收藏 分销(赏)

纤维对水工混凝土抗渗性能的影响研究.pdf

上传人:caop****ing 文档编号:48598 上传时间:2021-06-07 格式:PDF 页数:3 大小:232.90KB
下载 相关 举报
纤维对水工混凝土抗渗性能的影响研究.pdf_第1页
第1页 / 共3页
纤维对水工混凝土抗渗性能的影响研究.pdf_第2页
第2页 / 共3页
纤维对水工混凝土抗渗性能的影响研究.pdf_第3页
第3页 / 共3页
亲,该文档总共3页,全部预览完了,如果喜欢就下载吧!
资源描述

1、第 1 1 卷O 2 期 2 0 J 3年 6月 南水北调与 水利 科技 S o u t h t o - N o r t h Wa t e r T r a n s f e r s a n d Wa t e r S d e n c e & T e c h n o l o g y Vo 1 1 1 No 0 2 J u n 2 0 1 3 纤维对水工混凝 土抗渗性 能的影响研究 张昀保 , 徐贵荣 , 张心欣 , 王 蕾 ( 1 河北省水利科学研究院, 石家庄 0 5 0 0 5 7 ; 2 河北省石津灌区管理局, 石家庄 0 5 0 0 5 1 ) 摘要: 通过物理试验研究了单独掺加不同掺量聚丙

2、烯纤维和钢纤维对水工混凝土抗渗性能的影响。试验结果表明: 在一定掺量范围内, 聚丙烯纤维混凝土和钢纤维混凝土的抗渗性能均优于基准混凝土; 聚丙烯纤维对水工混凝土抗 渗性能的提高较为显著; 当聚丙烯纤维的掺量为 1 k g ma 时, 对水工混凝土抗渗性能改善效果最好, 经过 2 4 h持续 加压 1 2 MP a 后渗透高度仅为 1 1 c m, 相对渗透系数为 5 6 2 1 0 c m h 。 关键 词 : 水工 昆 凝 土 ; 抗渗性能 ; 钢纤维 ; 聚丙烯纤维 中图分类号: T U5 2 8 文献标识码: A 文章编号: 1 6 7 2 1 6 8 3 ( 2 0 1 3 ) 0 0

3、 2 0 0 9 0 0 3 Ef f e c t s St u dy o f Fi b e r s o n I mpe r me a bi l i t y o f Hy d r a ul i c Co n c r e t e Z H ANG Yu n - b a o , XU Gu i r o n g , ZHANG Xi n - x i n , W ANG Le i ( 1 He Pr o v i n c i a l Ac a d e my o fWa t e rR e s o u r c e s , S h ij i a z h u a n g 0 5 0 0 5 7 , C h i n

4、 a: 2 T h e Ad mi n i s t r a t i v e Bu r e a u o f t h e S h i J i n I r r i g a t i o n Di s t r i c t o f He b e i Pr o v i n c e , S h i j i a z h u a n g 0 5 0 0 5 1 , Ch i n a ) Ab s t r a c t : Th e p hy s i c s e xp e r i me n t a l r e s e a r c h i s c a r r i e d o ut a i mi n g a t dif

5、f e r e n t c o n t e nt s o f p o l y p r o p y | e ne f i b e r s a n d s t e e l f i b e r s o n imp e r me a bi l i t y o f h y d r a u l i c c o nc r e t e Th e r e s u l t s s h o w t h a t t h e i mp e r me a bi l i t y o f t wo - t y p e f ibe r s c o n c r e t e wa s b e t t e r t h a n o r

6、 d i n a r y c o n c r e t e i n a c e r t a i n d o s a g e r a n g e Th e i mp r o v e me n t o f p o l y p r o p y l e n e f i b e r s o n i mp e r me a b i l i t y o f h y d r a u l i c c o n c r e t e i s mo r e n o t a b l e Ad d i n g 1 k g m。 p o l y p r o p y l e n e f i b e r s c o u l d a

7、 c h i e v e t h e b e s t i mpr o v i n g e f f e c t o f imp e rm e a bi l i t y o f hy d r a u l i c c o n c r e t e ,a f t e r 2 4 h o ur s o f c o n t i n u o u s p r e s s u r e 1 2 MPa t h e p e n e t r a t i o n h e i g h t w a s o f o n l y 1 1 c m。t h e r e l a t i v e p e rm e a b i l i t

8、 y c o e f f i c i e n t wa s 5 6 2 1 0 一c m h Ke y wo r d s : h y d r a u l i c c o n c r e t e ; i mp e rm e a b i l i t y ; s t e e l f i b e r s ; p o l y p r o p y l e ne f i b e r s 水利工程建设需要大量的建筑材料, 其中对普通混凝土 的需求量最大, 在各种类型发电、 泄洪、 输水、 挡水等水利水 电工程建筑物的主体结构材料中广泛应用混凝土。然而, 在 我国华北、 西北和东北等寒冷和严寒地区, 由于水利水

9、电工 程枢纽建筑物与水长期直接接触, 所以对水利水电工程所用 的混凝土抵抗压力水渗透的能力有严格要求。纤维是一种 新型建筑材料, 在我国部分水利水电工程建设中, 已经得到 一 定的应用 , 在混凝土结构工程 中加入适量的纤维材料, 可 以对基体混凝土起到阻裂和增韧的作用。随着我国新一轮 水利水电工程建设的大规模投入, 不同种类的纤维在水利水 电工程混凝土中的应用备受关注_ 1 _ 3 。已有相关研究表明, 钢纤维对混凝土的抗渗防裂效果较好, 但其制造成本较高, 价格较贵, 直接提高了工程成本。而最新研制出的聚丙烯、 聚乙烯醇等新型混凝土增强纤维属于合成纤维类, 这类纤维 价格较低 , 但相对于

10、钢纤维, 合成纤维的弹性模量等强度指 标也有所降低 。 。本文通过进行混凝土抗水渗透试验, 探 究不同掺量的聚丙烯纤维和钢纤维对混凝土抗渗性能的影 响, 以期为新型合成纤维在水利水电工程中的应用提供技术 一E的支持 。 1 试验方法 1 1 试验原材料 水泥采用河北省奎 山水 泥集 团公 司生 产 的 P O 4 2 5 级水泥, 其主要物理实验性能见表 l 。粉煤灰采用石家庄裕 华热电厂生产的 I级粉煤灰, 其主要化学成分见表 2 。细集 料采用河砂, 表观密度 2 7 1 7 k g ms , 细度模数 2 7 2 , 属于中 砂。粗集料采用碎石, 粒径 5 4 O n l r n , 连

11、续级配碎石, 表观 密度 2 6 8 5 k g ms , 压碎指标 8 7 。外加剂采用聚羧酸系高 效减水剂。纤维采用聚丙烯纤维( P P F ) 和钢纤维( S F ) , 两类 纤维的主要物理性能指标见表 3 。 1 2试验 配合 比 根据理论计算公式同时结合实际工程经验, 所采用的试 验配合比见表 4 。其中, 0组为基准混凝土组( 未掺加纤维) , 聚丙烯纤维( P P F ) 和钢纤维( S F ) 分别按三种不同掺量以外 掺的方式掺入基准混凝土。 1 3试验 测试 方法 混凝土的抗渗性能是指混凝土材料抵抗压力水渗透的 能力, 它是决定混凝土耐久性最基本的因素。参照 S L 3 5

12、 2 一 收稿 日期 : 2 0 1 3 0 4 0 7 修 回日期 : 2 0 1 3 0 4 2 7 作者简介 : 张昀保( 1 9 7 8) , 男 , 河北故城人 , 工程师 , 主要从事工程质量检测及大坝安全监测方 面的研究 。E - ma i l : 9 4 7 4 2 0 1 q q c o m 9 0 试 薪鞠 m H 嘲 8 麟 张昀保等 纤维对水工混凝土抗渗性能的影响研究 种类 长度 m m 直径 m 长径比 抗拉强度 MP a 弹性模量 MP a 极限拉伸( ) 密度 ( g c r n -。 ) 表 4 试验配合比 k g m3 2 0 0 6 水工混凝土试验规程 中规

13、定的混凝土相对渗透性试 验方法, 测定混凝土在恒定水压下的渗水高度, 计算相对渗 透性系数, 比较不同混凝土的抗渗性 。 抗渗试验试件采用 6 个尺寸为 1 8 0 ( 1 7 5 ) mm1 5 0 n l r f l 的圆台形试件, 将每组 6 个抗渗试件安装在混凝土抗渗试验 仪上, 将抗渗试验仪水压力一次加到 1 2 MP a , 同时开始记 录时间( 准确至mi n ) 。在此压力下恒定 2 4 h , 然后降压, 从试 模中取出试件。在试件两端面直径处, 按平行方向各放一根 钢垫条, 用压力机将试件劈开。将劈开面的底边 1 0等分, 在 各等分点处量出渗水高度( 试件劈开后 , 过

14、2 3 mi n即可看 出水痕, 此时可用笔划出水痕位置, 便于量取渗水高度) 。以 各等分点渗水高度的平均值作为该试件的渗水高度。渗透 系数的计算由式( 1 ) 表示 : 旦 n r 2 TH ( 1 ) 式中, K 为相对渗透性系数( c m h ) ; 为平均渗水高度 ( c m) ; H 为水压力, 以水柱高度表示 ( c m) ; T为恒压时间 ( h ) ; 口为混凝土的吸水率, 一般为 0 0 3 。 2 试 验结果与分析 2 1 聚 丙烯纤维( P P F ) 对水工混凝土抗渗性能的 影响 本试验研究不同掺量的聚丙烯纤维对混凝土抗渗性能 的影响规律 , 试验结果见图 1 。 从

15、图 1可以看出, 3 组掺人聚丙烯纤维的混凝土试件的 相对渗透系数较基准混凝土试件均有减小, 这说明在混凝土 中掺入一定量的聚丙烯纤维后, 混凝土试件的抗渗性能有明 显提高 ; 在试验所选定的聚丙烯掺量变化范围内, 当掺量为 1 k g m3 时, 混凝土相对渗透系数最小 , 即抗渗性最高, 这说明 掺量为 1 k g m3的时候, 聚丙烯纤维对水工混凝土抗渗性能 提高最为显著, 在经过 2 4 h持续加压 1 2 MP a后渗透高度 仅为 1 1 c m, 相对渗透系数为 5 6 2 1 0 一c m h 。 I_ 1 _ - 0 P P 1 P PF 2 P P 3 试 件编号 图 1 不

16、 同掺量聚 丙烯 纤维 混凝 土的相对渗透 系数 所设计的3种试验配合比下, 当混凝土抗渗试件中掺加 了聚丙烯纤维后, 其抗渗性能较基准组混凝土抗渗试件均有 不同程度的提高, 综合试验实测数据和前期工程经验分析 , 对试验结果产生的原因做如下解析: 在试验现场新拌制的流 动态混凝土中, 由于聚丙烯纤维具有合成纤维的性质, 它的 强度和弹性模量要高于流动的水泥浆强度和弹性模量 , 所以 在混凝土早期处于流动状态的时期, 聚丙烯纤维具有较好的 早期阻裂效应; 聚丙烯纤维的特点是密度较小, 直径较短, 因 此, 在混凝土当中掺入聚丙烯纤维之后, 抗渗试件内部的单 位体积内分布个数较多, 分布范围较广

17、, 继而从整体上更好 的抑制了混凝土内部开裂, 混凝土内部裂缝则直接关系到混 凝土抗渗性能的优劣, 裂缝的减少阻碍了混凝土内部压力水 的渗入, 可提高混凝土的抗渗性能; 混凝土经过一定时间的 水化反应硬化后, 在试件内部均匀而又广泛分布的聚丙烯纤 维可以有效缓解混凝土试件在压力水渗入过程中引起的内 应力, 从而限制了试件内部微裂缝的扩展。所以聚丙烯纤维 的掺量在一定范围内时, 对混凝土抗渗性能改善明显。 从图 1可以看出, 混凝土试件的抗渗性能并不是随着聚 丙烯纤维掺入量的增大而提高。试验结果表明, 聚丙烯纤维 在混凝土中存在一个最佳掺量, 即聚丙烯纤维掺量为 1 k g m 3 的时候, 混

18、凝土抗渗性能最好。这种现象产生的主要原因是 聚丙烯纤维对混凝土抗渗性能具有双面效应 。一方面, 聚丙 烯纤维的韧性和广泛分布性具有较好的阻裂效应 , 可以减少 混凝土试件内部的有害裂缝, 提高混凝土的抗渗性能。另一 方面, 由于聚丙烯纤维表面具有憎水性, 在混凝土内部结构 体系中, 聚丙烯纤维与混凝土基本材料界面过度区域的结构 9 1 0 7 :2 6 4 一 q _ l 】 蜷蝌霉 莨且 聿 第 1 1 卷 0 2 期 南水北调与水利科技 2 0 1 3年 6月 松散 , 且界面水灰比较高, 呈现出弱界面效应, 所以, 当聚丙 烯纤维掺量较高时, 混凝土内部弱界面就会增多, 对混凝土 抗渗产

19、生不利影响。 2 2 钢纤维( S F ) 对混凝土抗渗性能的影响 本试验研究不同掺量的钢纤维对混凝土抗渗性能的影 响规 律 , 试验结果见图 2 。 8 5 , I 8 7 5 妻, 蠢 1 j 5 s 6 嚣 5 5 _ 襄5 d 5 聚丙烯纤维掺量较高时, 对 昆 凝土抗渗性能产生负作用。 ( 2 ) 在混凝土中掺入钢纤维, 可以有效抑制混凝土内部 缝隙的产生, 钢纤维的掺量过大时反而会降低混凝土的抗渗 性能 。 参考文献 : 1 马一平, 谈慕华 聚丙烯纤维水泥基复合材料物理力学性能研 究 ( I) : 抗塑性干缩开裂 J 建筑材料学报, 2 0 0 0 , 3 ( 1 ) : 4 8

20、 5 2 1- 2 姚武 , 李杰 聚丙烯纤维对混凝土抗拉强度 的影 响 J 混凝土 , 2 0 0 1, ( 1 0 ): 4 O 一 4 2 3 季斌, 余红发, 麻海燕, 等 三维编织钢纤维增强混凝土的冲击 压缩性能口 硅酸盐学报 , 2 0 1 0 , ( 4 ) : 6 4 4 6 5 1 4 李国忠, 高子栋, 马庆宇 聚丙烯纤维和有机乳液复合改性脱硫 建筑石膏 J 建筑材料学报, 2 0 1 0 , 1 3 ( 4 ) : 4 3 0 4 3 4 5 Ch o D, Z h o u H, C h o Y, e t a 1 S t r u c t u r a l P r o p e

21、 r t i e s a n d S u p e r hy dr o p ho b i c i t y o f El e c t r o s p u n Po l y p r o p y l e n e F i be r s f r o m S o l u t i o n a n d Me l t J P o l y me r , 2 0 1 0 , 5 1 ( 2 5 ) : 6 0 0 5 6 0 1 2 r 6 Wa n a s e k a r a N, C h a l i v e n d r a V, C a l v e r t P S u b - mi c r o n S c a l

22、 e Me c h a ni c a l Pr o p e r t i e s o f Po l y p r o p y l e n e Fi b e r s Ex p o s e d t O Ul t r a v i o l e t a n d T h e r ma l D e g r a d a t io n J P o l y me r D e g r a d a t i o n a n d S t a bi l i t y , 2 01 1 , 9 6 ( 4 ): 4 3 2 4 3 7 7 Wa n g C, H s i e h T C , C h e n g Y W S o l

23、u t io n - e l e c t r o s p u n l s o t a c t i c Po l y p r o p y l e n e Fi b e r s : Pr o c e s s i n g a n d Mi c r os t r u c t u r e De v e l o p me n t D u r i n g S t e p wi s e An n e a l i n g J Ma c r o mo l e c u l e s , 2 0 1 0 , 4 3 ( 2 1 ): 9 02 2 9 0 2 9 8 季斌, 余红发, 麻海燕, 等 三维编织钢纤维增强混

24、凝土的冲击 压缩性能 J 硅酸盐学报, 2 0 1 0 , ( 4 ) : 6 4 4 6 5 1 9 3 C u i X Y, Gu Z Y, J i a n g D Q, e t a 1 I n S i t u Hy d r o t h e r ma l G row t h o f Me t a l Or g a n i c Fr a me wo r k 1 9 9 F i l ms o n S t a i n l e s s S t e e l Fi b e r s f o r S o l i d - Ph a s e Mi c r o e x t r a c t i 0 n o f G

25、a s e o u s Be n z e ne Ho mo l o g u e s J An a l y t i c a l C h e mi s t r y , 2 0 0 9 , 8 1 ( 2 3 ) : 9 7 7 1 9 7 7 7 1 O K i m D J , E 1 一 T a w i l S , N a a m a n A E E f f e c t o f Ma t r i x S t r e n g t h o n Pu l l o u t B e h a v i o r o f Hi g h St r e n g t h De f o r me d S t e e l

26、F i b e r s 口 A C I S p e c i a l P u b l i c a t i o n , 2 0 1 0 , 2 7 2 ( 7 ) : 1 3 5 1 5 0 ( 上接 第 8 9页) 载试验法。根据规范要求并结合工程条件, 成桩 2 8 d后, 随 机选桩 6根, 其 中闸室段 3根, 翼墙段 3根。根据试验曲线 特征, 在最大荷载作用下未达到极限状态, 6 根复合地基承载 力特征值分别为 1 5 6 k P a , 1 6 2 k P a , 1 7 7 k P a 和 1 2 7 k P a , 1 3 6 k P a , 1 2 8 k P a , 均满足地

27、基承载力特征值的设计要求。 根据以上数据发现, 试验得到的复合地基承载力特征值 均略大于计算值的 1 1 倍。从而验证了初步设计时, 计算公 式及参数的选取是合理的。 4 工程效果 后赵节制闸主体工程完工后, 通过 了通水验收, 并在 9 2 试 豁 薪 究 2 0 1 0年一2 0 1 1 年“ 引黄补淀” 工程中投入运用。同时, 运行 管理单位对闸室和翼墙的沉降、 位移进行了全过程观测。观 测成果显示, 工程在整个运用过程中, 各项观测指标均满足 规范和设计要求, 充分说明深层搅拌桩在后赵节制闸地基处 理中的应用是成功的。 参考文 献: 1 左东启 水工设计手册 ( 第一 卷) I- M 北京 : 水利 电力 出版社 , 1 9 8 3 2 尤丽刚 水泥土搅拌桩在后赵节制闸地基处理中的应用E J 山 西建筑 , 2 0 1 1 , 3 8 ( 9 ) : 9 1 9 2

展开阅读全文
相似文档                                   自信AI助手自信AI助手
猜你喜欢                                   自信AI导航自信AI导航
搜索标签

当前位置:首页 > 环境建筑 > 建筑论文/制度

移动网页_全站_页脚广告1

关于我们      便捷服务       自信AI       AI导航        获赠5币

©2010-2024 宁波自信网络信息技术有限公司  版权所有

客服电话:4008-655-100  投诉/维权电话:4009-655-100

gongan.png浙公网安备33021202000488号   

icp.png浙ICP备2021020529号-1  |  浙B2-20240490  

关注我们 :gzh.png    weibo.png    LOFTER.png 

客服