聚丙烯单丝纤维混凝土试验研究.pdf

广西水利水电 GX WATER RISOURCES& HYDROPOWER ENGINEERING2011(6)
试验研究?
聚丙烯单丝纤维混凝土试验研究
蒋巧玲,朱琦
广西壮族自治区水利科学研究院,广西南宁530023
摘要]对4种聚丙烯单丝纤维掺人混凝土后的拌和物性能、硬化后的力学性能、抗渗性能和抗裂性能进行了对比
试验,分析其作用机理。结果表明:在普通混凝土中掺入少量改性的聚丙烯纤维,能显著改善混凝土的和易性和变
形性能,提高混凝土的力学性能,并能有效减少混凝土的微细裂缝,显著提高混凝土的抗裂、抗渗等性能,纤维混凝
土所具有的这些特点,非常适合在抗渗抗裂要求较高的渠道防滲工程混凝土中推广应用。
关键词]聚丙烯单丝纤维;抗渗;抗裂;裂缝
中图分类号]TU528.572;TV431.3[文献标识码]B「文章编号]1003-1510(2011)06-0004-04
板一般较薄,养护条件较差,衬砌混凝土有不同程
1概述
度的开裂渗漏现象。有着良好抗裂性能的纤维混
20世纪80年代,国外学者尝试将合成纤维掺入凝土正好可以弥补普通混凝士的这种不足,起到改
混凝土中,研究纤维对混凝士性能的影响。发现聚善混凝土的抗裂性能,达到提高抗滲性的目的。为
合物纤维特别是聚丙烯单丝纤维材料对减少混凝了取得聚内烯纤维在改善混凝士性能方面的数据
土微细裂缝,提高抗裂抗冲击性能效果较好。于是资料及推广应用中需要解决的施工技术问题,本课
将这种材料逐渐推广到飞机跑道、高速公路、桥面、题组选取了4种改性聚丙烯单丝纤维掺入混凝土
屋面板、军事工程等有高耐磨性、高抗冲击性和有中,与普通混凝土进行对比试验,摸索聚丙烯纤维
抗裂要求的部位和构件中,取得了良好的技术效果リ。混凝土的施工工艺情,对混凝土力学性能、抗渗
未经改性的聚丙烯纤维表面是憎水的叫,掺人抗裂性能的影响大小,试验的目的是为在渠道混凝
混凝土后,不利于形成良好的纤维混凝土界面,采土中推广应用聚丙烯纤维寻找技术依据。
用硅氧烷、烷基磷酸盐等表面处理剂对传统的聚丙
烯纤维进行表面处理后,可以改善纤维在混凝士基2试验原材料
体中的分散性,提高纤维基体的粘接强度。改性后
(1)胶凝材料:采用广西扶绥海螺水泥有限责
的聚丙烯纤维具有较高的细度和单位体积分布率,任公司生产的海螺脾P?C32.5水泥
在混凝土搅拌过程中,受到水泥、砂、石的冲击而散
(2)骨料:细骨料采用细度模数为3.13的人工
开,几百万根纤维丝乱向均匀分布在混凝土基体砂;粗骨料采用二级配的石灰岩碎石
中,当混凝土出现裂缝后,高度分散的纤维在混凝
(3)聚丙烯单丝纤维:试验选用4种聚丙烯单
土基体中发挥搭接和牵制作用,形成一个乱向支撑丝纤维,分别是江苏省丹阳合成纤维厂生产的丹强
体系,起到次级加强筋的作用,可以防止细骨料离丝纤维(以下简称丹强丝纤维)、深圳市恒悦达建筑
析,减少早期泌水,抑制混凝土的收缩变形,有效阻材料有限公司的抗裂王系列聚丙烯单丝纤维(以下
碍微细裂缝的形成和扩展,从而提高混凝士的抗渗简称抗裂王纤维)、上海山容实业有限公司的聚丙
性能。在水利工程渠道防渗混凝土中,其设计强烯单丝纤维(以下简称上海纤维)及湖南长沙市博
度等级一般在C20以下,抗渗等级W4以上,普通混赛特建筑工程材料有限公司的博赛特聚丙烯单丝
凝土虽然可以达到上述技术指标,但从近年来广西纤维(以下简称博赛特纤维)。4种纤维的主要性能
已完工的混凝土防渗衬砌渠道情况看,由于衬砌面见表1。
收稿日期]2011-10-26
「作者简介将巧玲(1966-),女,广西全州人,广西水利科学研究院工程师,主要从事水利工程建筑材料试验检测工作。
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表1聚丙烯单丝纤维性能
量有着决定性的影响,而混凝土的拌和工艺是影响
纤维品种
纤维在混凝土中分布均匀性的重要因素,以丹强丝
性能指标
丹强丝抗裂王上海
博赛特
纤维纤维纤维纤维
纤维为例,掺量为0.9kg/mn,用不同的投料方式、不
抗拉强度MPa≥300633
同的拌和时间,不同的拌和方法拌和混凝土,测试
拉伸极限/%
其坍落度值,观察混凝土粘聚性、保水性、振捣密实
弹性模量/MPa≥37954427
性,1h后收面情况及纤维在混凝土中的分布均匀性
纤维直径/m10-10034.2518
34.41
情况,找出最佳的拌和方式是强制式搅拌机拌和
断裂伸长率/%/
15-2040.4
搅拌时问大于等于3min。再用其他3种纤维进行
拉伸强度
/
7.67
(Cn/dtex)
复核,所得结论与掺丹强丝纤维一致。试验结果详
见表2
3试验结果与分析
从表2中可以看出,与不掺纤维的混凝土相比,
摻聚丙烯单丝纤维后的混凝土,坍落度从80m下
3.1纤维混凝土拌和工艺试验
纤维在混凝士中分布的均匀性对混凝土的质降至15-30mm,坍落度明显下降。粘聚性和保水性
均比不掺纤维时更好。这主要是因为聚丙烯单丝
表2纤维混凝土和易性、施工性和分布均匀性试验结果
和易性
拌和方式
拌和工艺
坍落度降
振实性
h后收纤维在混凝土
低率。粘聚性保水性
面情况中分布均匀性
(リ)不掺丹强丝纤维的普通混凝土拌和3min
少量
般
易振
较好
强制式搅(2掺丹强丝纤维湿拌2min
055
较好
较好
易振
较好基本均匀
拌机拌和
3)掺丹强丝纤维湿拌3min
好
(4)摻丹强丝纤维干拌0.5min,再湿拌2.5min
好好
易振
较好
均匀
易振
较好
均匀
人T拌和(5先将砂、石、水泥干拌均匀,加丹强丝纤维
不均匀,少
干拌,再加水湿拌
较好
较好
易振
较好
量结团
掺抗裂王纤维湿拌3min
易振
较好
均匀
强制机
拌和
掺上海纤维湿拌3min
好好好
好好好
易振
较好
均匀
掺博赛特纤维泥拌3min
30
易振
较好
均匀
纤维在混凝士中经过搅拌后,在混凝土拌和物中呈
从拌和方式看:使用强制式搅拌机拌和,拌和
三维乱向分布,对骨料起到承托作用,乱向分布的时间3min以上,就能保证纤维在混凝土中分布均
纤维限制了水分从混凝土拌和物内部移向表面的
人工拌和方式则很难将纤维拌和均匀。因为
速度和规模。因此,聚丙烯单丝纤维的掺人降低了纤维遇水后容易粘在一起,难以分散,加上人工拌
混凝土表面的析水和集料的离析,改善了拌和物的和混凝土,劳动强度非常大,增加了施工作业的难
粘聚性和保水性,另外,掺人的聚丙烯单丝纤维比度,所以人工拌和难以保讦纤维在混凝土中分布均匀。
表面积较大,使得包裹骨料和纤维的水泥浆层变3.2聚丙烯单丝纤维混凝士力学性能、抗滲性能试验
薄,降低了水泥浆的润滑作用,这都使得拌和物的