LSFRC和LHFRC的抗凍性能分析

【摘 要】層布式鋼纖維混凝土（LSFRC和LHFRC）由于組成成分復雜，影響因素多，結構形式多樣，纖維的摻入更是增加了試驗和理論分析的復雜性。針對其抗凍性能方面進行分析，闡述其相對一般素混凝土結構形式（C）的增強效果和增強機理，為其能在工程上廣泛應用奠定基礎。

【關鍵詞】層布式；混凝土；抗凍性

一、試驗分析

（1）抗凍試驗。混凝土的抗凍性是指混凝土在飽水狀態下，能夠經受多次凍融循環而不破壞，同時強度也不嚴重降低的性能。它是混凝土耐久性最重要的指標之一。（2）試件制作。澆筑時，C試件直接由攪拌后的混凝土澆筑、振搗和成型。而LSFRC和LHFRC的試件則是先澆筑2cm厚攪拌后的混凝土，再在其上撒鋪一層鋼纖維或聚丙烯纖維（即下層纖維）；然后澆筑攪拌后的混凝土至距試模2cm處，再撒鋪一層鋼纖維或聚丙烯纖維（即上層纖維）；最后澆筑剩下的攪拌后的混凝土，并振搗和成型。（3）試驗方法。抗壓強度是混凝土結構設計和評定試件承載力的重要指標。試件產生嚴重剝蝕時，其承載面積減小，內部結構可能破壞。因此，用強度損失作為評定凍融破壞的參數是不合適的，但可作為參考。本文僅對測定終止凍融循環時試件的抗壓強度與同齡期的非凍融試件作比較。混凝土的凍融劣化是一個由致密到疏松的物理過程。動彈性模量的下降便是這種疏松過程的外在反映。動彈性模量的測定方法是用動彈性模量測定儀測得試件的基頻振動周期，再由下式計算：E=■×100％，式中：E為經過N次凍融循環后試件的相對動彈性模量（％）；

fn為N次凍融循環后試件的橫向基頻（Hz）；f0為凍融循環前試件的橫向基頻（Hz）。試件凍融后的質量損失率按下式計算：

△w=■×100％，式中：△w為N次凍融循環后試件的質量損失率（％）；M0為凍融循環前試件的質量（kg）；Mn為N次凍融循環后試件的質量（kg）。

二、試驗結果與分析

表1 凍融實驗結果

（1）相對動彈性模量。隨著凍融循環次數的增加，LSFRC和C的相對動彈性模量降低趨勢基本相同，并且都在凍融100次時降至60％以下，分別為46.4％和52.0％。因此層布式鋼纖維對混凝土的抗凍性能影響不大。LHFRC的相對動彈性模量在凍融初期階段與C有相同的下降趨勢。（2）質量損失。100次凍融循環后，C和LSFRC的質量損失為0.2％，而LHFRC基本上沒有質量損失，直到125次凍融循環后，LHFRC僅損失0.1％。（3）力學性能。75次凍融循環后，LSFRC和C的抗壓強度與28d強度相比都有較大幅度的降低，其降低率分別為8.9％和7.1％。而LHFRC的抗壓強度變化不大，僅降低1.9%。綜上所述，LHFRC的抗凍性能明顯優于普通混凝土，而LSFRC對混凝土的抗凍性能影響不大。

三、結語

影響混凝土抗凍性能的主要因素有兩個方面：一是溫度、濕度、時間和凍融循環次數等外因；二是混凝土本身的特性，如抗拉極限應變、韌性、含氣量、纖維的摻量等內因。就改變其內因而言，鋼纖維是撒布在混凝土的上、下面層。首先，它在混凝土中彼此粘連，起到了“撐托”骨料的作用，有效地抑制了混凝土硬化前連通裂縫的產生，避免了連通毛細孔的形成，改善了水泥石的結構，從而提高了混凝土的抗滲性能。其次，亂向分布的微細纖維相互交錯搭接，阻礙了混凝土攪拌和成型過程中內部空氣的溢出，使混凝土的含氣量增大，緩解了低溫過程中的靜水壓力和滲透壓力；再次，聚丙烯纖維的彈性模量相對高于凝結初期基體的彈性模量。最后，合理的摻配量和攪拌工藝保證了纖維在混凝土中的均勻性，增加了混凝土凍融損傷過程中的能量損耗，有效地抑制了混凝土的凍脹開裂。

參 考 文 獻

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