筛网后投料，使钢纤维能够均匀加入团；钢纤维混凝土的搅拌时间是普通混凝土的1.5倍。钢纤维混凝土的最终拌合物应颜色一致，不得有离析、泌水、钢纤维结团等现象出现。如在施工过程中发现有钢纤维结团的现象，则必须在浇筑过程中给予人工清除结纤维团；混凝土拌制过程中要随时注意骨料含水量、气温等条件因素，并根据其变化随时调整配合比和工艺参数，并要求天天测定骨料含水量，搅拌期间连续测定砂子含水量等等。
3.2成料入仓
为了保证混凝土能够及时进行水平运输必须提供足够的搅拌运输车辆，并对钢纤维混凝土搅拌车进行标示，以免弄混造成错误入仓。搅拌好的混凝土水平运输到仓面后要及时入仓，入仓过程中要尽力保证入仓及时振捣，并要保证混凝土浇筑的连续性。混凝土下料口的垂直高度应控制在1.5m内，每层的虚铺厚度在50cm左右。在施工过程中由于是两种混凝土同时浇筑，所以安排了专职的管理人员对两种混凝土搅拌、运输量进行调配，以做到适时、适量搅拌、入仓。以免出现由于来料过早造成混凝土初凝、塌落度过小等现象而导致无法入仓。
3.3混凝土浇筑
由于规范要求在抗冲磨混凝土与普通混凝土之间尽量避免留设施工缝，这就要求两种混凝土同仓浇筑。两种混凝土的同时浇筑、同步振捣，使接触带上两种混凝土相互渗透，因此在接触部位必然会形成过渡区。在中国石油庆阳石化分公司炼油搬迁改造加工项目实际施工中，结合具体情况采取了系列措施来满足设计规范要求：钢板网隔离。在施工中有溢流表孔闸墩施工，该处为两种混凝土混合部分，为了解决抗冲磨混凝土与普通混凝土之间不留设施工缝，我项目部采取了用钢板网进行隔离的措施，在混凝土分区处预先设置钢板网，并将钢板网用钢筋加固，在两种混凝土边界形成隔离区。浇筑过程中保证了抗冲磨混凝土与普通混凝土同时平行入仓上升，这样既没有施工缝，也保证了混凝土分区，最重要的是保证了抗冲磨混凝土的施工质量。拖模浇筑。本工程涉及多个溢流表孔，溢流面均为曲面，设计过程中由于考虑在混凝土分区时，要求溢流面一次整体浇筑以减少过流面水平施工缝。施工过程中，为了减少抗冲耐磨混凝土水平分层施工缝、错台的形成，我方采取了对溢流面混凝土采用拖模浇筑。拖模轨道按溢流面曲线预先进行放样精确制作，安装时根据溢流面曲线方向进行测量放点定位，并设置钢筋刮轨，以保证溢流面混凝土的成形，在溢流面的垂直水流方向，采用2.5m长铝合金水平尺在抹面压光时边抹边检测，控制垂直度与表面平整度，在浇筑时采取分层浇筑振捣，在下一层混凝土接近初凝时，人工将拖模向上移动1个入仓分层高度，拖模上升后外露面及时由人工用原浆抹面。
为精确控制溢流面抗冲耐磨混凝土的平整、光滑度，在混凝土浇筑前，在溢流孔两侧固定物上准确定出溢流堰面浇筑高程，并在每个溢流孔溢流面顺水流方向上布置数根控制钢筋，中间一根钢筋与溢流孔中心线重合，两侧每间距1.5m间距设置一根。抹面时则按照样架钢筋高度进行，滑模混凝土浇筑完并抹面终平在混凝土终凝后在样架钢筋拆除，并用混凝土将钢筋位置找平。
3.4振捣
为了保证钢纤维混凝土的密实度，结合混凝土内大多数钢纤维在与振动方向垂直的平面上呈二维乱向或三维乱向分布状态。在振捣中，同普通混凝土相比应适当延长振捣时间。一般其振捣时间控制在比普通混凝土长0.5倍左右。
3.5养护
由于钢纤维混凝土的早期干缩率较大，易出现干缩裂缝，因此在施工过程中我们采取必要的温控措施，还采取措施对其加强早期养护，在混凝土抹面结束后立即采用喷雾方式养护，1d～2d之后采用草袋覆盖并洒水养护等措施，以保持混凝土表面湿润，并保证浇水养护时间不少于21d。
4结语
在该石化分公司炼油改造加工项目土建施工周期中，我们对已施工盛水构筑物进行施工全过程跟踪监测。仪器测定结果显示，钢纤维混凝土与同标号混凝土相比强度提高了约15%，同时抗拉、阻裂、抗渗效果明显，钢纤维混凝土表面均没有发现任何可见裂缝等异常情况，闭水试验一次成功。