聚丙烯纤维混凝土与普通混凝土的性能对比试验.pdf

第 1期 2 0 1 1年 1月 广东水利水电 GUANGDONG W ATER RES OURCES AND HYDROPOW ER No 1 J a n 2 0 1 1 聚丙烯纤维混凝土与普通混凝土的性能对 比试验 徐培 ， 罗 睿 ( 广东省水利水电科学研究院， 广东 广州5 1 0 6 1 0 ) 摘要 ： 聚丙烯纤维混凝土与普通混凝土相比， 其抗收缩变形、 抗渗性能具有显著提 高。该文通过现场施工取样进行室内 试验 ， 研 究不 同的纤维拌量对混凝土常规力学性 能、 抗收缩变形及抗渗 能力的影响 ， 发 现： 聚 丙烯 纤维的加入对 混凝 土常规 力学性能影响甚微， 但对增强混凝土自身的抗收缩变形及抗渗能力效果明显。 关 键词 ： 聚 丙烯纤维 ； 混凝土 ； 常规 力学性 能； 抗收 缩变形； 抗渗能力 中图分类号 ： T V 4 3 1 6 文献标识码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 8 0 l 1 2 ( 2 0 1 1 ) 0 1 0 0 7 4 0 3 1 概 论 聚丙烯纤维混凝土是在普通混凝土拌合料 中掺入 一 定量的聚丙烯纤维拌制而成。其作用机理 为 ： 拌 人纤维后的混凝土的塑性收缩能量被分散到每立方米 上千万条具有抗拉强度较高而弹性模量相对较低 的纤 维单丝上 ， 从而极为有效地增强了混凝土的韧性 ， 抑制 了细微裂缝的产生和发展； 同时 ， 无数 的纤维单丝在混 凝土内部形成的乱向支撑托体 系可以有效阻止骨料 的 离析， 避免了粗细集料的沉降 ， 减少 了混凝土表面的析 水 ， 阻碍了沉降收缩裂缝的形成。聚丙烯纤维混凝土作 为工程建筑材料在工程建筑中的应用 已有 2 0多年的发 展历史 ， 与普通混凝土相 比， 其抗裂抗渗、 抗冲击性 、 抗 磨性及柔韧性都有很大程度的提高 ， 因此被广泛应用于 铁路 、 交通 、 水利及各种地下工程、 大型体育场地、 工民 建筑等工程中。本次通过工程实例 ， 现场施工取样后进 行室内试验 ， 以对聚丙烯纤维混凝土的常规力学性能、 抗收缩 、 抗渗性能等进行综合分析。 2原 材料 选用海螺牌 5 2 5 普通硅酸盐水泥； 施工用砂为附 近砂石场所产 ， 细度模数为 2 83 0， 属 中砂 ； 砂石骨 料 的含泥量和超逊径情况检测均满足 水工混凝土施 工规范 S D J 2 0 7 8 2的要求 ； 聚丙烯纤维 为 S YA型 改性聚丙烯纤维 ， 长为 1 5 ra m； 外加剂为 F D N I型高 效 减水 剂 。 3 混凝土配合比方案 试验采用的混凝土配合 比为某科学研究 院为施工 单位提供 的施 工混凝土配合 比， 并分别拌入 0 k g m 、 0 3 k g m 、 0 6 k g m 、 0 9 k g m 的聚丙烯纤 维 ， 如表 1 所示 表 1 混凝土配合 比表 ( 单位 ： k g m ) 4成型混凝土常规力学性能试验结果及分析 根据 水工混凝土试验规程 D L T 5 1 5 0 2 0 0 1测 试 2 8 d 龄期成型混凝 土的抗压强度 、 抗折强度 、 立方体 轴心劈裂抗拉强度、 静 力抗压弹性模量 ， 试验结果见表 2。 由表 2试验结果及图 1图 4可分析看出， 聚丙烯 收稿 日期 ： 2 o 1 01 21 6； 修回 日期 ： 2 0 1 o一1 2 2 7 作者简介 ： 徐培 ( 1 9 7 9一) ， 男 ， 本科 ， 工程 师 ， 从事水工结构 、 水利工程咨询等工作。 7 4 2 0 1 1年 1月 第 1期 徐培 ， 等 ： 聚丙烯 纤维混凝土与普通混凝土的性能对比试验 纤维的拌入量在 00 6 k g m 时 ， 混凝 土的抗压强度 、 抗折强度 、 劈裂抗拉强度及静力抗压弹性模量并未因纤 维的拌入量不同而有显著改变 ， 线形相关性不太 明显。 特别是当纤维拌量为 0 3 k g m 时 ， 上述混凝土 4项常 规力学性能与纯混凝土比较还有所下 降。当混凝土 中 纤维的拌人量达到 0 9 k g m 时 ， 其上述 4项常规力学 性能有一 明显增 幅 J 。由此可见 ， 聚丙烯纤 维对改善 普通混凝土的常规力学性能并未有太大帮助。 表 2 2 8 d龄期成型混凝土常规力学性能试验结果 0 3 0 6 0 9 聚丙烯纤维拌量 ( k g- i11 ) 图 1 混凝土抗压强度与聚丙烯纤维拌量关系示意 0 0 3 0 6 0 9 聚丙 烯纤 维 拌 量( k g 1T l ) 图2混凝 土抗 折强度与聚丙 烯纤维拌量关 系示意 5 成型混凝土的抗收缩性分析 仍按上述表 l 配合 比， 由施工现场制模取样 ， 试件 成 l 0 0 m m1 0 0 ram 5 1 5 m m棱柱体 ， 分 B 1 、 B 2、 B 3 、 B 4 4组， 每组 3块试件。待试件拆模后 ， 将试件移至恒温 干缩室进行养护 ， 室 内温度控制在 2 0 。 C2 。 C ， 相对湿 度控制在 6 0 5 。按 水工混凝土试验规程 D L T 3 5 0 3 4 0 3 3 0 岂 3 2 0 3 1 0 罂3 0 0 盔 2 9 0 2 8 0 捧 2 7 0 2 6 0 2 5 0 图 3 混凝土劈裂抗拉强度与 聚丙烯 纤维拌量关 系示 意 0 3 0 6 0 9 聚丙烯纤维拌量( k g m。 。 ) 图 4 混凝土静力抗压弹性模量与聚丙烯纤维拌量关 系示意 5 1 5 0 2 0 0 1中“ 混凝 土干缩 ( 湿胀) 试验” 方法 ， 分别测 其 3 d 、 7 d 、 1 4 d 、 2 8 d 、 6 0 d及 9 0 d的收缩变形 ， 测试结果见 图 5 。混 凝 土早 期 的 收缩 主 要 有 塑性 收 缩 、 自收 缩 、 干 燥收缩 ， 由图 5可分析得到 ， 聚丙烯纤维 的加入能有效 地抑制混凝土的收缩变形 。当混凝土达到 9 0 d时 ， 纤维 拌入量为 0 30 9 k g m 的混凝 土体积收缩率 比未加 入纤维的普通混凝土减小 了 1 0 1 5 。这是 因为 ： 聚丙烯纤维在混凝土内部呈乱 向分布， 其形成的支撑托 体有效阻止 了骨料的离析及粗细集料 的沉降 ， 大大减少 了混凝土表面的析水 ， 使毛细管收缩形成的毛细张力有 所下降， 因而有效抑制 了收缩变形 。 5 0 0 4 5 0 4 0 0 350 3 0 0 0 2 5 0 释2 0 0 妊 1 5 0 1 0 0 5O 0 3 7 l 4 2 8 6 0 90 龄 期 ， d 图 5 聚丙 烯纤维拌量对 混凝 土早期收缩的影响 6 成型混凝土的抗渗性分析 试验采用 q b l 5 0 mm1 5 0 mm圆柱体试件 ， 仍按表 1 配合 比取样制模 ， 分 c 1 、 C 2 、 C 3、 C 4四组 ， 每组 6件。按 水工混凝 土试验规程 D L T 5 1 5 02 0 0 1中“ 混凝 土 7 5 帅 鲫 鲫 如 加 2 0 1 1年 1月第 1期 广 东水利水 电 N o 1 J a n 2 0 1 l 相对 抗 渗性 试 验 ” 方法 ， 将抗 渗 仪水 压 力一 次 加 到 1 0 M P a ， 同时开始记录时间( 准至分钟 ) 。在此压力下 恒压 2 4 h ， 然后降压 ， 取出试件 。在恒压过程 中， 若发现 6个试件端面有任一个端面出现渗水 时， 即停止试验 ， 并记下出水时间( 准至分钟 ) 。然后将试件沿纵断面从 中间劈压开， 量取渗水高度 D， 计算相对渗透系数 K ， 试 验结果如下表 3所示 ： 表 3 混凝土相对渗透系数 由试验结果分析可知 ， 普通混凝土中加入聚丙烯纤 维后 ， 抗渗能力大大提高， 当纤维拌人量达到 0 9 k g m 时， 其相对渗 透系数 比普通混凝土提高 3 0 左右。同 时通过试验也发现 ： C 1 、 C 2 、 C 3组混凝土抗渗等级均达 到 W8 ， C 4组混凝土抗渗等级能达到 W1 0以上。这说 明 聚丙烯纤维在混凝土 中能有效地抑制早期干缩微 裂及离析裂纹的产生和发展 ， 减少了混凝土内部连通裂 缝 的产生 ， 从而提高了自身的抗渗能力。 7 结 语 通过对聚丙烯纤维混凝土的常规力学性能、 抗收缩 性能及抗渗能力的试验分析 ， 发现 ： 聚丙烯纤维对抑制 混凝土 自身收缩变形及提高混凝土抗渗能力效果显著 ， 但对其常规力学性能影响甚微 ， 只有 当纤维拌人量达到 0 9 k g m ( 体积拌量约为 0 1 ) 时 ， 混凝土的常规力学 性能才略有增长 ， 而此时 ， 混凝土 自身 的抗收缩变形能 力能提高约 1 5 、 抗渗能力能提高约 3 0 。 参考 文献 ： 1 林栋 聚丙烯纤维混凝土的性能及应用 J 福建建材 ， 2 0 0 5 ， ( 3 ) ： 2 22 3 2 王瑞兴， 钱春香， 丁庆领， 等 聚丙烯纤维对混凝土性能的 改善研究 J 混凝土与水泥制品 ， 2 0 0 4 ， ( 1 ) ： 4 1 4 3 3 张佚伦 ， 詹树 林 ， 钱 晓倩 ， 等 聚丙烯纤 维混凝 土早期 收缩 性能试验研究 J 新型建筑材料 ， 2 0 0 6 ， ( 1 ) ： 2 5 2 8 4 顾震隆 短纤维复合材料力学 M 北京 ： 国防工业出版 社 ( 本文责任编辑马克俊 ) ( 上接 第 6 7页) 5 )惠州 市主要河 流的水化 学特性 总体上差异不 大， 其主要是 因为流域 内土壤地质情况基本一致。而淡 水河和公庄河部分水质指标较其它河流存在一定的差 异主要是受人为水资源开发利用影响， 其中淡水河主要 受区域经济社会快速发展 ， 大量废 污水排人 ， 河流污染 严重 ， 导致其矿化度 、 电导率、 总硬度等水质指标相对较 高 ； 公庄河主要受上游喀斯特地貌及龙门县平陵镇大量 水泥工厂影响， 导致其河流以钙盐 、 型特征为主， 且矿 化度 、 电导率 、 总硬度等水质指标相对较高。 参考文献 ： 1 金传 良， 郑连生 水质技术工作手册 M 北京： 能源出版 社 ， 1 9 8 8 2 方子云水资源保护工作手册 M 南京： 河海大学出版 社 ， 1 9 8 8 ( 本文责任编辑贾卓) ( 上接 第 7 1页) 现象引起高度重视后 ， 从 2 0 0 7年开始分阶段进行处理 改造 ， 漏水基本不发生或不大， 充分证 明了改造方案思 路正确 ， 但有些措施 的技术经济性有待分析 ， 为使改造 更彻底 ， 可借鉴国内其他 电站采用三角皮带代替盘根， 并取消了工字环和不需 向密封供水 的新技术 ， 必要时采 用这个新思路进行改造探讨。 7 6 参考文献 ： 1 沙锡林贯流式水电站 M 北京 ： 中国水利水电出版社， 1 9 9 9 2 广东省水利电力规划勘测设计研究院 潮州供水枢纽工 程施工设计说明书 R 广州 ： 广东省水利电力规划勘测 设计研究 院， 2 0 0 6 ( 本文责任编辑马克俊 )