C50聚丙烯纖維網(wǎng)混凝土的配制與應(yīng)用

C50聚丙烯纖維網(wǎng)混凝土的配制與應(yīng)用摘要：為保證大體積0#塊的抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗裂強(qiáng)度、韌性等要求，研究了C50聚丙烯纖維網(wǎng)混凝土的配合比設(shè)計(jì)，應(yīng)用中取得良好的效果。關(guān)鍵詞：C50聚丙烯纖維網(wǎng)；配制；應(yīng)用Abstract:inordertoensurethelargevolumeof0#blockofthetensilestrength,flexuralstrength,crackingstrength,toughnessandotherrequirements,researchonC50polypropylenefibernetconcretemixdesign,applicationshaveachievedgoodeffect.Keywords:C50polypropylenefibernet;preparation;application1、工程概況張石高速公路化稍營(yíng)至蔚縣（張保界）段高速公路二期工程L9標(biāo)段東峪特大橋主橋采用88+160+88米混凝土剛構(gòu)橋，被稱(chēng)為“河北第一橋”。東峪特大橋懸灌梁跨度較大，結(jié)構(gòu)受力較大，東峪特大橋0＃塊砼方量較大，對(duì)水泥混凝土的抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗裂強(qiáng)度、韌性或沖擊韌性等方面要求較高。張家口地區(qū)地處華北的北部，屬典型的內(nèi)陸地區(qū)，氣候條件惡劣，夏季高溫，冬季嚴(yán)寒，溫差較大，多風(fēng)，致使混凝土早期易產(chǎn)生開(kāi)裂的情況，對(duì)水泥混凝土性能尤其是低溫抗裂性的要求較高。為此，在混凝土中摻入聚丙烯纖維網(wǎng)，以改善混凝土的性能，它具有普通鋼筋混凝土所沒(méi)有的許多優(yōu)良品質(zhì)。在抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗裂強(qiáng)度、韌性或沖擊韌性等方面較普通混凝土有明顯的改善。2、纖維混凝土介紹纖維網(wǎng)混凝土是在20世紀(jì)70年發(fā)展起來(lái)的新型復(fù)合材料。目前應(yīng)用越一來(lái)越廣泛。早在20世紀(jì)60年代中期，Goldfein用合成纖維作為水泥混凝土增強(qiáng)的可能性，發(fā)現(xiàn)尼龍、聚丙烯、聚乙烯等纖維有助于提高混凝土的抗沖擊性能。而Zollo等的試驗(yàn)結(jié)果表明，若在混凝土摻入0.1％-0.3％的聚丙烯纖堆，可使混凝土的塑性收縮減少12%-25%。并指出摻入聚丙烯纖維后混凝土的增韌效果顯著。 一般而言，在混凝土中加人聚丙烯纖維能顯著改善混凝土的以下性能:   (1)收縮能力。當(dāng)混凝土中含有低摻率的聚丙烯纖維時(shí)，即可顯著減少其塑性收縮與早期干縮，纖維體積摻率越大效果愈佳。   (2)抗裂抗?jié)B能力。聚丙烯纖維阻止了混凝土的離析現(xiàn)象，提高了澆注體的整體性，不致發(fā)生各層的不均勻收縮，可顯著減少裂縫的數(shù)量、裂縫的長(zhǎng)度和寬度，并因而降低生成貫通裂縫的可能性，提高抗?jié)B能力。   (3)抗凍能力。聚丙烯纖維可以減少多次凍融循環(huán)溫度變化而引起的混凝土內(nèi)部的抗拉集中應(yīng)力，阻止微裂縫中擴(kuò)展;混凝土抗?jié)B能力的增加也可大大增加混凝土的抗凍能力。3、C50聚丙烯纖維網(wǎng)水泥混凝土配合比設(shè)計(jì)研究3.1研究要點(diǎn)：3.1.1原材料性能試驗(yàn)各種原材料的選擇，首先要保證材料是符合要求的。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本項(xiàng)目的材料有粗、細(xì)集料，水泥，水，外加劑，外摻料等。各種原材料均應(yīng)符合規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，是保證能配制出最佳C50聚丙烯纖維網(wǎng)水泥混凝土配合比的重要因素。3.1.2最佳配合比的研究依據(jù)《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》JGJ55—2000，根據(jù)施工需要，計(jì)算配制強(qiáng)度f(wàn)cu,0并計(jì)算出相應(yīng)的水灰比、每方用水量等，根據(jù)水灰比、用水量、砂率、及聚丙烯纖維網(wǎng)體積率，確定出滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的C50普通基準(zhǔn)配合比，再用外摻法入定量的聚丙烯纖維網(wǎng)配制C50聚丙烯纖維網(wǎng)混凝土，繼而再進(jìn)行交叉配比試驗(yàn)，，經(jīng)多組配合比力學(xué)性能檢測(cè)，定出合理的C50聚丙烯纖維網(wǎng)混凝土。3.1.3增強(qiáng)聚丙烯纖維網(wǎng)自身與混凝土基體界面的粘結(jié)強(qiáng)度的研究3.1.4聚丙烯纖維網(wǎng)確外形和截面形狀的研究，即合理?yè)接靡欢ㄩL(zhǎng)度、直徑或等效直徑的聚丙烯纖維網(wǎng)可增強(qiáng)效果與施工性能。3.1.5聚丙烯纖維網(wǎng)最佳摻配比研究3.2原材試驗(yàn)3.2.1粗集料試驗(yàn)粗集料采用未風(fēng)化白云巖,5—20連續(xù)級(jí)配碎石、檢測(cè)結(jié)果如表1所示表1水泥混凝土用粗集料技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果3.2.2細(xì)集料試驗(yàn)細(xì)集料采用大黑溝中砂，檢測(cè)結(jié)果如表2所示表2水泥混凝土用細(xì)集料技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)結(jié)果3.2.3水泥采用山西廣靈綠川P.O42.5水泥，其技術(shù)指標(biāo)經(jīng)試驗(yàn)結(jié)果如下表3表3水泥質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)3.2.4水：采用飲用水3.2.5外摻料；采用四川成都萬(wàn)邦的聚丙烯纖維網(wǎng)。3.2.6外加劑：采用北京方興的JF-3型混凝土緩凝高效減水劑(粉劑)，其技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果如下表4。表4混凝土JF-3型緩凝高效減水劑技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)結(jié)果備注:帶入每立方米混凝土中的堿總量按400kg水泥計(jì)算。樣品中所測(cè)項(xiàng)目中堿總量符合DBJ01-61-2002標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求，其它檢測(cè)項(xiàng)目符合GB8076-1997中混凝土緩凝高效減水劑“一等品”標(biāo)準(zhǔn)要求。3.3基準(zhǔn)配合比設(shè)計(jì)3.3.1C50砼設(shè)計(jì)要求1）、砼設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C502）、坍落度控制在160-200mm3）、按標(biāo)準(zhǔn)方法制作邊長(zhǎng)為150mm的立方體試塊，在溫度20±2℃，相對(duì)濕度大于95%環(huán)境中標(biāo)養(yǎng)。3.3.2砼配合比設(shè)計(jì)過(guò)程如下1）基準(zhǔn)配合比A、試配強(qiáng)度f(wàn)cuo：fcuo=fcu.k+1.645ä=50+1.645×6.0=59.9MPaB、計(jì)算水灰比W/C：W/C=aa×fce/(fcu,o+aaab×fce)=0.46×1.08×42.5/(59.9+0.46×0.07×42.5×1.08)=0.34根據(jù)規(guī)范要求，水灰比取經(jīng)驗(yàn)值W/C=0.33C、確定用水量mwo：選取每立方米砼的用水量，經(jīng)試配確定用水量為225kg。摻JF-3緩凝高效減水劑，摻量為水泥用量的1.1%,減水率為27%。以本規(guī)程表4.0.1-2中摻外加劑的砼用水量可按下式計(jì)算:mwa=mwo(1-a)=225×(1-27%)=164kg注:mwa-摻外加劑砼每立方米砼的用水量kgmwo-未摻外加劑每立方米砼的用水量kga-外加劑的減水率%D、計(jì)算水泥用量mco:mco=mwa/(W/C)=164/0.33=497kgE、計(jì)算外加劑用量mQo:MQo=mco×P%=497×1.1%=5.467kgF、選定砂率:as查表4.0.2,as選取為36%G、計(jì)算砂石用量msomgo:按質(zhì)量法計(jì)算mco+mso+mgo+mwo=2460as=mso/(mso+mgo)X100%計(jì)算出:mso=648kgmgo=1151kg用體積法校核mco/ñc+mso/ñs+mgo/ñg+mQo/ñQ+mwo/ñw+10=1000as=mso/(mso+mgo)X100%計(jì)算得：mso=657kgmgo=1169kg二者相比較,選取以質(zhì)量法為標(biāo)準(zhǔn)得出C50基準(zhǔn)配合比.基準(zhǔn)配合比：mco:mso:mgo:mQo:mwo=497:648:1151:5.467:164=1:1.30:2.31:0.011:0.333.3.3配合比的試配、調(diào)整、確定:試拌調(diào)整按0.035m3砼進(jìn)行試拌如下表5表5試拌0.035m3砼用量實(shí)測(cè)坍落度為:195mm，理論表觀密度：2460kg/m3，實(shí)測(cè):2460kg/m3試拌砼滿(mǎn)足規(guī)范要求，不用調(diào)整按規(guī)程第6.1.3條確定基準(zhǔn)配合比，用水量應(yīng)與基準(zhǔn)配合比相同，水灰比分別增加和減少0.02。b、試拌用量水灰比減少0.02W/C=0.31如下表6表6試拌0.035m3砼用量由于水泥用量為529kg>500,不符合規(guī)范要求,故不做,舍去.c、試拌用量水灰比增加0.02W/C=0.40如下表7表7試拌0.035m3砼用量實(shí)測(cè)坍落度為:200mm，理論表觀密度:2460kg/m3，實(shí)測(cè):2460kg/m3試拌砼滿(mǎn)足規(guī)范要求，不用調(diào)整。C50基準(zhǔn)配合比砼：根據(jù)規(guī)范水灰比采用W/CA=0.35W/CB=0.33W/CC=0.31,匯總?cè)缦卤?表8C50基準(zhǔn)配合比砼匯總表根據(jù)砼強(qiáng)度及砼工作性，確定配比為:水泥：砂：石子:外加劑：水=497：648：1151:5.467:164綜上所述，經(jīng)強(qiáng)度檢測(cè)，C50基準(zhǔn)混凝土配合比確定為：水泥：砂：石子:外加劑：水=497：648：1151:5.467:1643.4最佳C50聚丙烯纖維網(wǎng)基準(zhǔn)混凝土配合比的確定C50聚丙烯纖維網(wǎng)基準(zhǔn)混凝土配合比，是在C50基準(zhǔn)混凝土配合比：水泥：砂：石子:外加劑：水=497：648：1151:5.467:164基礎(chǔ)上，在用水量不變、水灰比不變、水泥用量及各種材料品種不變的情況下；保持混凝土的坍落度在180—200㎜范圍內(nèi)，混凝土的和易性、粘聚性、保水性良好的條件下；適當(dāng)增加砂率，增加外加劑的摻量，來(lái)依次外摻不同摻量的聚丙烯纖維網(wǎng)（摻量分別為0.45kg、0.90kg、1.35kg、1.80kg、2.25kg、2.70kg），構(gòu)成6個(gè)C50聚丙烯纖維網(wǎng)混凝土配合比，再進(jìn)行正交配比試驗(yàn)，也就是說(shuō)組成了6×6組，待7天、28天標(biāo)準(zhǔn)立方體強(qiáng)度、軸心強(qiáng)度、彈性模量檢測(cè)后，選取有代表性的六個(gè)正交點(diǎn)組成的六個(gè)配比對(duì)比如下表9：C50聚丙烯纖維網(wǎng)砼強(qiáng)度檢測(cè)表9：而沒(méi)參入聚丙烯纖維網(wǎng)的這六個(gè)配合比的檢測(cè)結(jié)果如下表10：C50基準(zhǔn)砼強(qiáng)度檢測(cè)表10：4、結(jié)論由以上砼強(qiáng)度檢測(cè)表9、10相比較可以初步斷定：結(jié)論一：低摻率聚丙烯纖維網(wǎng)對(duì)混凝土的抗壓、軸心抗壓強(qiáng)度以及彈性模量均無(wú)明顯影響。結(jié)論二：高摻率（1.8kg每方砼）纖維網(wǎng)對(duì)混凝土的抗壓、軸心抗壓強(qiáng)度以及彈性模量均有明顯影響。因此，從正交配比試驗(yàn)中，選取4#配合比作為C50聚丙烯纖維網(wǎng)基準(zhǔn)混凝土配合比，可靠適用，經(jīng)濟(jì)合理，為最佳配合比：mco:mso:mgo:mJo:mQo::