聚丙烯纤维对牺牲混凝土强度及早期抗裂性能的影响.pdf

2 0 1 2年第 2期 2月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C0NCRETE AND CEMENT PRODUCTS 201 2 NO 2 F e b r u a r y 聚丙烯纤维对牺牲混凝土强度及 早期抗裂性能的影响 曹元超 ， 金祖权 ， 张巧芬 ( 1 青 岛理工大学土木学院， 2 6 6 0 3 3 ； 2 中国建筑第二工程局有 限公 司， 北京 1 0 0 0 5 4 ) 摘 要 ： 研 究 了胶 凝材料 用量为 4 0 0 k g m 和 4 5 0 k g m 3 ， 聚 丙烯 纤维掺 量为 0 ， 1 O k g m。 和 1 5 k g mz 的牺 牲混凝 土抗压 强度及早期抗 裂性 能。试验 结果表 明 ， 聚 丙烯 纤维对牺牲混 凝土增强效果不明显 ， 当牺牲混凝 土中聚 丙烯 纤 维掺量达到 1 0 k g m ， 混凝土的最大裂缝宽度 下降 了0 1 5 mm， -3牺牲 混凝土 中聚 丙烯 纤维掺 量达到 1 5 k g m3 ， 可 以 显著提 高牺牲混凝 土的早期抗 裂性 能。 关键 词 ： 聚 丙烯 纤维； 牺牲混凝土 ； 强度 ； 抗裂性能 Ab s t r a c t ：Ev a l u a t i o n s o f t h e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h a n d e a r l y a g e c r a c k r e s i s t a n c e c a p a c i t y f o r p o l y p r o p y l e n e fi b e r r e i n f o r c e d s a c rifi c i a l c o n c r e t e a r e c o n d u c t e d ， wh i l e t h e c e me n t i t i o u s ma t e ria l o f s a c ri fi c i a l c o n c r e t e i s 4 0 0 k g m a n d 4 5 0 k g m ，t h e p o l y p r o p y l e n e fi b e r c o n t e n t i s 0 ，1 0 k g m a n d 1 5 k g m。 ，r e s p e c t i v e l y T h e e x p e r i me n t a l r e s u l t s s h o w t h a t t h e i n fl u e n c e o f p o l y p r o p y l e n e fi r e r c o n t e n t o n c o mp r e s s i v e s t r e n gth o f c o n c r e t e i s u n c o n s p i c u o u s Wh e n s a c ri fi c i a l c o n c r e t e p a v e me n t s wi t h 1 0 k g m3 p o l y p r o p y l e n e fi b e r t h e l a r g e s t c r a c k w i d t h d e c r e a s e s a b o u t 1 5 mm c o mp are d wi t I t h e o r d i n a r y s a c ri fi c i a l c o n c r e t e A n d w h e n t h e p o l y p r o p y l e n e fi b e r d o s a g e i s u p t o 1 5 k m3 ， i t c a n s i g n i fi c a n t l y i m p mv e t h e e a r l y a g e c r a c k r e s i s t a n c e c a p a c i t y o f s a c ri fic i a l c o n c r e t e Ke y wo r d s ：P o l y p r o p y l e n e fi b e r ； S a c rifi c i a l c o n c r e t e ； C o mp r e s s i v e s t r e n gth ；C r a c k r e s i s t a n c e c a p a c i t y 中图分类号 ： T U 5 2 8 5 7 2 文献标 识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 2 ) 0 2 3 8 - 0 3 0前 言 随着我国低碳 经济及可持续发展 ， 降低火 电比 例 ， 大力发展核 电 ， 满足 电力需求 、 优化能源结构 、 保障能源安全 ， 已成 为政府和社会各界共 同关注 的 重大科学与技术 问题 。当前 ， 核 电技术的发展 已经 到了第三代 ， 其中最为先进的是欧洲 E P R核电站 】 。 牺牲混凝土是用于第三代新 型核 电站核 反应基坑 外围防护墙及反应堆扩展 区底板的防护材料 ， 对 材料 的抗裂性能有较高的要求。牺牲混凝土中粗骨 料 的最 大 粒 径不 足 1 0 mm，这对 混 凝 土 的抗 裂性 能 有不利 的影 响 ， 因此 ， 必须采取行之有效 的措施来 控制牺牲混凝土裂缝的产生 。 聚丙烯纤维 与水泥有 良好 的粘着性 ， 在水泥中 的分散性好 ， 且 耐酸 、 耐碱 、 耐水解 、 抗裂缝 、 化学稳 定性好 ， 可 以改善 和抑制普通混凝 土 、 砂浆早期硬 化所产生的裂缝4 - 0 1 。然而 ， 牺牲混凝土 中骨料粒径 小且密度大 、 易产生骨料沉 降 ， 聚丙烯纤维对牺牲 混凝土性 能的改善作用如何 ，尚未有清晰的认识 。 基 金 项 目 ： 国 家 自然 科 学 基 金 项 目( 5 1 1 7 8 2 3 0 ) 和 ( 5 0 7 3 9 0 0 1 ) ； 山东 省 自然 科 学 基 金( Z R 2 0 0 9 F Q 0 1 1 ) 和 ( Z R1 0 0 9 F Q 0 1 4 ) 。 一 3 8一 为此 ， 本文研究 了聚丙烯纤维对牺牲混凝土强度 及 早期抗裂性能的影响 ， 以期为进一步优化牺牲混凝 土的性能奠定基础。 1 试 验 1 1 原材料及配合比 水泥 ： P I 5 2 5级水泥 ， 水泥熟料率值 与矿物组 成 见表 1 。 粗骨料 ： 铁矿石 ， 其化学组成见表 2 ， 铁矿石的 颗粒级配见表 3 。 表 1 水 泥熟料率值和矿物组成 细骨料 ： 石英石 ， 5 8 m m连续级配 。 粉煤灰 ： I 级粉煤灰。 矿粉 ： $ 9 5矿粉。 减水剂 ： 聚羧酸高效减水剂 。 纤维 ： 聚丙烯 细纤 维 ， 直径 1 8 1 x m， 长 2 0 m m 左 右 ， 密度 9 1 0 k g m ， 弹性模量大于 3 5 0 0 MP a ， 抗拉强 度大于 4 5 c N d t e x 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 2年第 2期 混凝土与水泥制品 总第 1 9 0期 ( a )未掺纤 维试件 ( b )纤维掺量 1 0 k g m 试件 ( c ) 纤维 掺量 1 5 k g m 试件 图 3胶凝 材料 4 5 0 k g m 组牺牲混凝 土试件 早期 开裂情 况 表 5牺牲混凝土早期开裂评价 由表 5可知 ： 纤维 掺 量相 同时 ， T系列 的最 大 裂 缝宽 度 比 Y系列 大 0 1 1 - 0 3 8 mm，单 位 面积 总 开 裂 面 积大 9 3 3 2 5 m mZ m 。显 然 ， 胶 凝 材料 总 量 并 不 是决定牺牲混凝土抗裂性能的关键因素 ， 但 将矿物 掺合料 比例 由 3 5 提高至 5 0 可有效缓解胶凝材 料增加带来 的负面影响。当牺牲混凝土中聚丙烯 纤 维 掺 量 为 l k g m 。 时 ，对 混 凝 土 早 期 开 裂 影 响不 大 ； 当聚丙烯纤维掺量达到 1 5 k g m ， 与素牺牲混凝 土 相 比 T和 Y 系列 的 最 大 裂 缝 宽 度 分 别 下 降 0 4 mm和 0 4 9 ram， 单位面积总开裂面积也分别下降 了 5 2 0 mm 2 m 和 3 0 6 mm 2 m ， 可 见 ， 此 时 牺牲 混凝 土 抗开裂性能大幅度提高 ， Y 5系列牺牲混凝土甚至未 出现开 裂 现象 。 3 结论 ( 1 ) 胶凝材料总量并不是决 定牺牲混凝土抗裂 性能 的关键 因素 ，在胶凝材料用量一定 的情况下 ， 采用粉煤灰和矿粉代替部分水泥 ， 可 以有效提高牺 牲 混凝 土 的抗裂 性 能 。 ( 2 ) 牺牲混凝土中水泥用量增加， 其早期开裂 风险增加 。当牺牲混凝 土中聚丙烯纤维掺量达 到 1 5 k g m 。 时 ， 其抗开裂性能大幅度提高 。 参考文献 ： 【 1 吴剑 鸣 核 电技 术和产业发 展的动 向 J 1 自动 化仪表， 2 0 1 0 ， 3 1 ( 8) ： 1 5 4 0 2 Ma r k u s N i e T e m p o r a r y Me l t R e t e n t i o n i n t h e R e a c t o r P i t o f t h e E u r o p e a n P r e s s u r i z e d Wa t e r R e a c t o r( E P R) M S t u t t g a r t ， 20 05 3 M a n f r e d F i s c h e r T h e s e v e r e a c c i d e n t mi t i g a t i o n c o n c e p t a n d t h e de s i g n me a s ur e s f o r c o r e me l t r e t e nt i on o f Eu r o pe a n P r e s s u r i z e d R e a c t o r I J 1 N u c l e a r E n g i n e e r i n g a n d D e s i g n ， 20 04， 2 30： 1 69 1 8 0 4 徐至钧 纤维 混凝土技术 及应用 M 北京： 中国建筑 工业 出版社 ， 2 o 0 3 5 金祖 权， 孙 伟， 赵铁 军， 蒋 金洋 混凝 土 的高温 变形 与微结 构 演化I J 东南大学学报 ， 2 0 1 0 ， 4 0 ( 3 ) ： 6 1 9 - 6 2 3 6 鞠 丽英， 张雄 聚丙 烯纤 维混凝 土 的性能 及应 用【 J 合成 纤 维 工 业 ， 2 0 0 4( 1 ) ： 3 5 3 7 7 赵 军， 赵青 聚 丙烯纤 维混 凝土 的作用 机理 与应用 现状 J 山西建筑， 2 0 0 9 ( 2 2 ) ： 1 7 3 1 7 4 8 汪洋 ， 杨 鼎宜 ， 等 聚丙烯 纤 维混凝 的研究 现状及 趋 势 J 混凝土 ， 2 0 0 4 ( 1 ) ： 2 4 - 2 7 9 李光伟 聚丙烯纤 维对混凝土抗 裂性能 的影 响 J 1 水 电站 设计 ， 2 0 0 2 ( 6 ) ： 9 8 一 l 0 0 1 0 】 李卫东 聚丙烯纤维混凝 土的性能试 验研 究 J 国外建 材科技 ， 2 0 0 4 ( 3 ) ： 1 8 - 1 9 。 收 稿 日期 ： 2 01 1 -1 2 - 2 5 作者简介 ： 曹元 超( 1 9 8 7 一 ) ， 男 ， 硕士研究生 。 联 系电话 ： 1 5 9 6 4 2 3 0 1 1 8 E- ma i l ： c a o y u a n c h a o 7 7 61 2 6 c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m