聚丙烯纖維混凝土與普通混凝土的性能對(duì)比試驗(yàn)

1、聚丙烯纖維混凝土與普通混凝土的性能對(duì)比試驗(yàn)（徐 培 廣東省水利水電科學(xué)研究院 510610）摘 要：聚丙烯纖維混凝土與普通混凝土相比，其抗收縮變形、抗?jié)B性能具有顯著提高。本文通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)施工取樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，研究不同的纖維拌量對(duì)混凝土常規(guī)力學(xué)性能、抗收縮變形及抗?jié)B能力的影響，發(fā)現(xiàn)：聚丙烯纖維的加入對(duì)混凝土常規(guī)力學(xué)性能影響甚微，但對(duì)增強(qiáng)混凝土自身的抗收縮變形及抗?jié)B能力效果明顯。關(guān)鍵詞：聚丙烯纖維 混凝土 常規(guī)力學(xué)性能 抗收縮變形 抗?jié)B能力一 概論 聚丙烯纖維混凝土是在普通混凝土拌合料中摻入一定量的聚丙烯纖維拌制而成。其作用機(jī)理1-3為：拌入纖維后的混凝土的塑性收縮能量被分散到每立方米上千萬(wàn)條具有抗拉

2、強(qiáng)度較高而彈性模量相對(duì)較低的纖維單絲上，從而極為有效地增強(qiáng)了混凝土的韌性，抑制了細(xì)微裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展；同時(shí)，無(wú)數(shù)的纖維單絲在混凝土內(nèi)部形成的亂向支撐托體系可以有效阻止骨料的離析，避免了粗細(xì)集料的沉降，減少了混凝土表面的析水，阻礙了沉降收縮裂縫的形成。聚丙烯纖維混凝土作為工程建筑材料在工程建筑中的應(yīng)用已有二十多年發(fā)展歷史，與普通混凝土相比，其抗裂抗?jié)B、抗沖擊性、抗磨性及柔韌性都有很大程度提高，因此被廣泛應(yīng)用于鐵路、交通、水利及各種地下工程、大型體育場(chǎng)地、工民建筑等工程中。本次通過(guò)工程實(shí)例，現(xiàn)場(chǎng)施工取樣后進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，以對(duì)聚丙烯纖維混凝土的常規(guī)力學(xué)性能、抗收縮、抗?jié)B性能等進(jìn)行綜合分析。二 原材料

3、選用海螺牌525#普通硅酸鹽水泥；施工用砂為附近砂石場(chǎng)所產(chǎn)，細(xì)度模數(shù)為2.83.0，屬中砂；砂石骨料的含泥量和超遜徑情況檢測(cè)均滿足水工混凝土施工規(guī)范SDJ207-82規(guī)范的要求；聚丙烯纖維為SY-A型改性聚丙烯纖維，長(zhǎng)15mm；外加劑為FDN-型高效減水劑。三 混凝土配合比方案試驗(yàn)采用的混凝土配合比為某科學(xué)研究院為施工單位提供的施工混凝土配合比，并分別拌入0、0.3、0.6、0.9kg/m3的聚丙烯纖維。如表1所示：表1 混凝土配合比表（單位：kg/m3）組號(hào)水泥黃砂520mm卵石2040mm 卵石4080mm卵石聚丙烯FDN-高效減水劑加水量水灰比130959328442671102.311

4、180.3823095932844267110.32.311180.3833095932844267110.62.311180.3843095932844267110.92.311180.38四 成型混凝土常規(guī)力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果及分析根據(jù)水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程DL/T 5150-2001測(cè)試28d齡期成型混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、立方體軸心劈裂抗拉強(qiáng)度、靜力抗壓彈性模量，試驗(yàn)結(jié)果見表2：表2 28d齡期成型混凝土常規(guī)力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果表組號(hào)抗壓強(qiáng)度抗折強(qiáng)度劈裂抗拉強(qiáng)度靜力抗壓彈性模量MpaMpaMpa×104Mpa134.46.72.682.40234.26.62.512.26334.86

5、.62.742.30435.16.83.022.64由表2試驗(yàn)結(jié)果及圖14可分析看出，聚丙烯纖維的拌入量在00.6kg/m3時(shí)，混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度及靜力抗壓彈性模量并未因纖維的拌入量不同而有顯著改變，線形相關(guān)性不太明顯。特別是當(dāng)纖維拌量為0.3kg/m3時(shí)，上述混凝土四項(xiàng)常規(guī)力學(xué)性能與純混凝土比較還有所下降。當(dāng)混凝土中纖維的拌入量達(dá)到0.9kg/m3時(shí)，其上述四項(xiàng)常規(guī)力學(xué)性能有一明顯增幅2。由此可見，聚丙烯纖維對(duì)改善普通混凝土的常規(guī)力學(xué)性能并未有太大幫助。圖1 混凝土抗壓強(qiáng)度與聚丙烯纖維拌量關(guān)系圖圖2 混凝土抗折強(qiáng)度與聚丙烯纖維拌量關(guān)系圖圖3 混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度與聚丙烯纖

6、維拌量關(guān)系圖圖4 混凝土靜力抗壓彈性模量與聚丙烯纖維拌量關(guān)系圖五 成型混凝土的抗收縮性分析仍按上述表1配合比，由施工現(xiàn)場(chǎng)制模取樣，試件成100mm×100mm×515mm棱柱體，分B1、B2、B3、B4四組，每組三塊試件。待試件拆模后，將試件移至恒溫干縮室進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，室內(nèi)溫度控制在20°C±2°C，相對(duì)濕度60%±5%。按水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程DL/T 5150-2001中“混凝土干縮（濕脹）試驗(yàn)”方法，分別測(cè)其3d、7d、14d、28d、60d及90d的收縮變形，測(cè)試結(jié)果見圖五?；炷猎缙诘氖湛s主要有塑性收縮、自收縮、干燥收縮，由圖五可分

7、析得到，聚丙烯纖維的加入能有效地抑制混凝土的收縮變形。當(dāng)混凝土達(dá)到90d時(shí)，纖維拌入量為0.3kg/m30.9kg/m3的混凝土體積收縮率比未加入纖維的普通混凝土減小了10%15%。這是因?yàn)椋壕郾├w維在混凝土內(nèi)部呈亂向分布，其形成的支撐托體有效阻止了骨料的離析及粗細(xì)集料的沉降，大大減少了混凝土表面的析水，使毛細(xì)管收縮形成的毛細(xì)張力有所下降，因而有效抑制了收縮變形3。圖5 聚丙烯纖維拌量對(duì)混凝土早期收縮的影響六 成型混凝土的抗?jié)B性分析試驗(yàn)采用150mm×150mm圓柱體試件，仍按表1配合比取樣制模，分C1、C2、C3、C4四組，每組6件。按水工混凝土試驗(yàn)規(guī)程DL/T 5150-200

8、1中“混凝土相對(duì)抗?jié)B性試驗(yàn)”方法，將抗?jié)B儀水壓力一次加到1.0MPa，同時(shí)開始記錄時(shí)間（準(zhǔn)至分）。在此壓力下恒壓24h，然后降壓，取出試件。在恒壓過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)6個(gè)試件端面有任一個(gè)端面出現(xiàn)滲水時(shí)，即停止試驗(yàn)，并記下出水時(shí)間（準(zhǔn)至分）。然后將試件沿縱斷面從中間劈壓開，量取滲水高度D，計(jì)算相對(duì)滲透系數(shù)Kr，試驗(yàn)結(jié)果如下表3所示：表3 混凝土相對(duì)滲透系數(shù)組號(hào)C1C2C3C4相對(duì)滲透系數(shù)Kr（×10-5cm/h）0.5630.4960.4120.386由試驗(yàn)結(jié)果分析可知，普通混凝土中加入聚丙烯纖維后，抗?jié)B能力大大提高，當(dāng)纖維拌入量達(dá)到0.9kg/m3時(shí)，其相對(duì)滲透系數(shù)比普通混凝土要提高30%

9、左右。同時(shí)通過(guò)試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)：C1、C2、C3組混凝土抗?jié)B等級(jí)均達(dá)到W8，C4組混凝土抗?jié)B等級(jí)能達(dá)到W10以上。這說(shuō)明4聚丙烯纖維在混凝土中能有效地抑制早期干縮微裂及離析裂紋的產(chǎn)生和發(fā)展，減少了混凝土內(nèi)部連通裂縫的產(chǎn)生，從而提高了自身的抗?jié)B能力。七 結(jié)論通過(guò)對(duì)聚丙烯纖維混凝土的常規(guī)力學(xué)性能、抗收縮性能及抗?jié)B能力試驗(yàn)分析，發(fā)現(xiàn)：聚丙烯纖維對(duì)抑制混凝土自身收縮變形及提高混凝土抗?jié)B能力效果顯著，但對(duì)其常規(guī)力學(xué)性能影響甚微，只有當(dāng)纖維拌入量達(dá)到0.9kg/ m3（體積拌量約0.1%）時(shí)，混凝土的常規(guī)力學(xué)性能才略有增長(zhǎng)，而此時(shí)，混凝土自身的抗收縮變形能力能提高約15%，抗?jié)B能力能提高約30%。參考文獻(xiàn)：1.林棟，