高压水对纤维喷射混凝土性能的影响.pdf

宁逢伟等 ： 高压水对纤维喷射混凝 土性能的影响 7 DOI ： 1 0 1 3 9 0 5 j c n k i d w j z 2 0 1 5 1 1 0 0 3 高压水对 纤维喷射混凝土性能 的影 响 宁逢伟 ， 陈波 ， 王奇 ， 胡海 明 ( 1 南京 水利科 学研 究院。 南京2 1 0 0 2 4； 2 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室 ， 南京2 1 0 0 2 4 3 中国 电建集 团成都勘测设计研究院有限公司 ， 成都6 1 0 0 7 1 ) 【 摘要】 为客观评价高压水作用对纤维喷射? 昆 凝土力学性能的影响， 分别采用粗合成纤维、 混杂合成纤维 和钢纤维配制了3种 C 3 0喷射混凝土。基于 自行设计的高压水试验箱 ， 考察了3 MP a高压水作用对纤维喷射混凝 土力学性能的影响。并实测高压水恒压养护下湿胀变形对力学性能的损伤展开分析。结果表明： 标准养护 7 d+ 2 8 d高压水恒压养护下三种纤维喷射混凝土的抗压强度较 7 d标准养护条件下相比增长幅度不大； 与同龄期标准 养护相比， 标准养护7 d+ 2 8 d高压水恒压养护三种纤维喷射混凝土的抗压强度、 抗弯强度分别下降 2 0 和 3 0 左 右； 湿胀变形测试结果说明高压水作用导致混凝土湿胀变形超出其极限拉伸值是造成力学性能损伤的主因。 【 关键词】 纤维喷射混凝土； 高压水； 力学性能； 湿胀变形 【 中图分类号】 T U 5 2 8 5 3 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 5 ) 1 1 0 0 0 7 0 3 纤维喷射混凝土已逐步在水利水电工程地下空间快速 支护中得到推广应用。工程技术人员常常庆幸其大挠度 、 高韧性的特点能较好地适应大埋深、 高水头、 高岩爆等复杂 地质条件， 却通常忽略了特殊条件下纤维混凝土 自身力学 性能的损伤 ， 以至于可能会对工程的安全、 耐久 留下潜在的 威胁。以最大埋深为 2 5 2 5 m的锦屏二级水电站引水隧洞为 例， 在有其他 出水释放孔的情况下最大涌水压力可达 到 3 5MPa ，有研究 就 曾指 出 ， 0 51 3 M P a的高压 水浸泡 作用可使混凝土的抗压强度降低 4 一1 2 ， 而且纤维喷射 混凝土不同于常规混凝土的是硬化后通常会有更高的孑 L 隙 率 J ， 这可能会进一步加剧高压水的渗透作用 ， 不容忽视。 目前关于高压水作用下混凝土力学性能损伤的原因分 析中， 较为一致的观点认为高压水会在混凝土表面起到劈 裂作用 ， 在一定程度上造成了微裂纹的产生， 随着高压水作 用加剧进一步促进了微裂纹 的扩展， 从而导致混凝土力学 性能的损伤。对于这种观点更适用于大坝、 桥梁墩台及基 础、 海岸及近海岸的结构物等大体积混凝土结构， 而对于隧 洞初期支护用喷射混凝土一类的薄壁结构， 原因可能会有 所不同。引黄工程总干线地下泵站衬砌混凝土 6年的长期 观测发现混凝土的最大湿胀变形可以达到2 0 6 6 tx n ， 其量 级已超出了人们所了解的范畴。由此可以猜测， 高压水作 用导致纤维喷射混凝土力学性能的损伤， 很有可能是因为 高压水力渗透造成了混凝土的湿胀变形超出其极限拉伸 值 ， 进而发生 了开裂和破坏 。 特此 ， 自行设计了高压水试验箱， 实测了3 MP a高压水 作用对纤维喷射混凝土的抗压强度、 抗弯强度的影响， 并通 过测试的湿胀变形进行力学性能损伤的原 因分析， 以期为 类似工程建设提供参考。 1 原材料及 配合比 水泥采用 P 0 4 2 5 R普通硅酸盐早强水泥。特种掺合 料采用市售产品， 成分主要是高含量的 S i O ： 和高效减水组 分， 其平均粒径 D ( 4 ， 3 ) 为 1 2 8 n m。所采用硅灰的平均粒径 D( 4， 3 ) 为 1 4 7 n m。细骨料采用大理岩人工砂， 细度模数 2 8 ， 石粉含量 1 2 5 ， 饱和面干吸水率 1 3 。粗骨料采用 粒径小于 1 5 m m的大理岩人工米石。纤维采用粗合成纤维 P P F 1 和 P P F 2 、 网状膜裂合成纤维 P P F 3和钢纤维 s F 。减水 剂采用市售聚羧酸型减水剂， 掺量为 1 0 时， 依据 G B 8 0 7 6 标准检测， 减水率达 2 0 。速凝剂采用市售无碱液体速凝 剂， 掺量为8 时 ， 依据( J C 4 7 7 ) 标准检测为合格品。配合 比见表 1 。 表 1 喷射混凝土配合比 k g m。 2 高压水作用下混凝土性能的测试方法 试验采用 自行设计的高压水试验箱 ， 设备内部压力可 在 0 6 0 M P a内自动调节 ， 见图 1 。 试验主要测试混凝土的抗压强度、 抗弯强度和湿胀变 形， 试件 尺寸分别为 l O O m m1 0 0 mm1 0 0 m m、 l O O m m 1 0 0 m m X 4 0 0 mm和7 5 mm7 5 m m 2 7 5 mm。抗压强度和抗 弯强度测试参考( D L T 5 1 5 02 0 0 1 ) 开展 ， 湿胀变形测试参 考 D L T 5 1 5 1 2 0 1 4进行 。 基金项 目 中国铁路总公司科技开发计划重点课题( 2 o 1 4 c o o 4一 N ) ； 中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金( Y 4 1 4 0 0 1 )