聚丙烯纖維混凝土路用性能研究

聚丙烯纖維混凝土路用性能研究 聚丙烯纖維混凝土路用性能研究 【摘要】聚丙烯纖維對混凝土路用性能的改善，主要表達(dá)在纖維混凝土的抗?jié)B、抗裂性能抗疲勞性能等方面。抗?jié)B性關(guān)系到水泥混凝土路面的耐久性和使用平安性；抗沖擊性能、耐磨性能和疲勞性能那么直接關(guān)系到路面的使用壽命。就我國目前水泥混凝土路面破損情況而言，絕大局部的路面破損來源于超載問題。因此，作為路面用混凝土，必須具備較高的承載能力及良好的綜合路用性能。本文就纖維混凝土的抗?jié)B、抗裂性及疲勞等性能進(jìn)行深入研究。 高韌性纖維混凝土是以斷裂力學(xué)和細(xì)觀力學(xué)的理論為指導(dǎo)，通過對纖維、基體和界面有意識地調(diào)整而得到的一種新型水泥基復(fù)合材料。該材料具有超韌性、低滲透性、耐久性、抗凍性、抗碳化和理想的裂縫寬度控制能力以及良好的粘結(jié)性能。它在改善結(jié)構(gòu)構(gòu)件的延性、耗能能力、抗侵蝕性、抗沖擊性和耐磨行等方面都具有顯著的效果。同時材料本身纖維分布的各向近似均質(zhì)，在保證材料高抗壓強(qiáng)度的同時，其抗折強(qiáng)度大大增強(qiáng)，這與路面結(jié)構(gòu)力學(xué)計(jì)算中的理想力學(xué)材料正相符合，因此在不損失水泥混凝土路面任何使用性能的前提下可以大大的減少路面厚度，本文就該材料的主要路用性能進(jìn)行了分析。 1.抗裂性能試驗(yàn) 世界各國對混凝土早期收縮裂縫的試驗(yàn)方法可以分為三大類：即平板式、單軸型和環(huán)型約束法。各類方法的根本原理是對混凝土產(chǎn)生一定的約束，起到限制混凝土的自由收縮的作用，并在模擬環(huán)境的情況下進(jìn)行試驗(yàn)，對混凝土裂縫產(chǎn)生的條件進(jìn)行最具可能性的放大，通過對產(chǎn)生裂縫的觀測、分析和計(jì)算，確定其抗裂性能的效果。本次試驗(yàn)通過環(huán)型約束法進(jìn)行抗裂試驗(yàn)。主要采用基準(zhǔn)配合比與本工程研究的早強(qiáng)型纖維混凝土比照的抗裂試驗(yàn)。 環(huán)型約束法主要比擬兩種不同配合比材料在環(huán)形約束條件下，其裂縫出現(xiàn)的時間先后與裂縫寬度的差異。 本次試驗(yàn)制作了3個抗裂試塊，1個普通砂漿試塊JZ，1個為F1纖維混凝土、1個為S1纖維混凝土。 試塊尺寸為 內(nèi)徑150mm，外徑220mm，高100mm。在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下養(yǎng)護(hù)3d，放在室內(nèi)枯燥1d，分別放于1000kW鎢燈下，側(cè)面1米處放置一個風(fēng)機(jī)，在試塊附近產(chǎn)生5m/s的風(fēng)速進(jìn)行加速試驗(yàn)，鎢燈距離試件1.5m高，試驗(yàn)時間為3d。 試驗(yàn)結(jié)果說明：普通砂漿1天后出現(xiàn)了1mm寬的裂縫，3天后裂縫寬度擴(kuò)大為3mm左右。而早強(qiáng)型纖維混凝土試塊在整個試驗(yàn)周期范圍內(nèi)均未出現(xiàn)裂縫?？梢娫撆浜媳鹊睦w維混凝土具有很好的抗裂性能。 2.干縮性能試驗(yàn) 用于路面的混凝土直接暴露于大氣中，經(jīng)受著凍融循環(huán)、干濕交替等復(fù)多變環(huán)境條件的考驗(yàn)，混凝土長期性能也因此成為評價其使用品質(zhì)的重要指標(biāo)，其中干縮性就是評價指標(biāo)之一。聚丙烯纖維混凝土的長期性能也一直受到關(guān)注，雖然一些學(xué)者對此進(jìn)行了研究，但由于使用的試驗(yàn)方法、材料的差異，對聚丙烯纖維改善混凝土長期性能程度，不同文獻(xiàn)的研究結(jié)論也不完全一致。 本次試驗(yàn)采用水泥砂漿收縮膨脹儀進(jìn)行干縮試驗(yàn)，制作4040160mm標(biāo)準(zhǔn)試件，利用三角架和百分表測其干縮變形。測試過程中為了盡量減少溫度的影響，每天都在相同時間測試，在保證溫差不超5?C的前提下讀取數(shù)據(jù)。 3.抗?jié)B實(shí)驗(yàn) 一般來說水泥混凝土是耐水材料，但由于其具有多孔的特點(diǎn)，在一定水壓下水分將浸濕并滲入。一定深度內(nèi)的干濕交替作用對混凝土的耐久性非常不利，因?yàn)閹缀跛械幕炷恋哪途眯詥栴}，如堿集料反響、混凝土碳化和鋼筋銹蝕、凍融破壞，都以水為反響物或以水為媒介。 混凝土的抗?jié)B性是指混凝土抵抗一定水壓下水的滲透能力。對于路面、橋面等設(shè)施，混凝土滲水帶來的危害同樣巨大，可能造成下部結(jié)構(gòu)耐久性損壞?？?jié)B性差的混凝土，水分容易進(jìn)入混凝土內(nèi)部引起侵蝕、冰凍等破壞作用，對于鋼筋混凝土還可能引起鋼筋的銹蝕和保護(hù)層的開裂和剝落?？?jié)B性能不好，有害物質(zhì)的侵蝕速度越快，侵蝕深度越深，耐久性越差，反之，抗?jié)B性好，耐久性高。 本工程研究了4種配合比，包括工地水泥混凝土路面配合比，基準(zhǔn)配合比，及上述2種纖維混凝土配合比。其中工地配合比方下。 GD混凝土配合比為：水泥：水：砂：粗骨料：粗骨料=400：170：610：870：370 從表3中可以看出，未摻入纖維的JZ水泥基配合比的抗?jié)B性能最好，其次為F1、S1，但相差均不大，三者均比含有粗骨料的GD抗?jié)B性能好。分析其原因是，JZ由于沒有大體積纖維和粗骨料，水泥基體密實(shí)度很好，所以抗?jié)B性能最好。而F1、S1由于纖維體積摻量較大，纖維之間相互交錯，導(dǎo)致水泥基體有相互連通的通道，降低了水泥基體的抗?jié)B性能。但由于局部纖維對混凝土具有增密作用，使混凝土內(nèi)部水泥漿體空隙細(xì)窄，而且曲折互不連通，又一定程度上增強(qiáng)了抗?jié)B性能。總體來看，抗?jié)B性能沒有發(fā)生明顯的改變，但仍強(qiáng)于GD有粗骨料的配合比。 4.結(jié)論 早強(qiáng)型纖維混凝土試塊在整個試驗(yàn)周期范圍內(nèi)均未出現(xiàn)裂縫?？梢娫撆浜媳鹊睦w維混凝土具有很好的抗裂性能。 纖維參加，砂漿的干縮趨勢沒有明顯的變化，反而總體數(shù)值有所增加。 纖維的參加對普通混凝土的抗?jié)B性能沒有明顯的影響，而且其抗?jié)B性強(qiáng)于GD有粗骨料的配合比。 參考文獻(xiàn) 【1】 公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程 .2005.12 【2】 申愛琴，張登良.水泥與水泥混凝土.人民交通出版社，2005 【3】 公路水泥混凝土路面施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 【4】 傅志，李紅.公路水泥混凝土路面施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).2003實(shí)施與應(yīng)用指南.中華人民共和國交通部發(fā)布，2003.6 【5】 姚武，馬一平等.聚丙烯纖維水泥基符合材料物理力學(xué)性能研究.建筑材料學(xué)報(bào)，2007.01 【6】 郝培文.粉煤灰水泥混凝土路用性能研究.長安大學(xué)，碩士論文，2021