噴射聚丙烯纖維混凝土滲透性試驗(yàn)研究

董如夢(mèng)

(安徽理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院， 安徽淮南 232001)

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噴射聚丙烯纖維混凝土滲透性試驗(yàn)研究

董如夢(mèng)

(安徽理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院， 安徽淮南 232001)

摻入適量聚丙烯纖維可以阻止噴射混凝土開裂、增加噴層的抗?jié)B性。完成不同纖維摻量聚丙烯纖維混凝土抗?jié)B試驗(yàn)，通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比找出最佳配合比。在滿足隧道噴層支護(hù)強(qiáng)度條件下，提高了噴射混凝土的耐久性。

聚丙烯纖維；混凝土；耐久性；抗?jié)B試驗(yàn)

聚丙烯纖維混凝土作為隧道噴層，混凝土力學(xué)性質(zhì)優(yōu)良且在錨噴支護(hù)與圍巖的相互作用的整體性方面也得到一定程度的提升，使得襯砌支護(hù)經(jīng)過(guò)調(diào)整以后隧道的變形較小，能夠滿足軟巖隧道噴層支護(hù)要求。聚丙烯纖維混凝土在力學(xué)性能方面優(yōu)于普通混凝土。

混凝土結(jié)構(gòu)一般要求滿足安全性、適用性、耐久性三個(gè)方面的要求。對(duì)于安全性和適用性主要是滿足結(jié)構(gòu)承載力和變形的要求，但耐久性卻與所處環(huán)境有關(guān)。聚丙烯纖維混凝土力學(xué)性能研究已經(jīng)比較成熟，而耐久性的影響規(guī)律研究比較少，通過(guò)軟巖隧道噴層所用聚丙烯纖維混凝土抗?jié)B試驗(yàn)研究，得出不同纖維摻量混凝土耐久性的規(guī)律。

1　纖維混凝土耐久性影響因素

1.1混凝土材料

水泥品種不同，骨料的級(jí)配不同，速凝劑的用量不同，減水劑的品種和用量不同，纖維材料的品種不同都會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性產(chǎn)生影響。因此考慮選擇堿性物質(zhì)含量較低的水泥、活性成分低和級(jí)配優(yōu)良的骨料對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性起到了關(guān)鍵作用。

1.2混凝土配合比

混凝土在滿足工作性能基礎(chǔ)上，盡量節(jié)約生產(chǎn)成本。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程增強(qiáng)混凝土密實(shí)度、摻入減水劑減少用水量，這樣也會(huì)對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性產(chǎn)生影響。

1.3施工工藝

混凝土的制作和養(yǎng)護(hù)也是影響耐久性的重要因素。均勻振搗混凝土，振搗時(shí)間宜控制在30 s以內(nèi)；為了提高混凝土和易性及強(qiáng)度，還要對(duì)混凝土進(jìn)行二次攪拌，攪拌時(shí)，正確的攪拌順序是非常重要的。

1.4腐蝕作用

腐蝕作用主要是化學(xué)介質(zhì)對(duì)混凝土的破壞而造成混凝土結(jié)構(gòu)喪失或降低混凝土結(jié)構(gòu)的工作性能。這也是我們必須要關(guān)注的影響因素。

2　聚丙烯纖維混凝土抗?jié)B性室內(nèi)試驗(yàn)

2.1聚丙烯混凝土材料

2.1.1水泥

在選擇水泥的品種和標(biāo)號(hào)時(shí)應(yīng)當(dāng)以滿足工程實(shí)際的需求為前提，另外當(dāng)額外加入速凝劑時(shí)，還需考慮水泥與速凝劑是否相容。如果相容，則可以用于工程實(shí)際的要求，如果不能相容，則需要考慮是否要更換水泥的品種和標(biāo)號(hào)，此次試驗(yàn)采用普通硅酸鹽水泥。

2.1.2骨料

2.1.2.1砂

骨料用砂采用細(xì)度模數(shù)應(yīng)大于2.5中粗砂且砂子中直徑小于0.075 mm的顆粒不超過(guò)20 %。試驗(yàn)用砂級(jí)配見表1。

表1　砂級(jí)配實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1.2.2石子

骨料石子選用最大粒徑不宜大于15 mm卵石或者碎石，通過(guò)篩選將大塊除掉，為了避免在添加速凝劑時(shí)堿骨料反應(yīng)發(fā)生而造成混凝土開裂破壞，不應(yīng)選擇含有二氧化硅的石材作為粗骨料。對(duì)于石子的含量，最好不大于10%。

2.1.2.3水

用水可與普通混凝土的用水相同。不得使用含有污濁物的水、PH值較小的酸性水以及海水。

2.1.2.4速凝劑

使用速凝劑的目的是使混凝土快速凝結(jié)并有一定的強(qiáng)度，提高早期強(qiáng)度，減少回彈損失，速凝劑一般選用可溶性鹽，例如碳酸鹽、氯酸鈉等。

2.1.2.5減水劑

減水劑是在維持混凝土塌落度不改變的情況下而減少拌合用水量的外加劑。本試驗(yàn)采用FDN奈系減水劑(液體)，摻量一般為膠凝材料總重量的0.4%～2.0%。常用摻量為0.4%～1.2%。物理化學(xué)指標(biāo)見表2。

表2　FDN高性能減水劑物理化學(xué)特性指標(biāo)

2.1.2.6纖維

為了使纖維盡可能地均勻分散在混凝土試塊中，避免集中在一起形成團(tuán)狀對(duì)纖維混凝土力學(xué)性能的試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，試驗(yàn)所選用的纖維是長(zhǎng)度為12 mm的束狀單絲聚丙烯纖維。

物理力學(xué)性能見表3。

表3　束狀單絲聚丙烯纖維的物理力學(xué)特性指標(biāo)

2.2抗?jié)B試驗(yàn)

研究普通混凝土及不同摻量聚丙烯纖維混凝土做抗水滲透試驗(yàn)。通過(guò)初步確定混凝土配合比為水泥∶砂子∶纖維∶石子∶水=1∶1.85∶1.85∶0.45，保持上述原材料的配合比不變，通過(guò)改變摻入纖維含量對(duì)混凝土的性能的影響進(jìn)行分析。制作纖維摻量分別為0 kg/m3、0.6 kg/m3、0.9 kg/m3、1.2 kg/m3、1.5 kg/m3、1.8 kg/m3試塊。

試驗(yàn)依據(jù)GB /T 50082-2009標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，本試驗(yàn)采用BY-HS168智能型混凝土抗?jié)B儀。纖維摻量分別為0 kg/m3、0.6 kg/m3、0.9 kg/m3、1.2 kg/m3、1.5 kg/m3、1.8 kg/m3六組試塊進(jìn)行編號(hào)，每組試塊有6個(gè)試件。制作和養(yǎng)護(hù)試件：試件拆模后將試件送入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)齡期宜為28 d。依據(jù)GB /T 50082-2009標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定試件滲水高度計(jì)算見公式(1)，一組試件平均滲水高度計(jì)算見公式(2)。

(1)

(2)

抗?jié)B最終試驗(yàn)結(jié)果見表4，不同纖維摻量下滲透高度對(duì)比見圖1。

表4　不同聚丙烯纖維摻量混凝土滲透高度

圖1　不同纖維摻量下滲透高度對(duì)比

3　主要結(jié)論

(1)由圖1可知，聚丙烯纖維混凝土滲透高度隨聚丙烯纖維摻量增加而下降，即抗?jié)B性能隨聚丙烯纖維摻量增加而越好。當(dāng)聚丙烯纖維摻量在尚未達(dá)到0.9 kg/m3時(shí)，滲透高度急劇下降，聚丙烯纖維摻量超過(guò)0.9 kg/m3時(shí)，滲透高度降低幅度較小，得出噴射混凝土最佳聚丙烯纖維摻量為0.9 kg/m3。

(2)聚丙烯纖維混凝土作為隧道噴層，適當(dāng)纖維摻量混凝土力學(xué)性質(zhì)優(yōu)良且耐久性好，能夠滿足軟巖隧道噴層支護(hù)和設(shè)計(jì)使用年限要求，具有較為廣泛的推廣應(yīng)用前景。

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董如夢(mèng)(1994～)，女，碩士研究生，研究方向?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)。

TU528.572

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[定稿日期]2016-03-02