聚丙烯高纤维防渗材料在节水工程中的应用

冯 华

(山西省水利建筑工程局，太原 030000)

聚丙烯高纤维防渗材料在节水工程中的应用

冯 华

(山西省水利建筑工程局，太原 030000)

通过对聚丙烯高纤维防渗材料在潇河灌区节水工程的实践应用，结合聚丙烯高纤维防渗材料自身的特点，论述该纤维材料的优越性，在工程中应用的可能性以及具体应用过程中应注意的问题和应用标准。

聚丙烯高纤维；防渗材料；节水工程；混凝土；应用

潇河灌区坐落于山西省晋中盆地东北边缘、潇河流域西端，潇河干流出山口后的平川地区，其灌溉范围包括晋中市的榆次区、太谷县和太原市的小店区、清徐县等地的耕地，灌溉面积约为2.22 hm2，受益村庄约有134个。潇河灌区的气候属于大陆性季风气候，年平均气温为10.5 ℃，最高气温有时可达37 ℃。年平均降水量约为410 mm，年平均蒸发约1 900 mm。降水的年内变化较大，且集中在夏季。具有光能资源比较丰富，水热利用率较高，昼夜温差大的气候特点。从地形上看，潇河灌区南北长30 km，东西宽16 km，呈长方形形状，地势为东南高、西北低。潇河灌区建立时间较早，具有清洪两用、井渠结合的功用。其水源以引洪为主，补充水源较丰富，除了洪水储存之外还引入生活污水。潇河灌区灌溉面积大，效益显著，成为当地经济作物主要产区并具有重要地位。近年来随着国家节水改造政策的实施，灌区的效益收到了良好效果，为巩固潇河灌区的效益，应加强对灌区的节水改造。

1 掺入聚丙烯高纤维防渗材料的优越性

聚丙烯高纤维防渗材料的使用不仅可以提高表面光滑度和美观性，还在节水工程的实施过程中降低工程成本，提高了工程效益。

1)聚丙烯高纤维防渗材料具有防渗性，混凝土中掺入该材料后自身强度增大，龟裂减少，表面更加光滑细腻，提高了工程表面整体的美观性。

2)使用聚丙烯高纤维防渗材料有助于工程成本的降低。目前，聚丙烯高纤维防渗材料单价为2.7 万元/t左右，假设每 m3混凝土中掺入1 kg聚丙烯高纤维防渗材料，加上施工费用，的造价约为40 元/m3。如果不使用聚丙烯高纤维防渗材料，按照以往的实践估算造价是60 元/m3以上。结果可以看出，聚丙烯高纤维防渗材料的使用节约了工程造价。此外，在混凝土中掺入聚丙烯高纤维防渗材料使混凝土抗冲刷性增强，提高了其使用寿命，降低后期维护所需的人工和材料等成本。

3)掺入聚丙烯高纤维防渗材料有助于工程效益的提高。潇河灌区始建于1950年，实际灌溉面积逐步扩大，灌溉效益十分显著。但是曾出现灌溉效益有下降的趋势，究其原因有： ①潇河灌区成立时间较长，改造力度不大，部分工程出现老化、破损的情况；②受气候条件影响，潇河灌区水资源短缺，分布不均，且年际变化大，随着降水量的减少，河道来水量的降低致使灌溉水源的减少；③缺少水源调蓄工程导致灌溉效益降低。掺入聚丙烯高纤维防渗材料，提高了溢流面表观的平整度和光滑度。在使用过程中发现表面龟裂现象明显减少，抗冲刷能力得到了提高[1]。实践证明，聚丙烯高纤维防渗材料的使用减少混凝土的龟裂，降低和减少了修补龟裂带来的额外成本和损失，从而提高潇河灌区节水工程效益。

2 掺入聚丙烯高纤维防渗材料的可能性

早在20世纪60年代，国外就已经开始是对聚丙烯高纤维防渗材料相关项目进行研究，目前已有大量应用，包括机场跑道和高层建筑等工程。国内的相关研究始于20世纪90年代，较早的应用是在吉林省梅河口市，采用了改性聚丙烯纤维混凝土对渠道进行改造。2001年4月，浙江省宁波市将聚丙烯纤维混凝土用于水利工程中，其技术已经相当成熟，达到国际领先水平。近年来，由于技术的不断完善和实践的检验，聚丙烯高纤维防渗材料的应用越来越广泛。从该材料在潇河灌区的应用过程中效果显著，我灌区计划继续使用聚丙烯高纤维防渗材料，并逐步推广扩大其使用范围。

3 聚丙烯高纤维防渗材料的应用过程及标准

聚丙烯高纤维防渗材料由特殊复合技术制成，在混凝土中形成网状分布具有承托作用，能够提高混凝土的韧性。具有防渗、抗裂、耐磨、保温的功效。将聚丙烯高纤维防渗材料掺入硅中，也可起到承托的作用，保护和提高硅的均质性、耐蚀性和抗冻性。潇河灌区在2011年计划并开始实施了改造工程，结合潇河灌区的具体情况和节水改造工程，对对灌区骨干渠道及建筑物进行更新改造。潇河灌区有支渠8条，长90.163km。梯形防渗断面的设计有利于水资源的节约使用，同时使用聚丙烯高纤维防渗材料，从使用效果上来看，减轻了混凝土面板龟裂现象，同时降低了工程维护成本，起到了节水的作用，提高了工程建设的质量。聚丙烯高纤维防渗材料在潇河灌区的应用过程中要注意原材料的选择、混凝土配合比的控制、搅拌过程中的安全注意事项以及后期的混凝土保养与维护等问题，具体来说有以下3方面。

1)在原材料选择上要严格按照标准执行。混凝土原材料由石子、砂子、水泥、水及外加剂等构成。混凝土一般选用中砂、河砂或人工砂，混凝土中不能含有有害物质，且要具备质地坚硬、耐久性好的特点。水泥选用标号P.032.5的普通混凝土酸盐水泥，使用过程中最好不要换厂家以保证水泥色泽和质量的一致性。本工程所用的水泥采用当地水泥厂生产的普通混凝土酸盐水泥，其各项指标均符合国家标准。碎石要符合1～3 cm或1～4 cm规格，且要质地坚硬、级配良好。逊径<10%，超径在15%以内，针片状含量要控制在10%以内。本工程所用碎石为附近砂石骨料加工厂生产的，其储量及质量均可满足工程建设需要。水质要满足砂浆拌和用水的质量要求。本工程的水从附近村庄水井中抽取或由拉水车运送至施工部位。

2)混凝土配合比调制过程中要满足抗渗性强、强度硬度高、抗冻性好的特点。水灰比≤0.6，混凝土的塌落度在3.0～5.0 cm，当气温较低或空气潮湿时，塌落度值要取较小值。相反，高温干燥的季节适宜采用大值。按照试验报告在具体实施过程中，每立方混凝土可掺入0.8～1.2 kg聚丙烯高纤维防渗材料。

3)混凝土搅拌过程中采用机械搅拌，有封闭式和开敞式两种。将水泥和砂石料调配好，每立方混凝土加入0.8～1.2 kg聚丙烯高纤维防渗材料。如果是封闭式的搅拌机，加入纤维后先搅拌1 min，之后加水一起搅拌，约为4～5 min即可。如果是开敞式的搅拌机，加入纤维时便可加入水一起混合搅拌，共搅拌6～7 min便可。在整个搅拌过程中药注意做好防护措施，带好口罩和手套，避免聚丙烯高纤维防渗材料溅到皮肤上。搅拌时可以先将聚丙烯高纤维防渗材料倒入水中浸泡。潇河灌区工程中使用的是JS500型双卧轴强制式搅拌机，砌筑砂浆在现场采用0.4 m3的砂浆搅拌机集中进行拌制，搅拌时间≥2～3 min。只有局部少量的采取人工搅拌，人工搅拌不能少于3遍。

4 结论与建议

聚丙烯高纤维防渗材料防渗、抗裂、耐磨、保温的功效，在混凝土中掺入该纤维材料，使砌体表面更光滑、细腻，增强了工程整体的美观性和实用性。延长砌体的使用寿命，减少浪费，节约工程造价成本和后期维护成本。聚丙烯高纤维防渗材料在潇河灌区节水工程中的应用过程中，提高了灌区效益，更好的为当地农业发展提供灌溉水源，对当地农业经济的发展和效益的提高具有十分重要的意义。实践表明，聚丙烯高纤维防渗材料具有明显优势，其应用范围应当得到推广，但同时我们也要注意掺入聚丙烯高纤维防渗材料时要严格按照相应标准执行，达到事半功倍的效果。

[1]郑建军.聚丙烯高纤维材料在渠道防渗改造中的应用[J].黑龙江科技信息，2014(04)：219.

1007-7596(2014)12-0223-02

2014-10-15

冯华(1977-)，男，山西运城人，工程师，研究方向为水利工程施工。

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