路面纖維增強(qiáng)高性能混凝土的試驗研究

高盼盼

（山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 山西太原 030619）

路面纖維增強(qiáng)高性能混凝土的試驗研究

高盼盼

（山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 山西太原 030619）

本文通過對當(dāng)前國內(nèi)外關(guān)于纖維混凝土材料理論與應(yīng)用研究成果的綜合分析，結(jié)合南京地區(qū)的氣候特征，試驗室內(nèi)的環(huán)境設(shè)備，對聚丙烯纖維混凝土在隧道路面工程中的配合比設(shè)計和聚丙烯纖維混凝土物理力學(xué)性能進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。利用正交法對各材料的摻量優(yōu)選 , 確定最佳配合比。在此基礎(chǔ)上對纖維混凝土的抗壓、抗折強(qiáng)度進(jìn)行了對比和分析。結(jié)果表明，聚丙烯纖維對路面混凝土的路用性能、耐久性具有良好的改善效果。本文的研究成果對纖維混凝土材料在路面工程中的推廣應(yīng)用具有一定的參考價值。

聚丙烯纖維；正交試驗；對比試驗；力學(xué)性能；耐久性

緒論

公路是連接和溝通省市、城鄉(xiāng)、廠礦、機(jī)構(gòu)、車站、港口之間的紐帶。路面工程是公路建設(shè)的一個重要組成部分，其好壞直接影響行車速度、運輸成本以及行車的安全和舒適性。水泥路面混凝土是一種剛度大、擴(kuò)散荷載能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好的路面結(jié)構(gòu)，但抗折強(qiáng)度則比較低，壓折比較大，因此有脆性大、彈性模量高、極限拉伸應(yīng)變小、抗沖擊能力弱等缺點。聚丙烯纖維對混凝土改性作用的發(fā)掘，無疑給研究路面水泥混凝土路用性能改善和使用壽命延長指引了一條光明的道路。根據(jù)南京地區(qū)水泥混凝土路面現(xiàn)狀和該地區(qū)的實際情況，要求改性道路水泥混凝土必須具有優(yōu)異的路用性能、良好的工程操作性與優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)性。聚丙烯纖維改性技術(shù)主要為改善混凝土的物理力學(xué)性能。因此，本文在南京市緯三路過江通道項目開展纖維增強(qiáng)路用混凝土研究，旨在改善隧道鋪裝層、明挖斷路面混凝土的工作性，具有重要的現(xiàn)實意義。

一、原材料

1. 水泥

水泥選擇強(qiáng)度等級為 P·042.5MPa 的海螺牌普通硅酸鹽水泥。

2. 粉煤灰

選用南京化電粉煤灰有限公司規(guī)格Ⅱ級粉煤灰，細(xì)度均勻、穩(wěn)定，顆粒級配合理，需水性小，水化活性高。

3. 粗集料

試驗采用和縣卓廟鄉(xiāng)中山石料廠碎石 5-25mm 連續(xù)級配，碎卵石或碎石小于75um的石粉不宜大于 1%，壓碎值為11.6%，針片狀顆粒含量為 7.5%，表觀密度為 2730kg/m3的碎石。

4. 細(xì)集料

本試驗采用江西贛江砂，細(xì)度模數(shù)為 2.5，表觀密度為2520kg/m3，含泥量1.4%，篩分析為Ⅱ區(qū)中砂。

5. 外加劑

江蘇百瑞吉新材料有限公司BRJ-YZ 脂肪族型高效減水劑，其建議摻量1.5%、減水率 35%、固含量 15%。

6. 纖維

杭州鍵青纖維制品有限公司生產(chǎn)的聚丙烯纖維。本章就纖維混凝土中的材料性能特點進(jìn)行了分析。研究中主要以《公路水泥混凝土路面旌工技術(shù)規(guī)范》(JTG30--2003) 及相關(guān)資料為基礎(chǔ)對粗細(xì)集料、水泥、粉煤灰、減水劑及纖維的選用進(jìn)行了規(guī)范

二、試驗方案設(shè)計

通過分析確定正交因素為砂率、纖維摻量。明確正交試驗中各因素水平。測試混凝土 28d 彎拉強(qiáng)度、3d 和 28d 抗壓強(qiáng)度，計算各因素的極差、離散性等。分析試驗結(jié)果，探討各因素對混凝土力學(xué)性能的影響，確定課題所需要的最佳配比。

三、試驗結(jié)果與分析

1. 纖維混凝土正交試驗方案

參考纖維水泥混凝土試驗，正交水平因素見表 4-1。

表4-1 正交因素水平表

正交試驗結(jié)果表見表4-2所示。

表4-2正交試驗結(jié)果表

2.結(jié)果與分析。

分析各正交因素對抗折強(qiáng)度的影響。極差大小對抗折強(qiáng)度影響如圖 4-1。各因素對混凝土 28d 抗折強(qiáng)度的影響順序為 A 粉煤灰 ＞C纖維 ＞B 砂率。由試驗結(jié)果繪出抗折強(qiáng)度隨各因素?fù)搅康淖兓妶D 4-2～4-4。

分析圖 4-2，隨粉煤灰摻量 0 ～ 24% 增大，纖維混凝土28d 抗折強(qiáng)度降低。

砂率對抗折強(qiáng)度的影響程波動狀，當(dāng)砂率為 40% (B2)，抗折強(qiáng)度平均值達(dá)到最大；隨著纖維摻量的增多，抗折強(qiáng)度并未持續(xù)增大，甚至在摻加 1.8kg/m3時還有小幅度回落。

四、結(jié)論與展望

1. 結(jié)論

本文探討了路面聚丙烯高性能混凝土，最終確定其各材料最佳參量。通過室內(nèi)試驗，發(fā)現(xiàn)該聚丙烯對水泥混凝土具有良好的改性作用。具體研究結(jié)論如下：砂率對抗折強(qiáng)度的影響呈波動狀分布 , 但仍能觀察出各波峰的最高值 , 當(dāng)砂率為 40% 時 ,符合其工作性和強(qiáng)度要求；配合比相同的條件下 , 聚丙烯維纖維摻量為 0.9kg/m3時能提高混凝土的抗壓、抗折強(qiáng)度。

2. 展望

本文在纖維改性混凝土的力學(xué)性能等方面進(jìn)行了相關(guān)試驗，并取得了一定的成果。但在研究過程中發(fā)現(xiàn)一些問題值得進(jìn)一步探索：鋼纖維纖維對路面混凝土的改性作用，鋼纖維與聚丙烯纖維混摻對路面混凝土的改性作用；不同外加劑摻量、參入礦粉對纖維混凝土性能的影響；纖維混凝土的凍融循環(huán)試驗、耐久性檢測、干縮性能也需要進(jìn)一步分析探討。

[1]羅兆輝.我國聚丙烯纖維混凝土工程的研究與應(yīng)用進(jìn)展 [J].天津城市建設(shè)學(xué)院學(xué)報 ,2004.

[2]黃昊.聚丙烯纖維改性混凝土路用性能研究 [D]. 長安大學(xué)，2005∶1-7

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1007-6344（2017）01-0346-01