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    新拌聚丙烯纤维混凝土工作性能试验研究.pdf

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    新拌聚丙烯纤维混凝土工作性能试验研究.pdf

    第33卷第6期 2012年12月 华北水利水电学院学报 Journal of North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power V0L 33 No.6 Dec.20l2 文章编号10025634201206008303 新拌聚丙烯纤维混凝土工作性能试验研究 钱春香 ,聂彦锋 ,胡迎波 1.东南大学材料科学与工程学院,江苏南京211189;2.江苏省土木工程材料重点实验室,江苏南京211189 摘 要研究了双掺矿物掺合料条件下的减水剂产量、纤维掺量对聚丙烯纤维混凝土的坍落度的影响,同时 测量了减水剂和水与纤维的接触角.研究结果表明,在纤维掺量相同条件下,坍落度随着减水剂掺量的提高 而增加;减水剂掺量不同,对坍落度的影响程度也不同;减水剂与纤维的接触角影响减水剂的利用率.研究结 果为聚丙烯纤维混凝土配合比设计提供了新的思路和理论依据. 关键词聚丙烯纤维;坍落度;混凝土;接触角 在工程实践中,混凝土裂缝已成为普遍且难以 解决的问题.从材料角度看,控制混凝土的早期开裂 主要从减小混凝土收缩和提高混凝土抗拉强度出 发,用纤维增强混凝土来提高混凝土抗裂性和韧性 是目前国际上较认可的有效方法 .聚丙烯纤维混 凝土已经越来越多地被应用于工程中,取得了较好 的工程效应 .但有研究表明,在其他条件不变的 情况下,混凝土中掺入纤维会降低混凝土的流动性, 在一定程度上影响混凝土的后期性能,且在机场、隧 道等工程中影响较大 .故改善聚丙烯纤维混凝 土的工作性能显得尤为重要. 目前改善纤维混凝土工作性能的方法主要是通 过掺加高效减水剂、矿物掺合料等外掺组分来实现. 然而纤维混凝土的工作性能不仅与化学外加剂、矿 物掺合料等的种类有关,更重要的还与其掺量有很 大的关系,并且这些还在很大程度上影响着工程的 经济效益.因此,研究不同外掺组分及其掺量对纤维 混凝土工作性能的影响,对于制备高流动性、不分层 离析、泌水的混凝土具有重要意义. 目前国内外研究成果主要集中在研究各种纤维 对砂浆或混凝土的阻裂增强和减少收缩方面 , 而对在纤维和化学外加剂以及矿物掺合料共同作用 时纤维混凝土工作性能方面的研究较少 .笔者主 要研究了纤维和高效减水剂的掺量对目前大都掺有 矿物掺合料和膨胀剂的纤维混凝土工作性能的影响 规律,以期为制备适宜经济的高工作性能纤维混凝 土提供理论依据和技术支撑. 1试验原材料及配合比 1.1试验原材料 ①水泥盘固PII 52.5普通硅酸盐水泥.②粉 煤灰出自南京聚力粉煤灰建材厂,I级.③矿粉选 用南京梅宝新型建材有限公司生产的95矿粉.④ 细骨料细度模数为2.7的河砂.⑤粗骨料5.0 31.5 mm的连续级配玄武岩.⑥减水剂丙烯酸类聚 羧酸减水剂.⑦膨胀剂选用江苏省建筑科学研究院 生产的HME一111低碱型混凝土膨胀剂.⑧纤维选 用江苏苏博特新材料股份有限公司生产的润强丝 一I聚丙烯纤维.其主要性能指标见表1. 表1 润强丝一I聚丙烯纤维的主要性能指标 性能指标 指标值 长度/mm 当量直径/ m 断裂强度/MPa 初始模量/MPa 断裂伸长率/% 耐碱性能/% 抗压强度比/% 裂缝降低系数/% 19.08 39.24 421 4 1OO 27 97.9 10l 93 收稿日期20120916 基金项目机场建筑超大面积楼地面混凝土抗裂性和耐久性提升技术研究LKJC一11一KY一001. 作者简介钱春香1966一,女,浙江桐庐人,教授,博导,博士,主要从事混凝土耐久性和修补技术方面的研究. 华北水利水 电 学院学报 2012年12月 1.2试验配合比 纤维混凝土强度等级选取CF30.矿物掺合料选 取粉煤灰和矿渣按等比例双掺,总用量为总胶凝材 料用量的25%,膨胀剂用量为总胶凝材料的8%,实 验配合比见表2. 表2试验配合比 kg/m 1.3试验方法 新拌聚丙烯纤维混凝土工作性能主要通过坍落 度指标来评定.测定根据公路工程水泥及水泥混 凝土试验规程JTG E30--2005来进行. 纤维与水和减水剂的接触角由JY一82B接触 角测定仪测量. 2试验结果及分析 1在减水剂掺量相同条件下,聚丙烯纤维的掺 量对新拌混凝土的坍落度影响较大,变化趋势如图 1所示.由图1可以看出,在减水剂掺量相同条件 下,无论掺量大小,随着纤维掺量的增加,坍落度均 呈现降低的趋势.其原因主要在于在混凝土拌合物 掺入聚丙烯纤维后,混凝土拌合物内部形成一种近 似均匀的乱向支撑体系,随着掺量的增加,这种体系 占据空间越大,由于聚丙烯纤维与水泥基材料有着 极强的结合力,则黏聚性增大,坍落度降低. 225 g 220 盍 艇150 蜜1 25 10O 1.1 1.2 1 3 减水剂掺量 图1 减水剂掺量相同条件下不同纤维掺量对 坍落度的影响 2在纤维掺量相同条件下,不同减水剂掺量对 坍落度的影响也较大,其变化趋势如图2所示.由图 2可以看出,在纤维掺量相同条件下,随着减水剂掺 量的提高,坍落度同样提高,这与不掺纤维混凝土的 变化趋势相同,表明纤维的掺量并未明显影响减水 剂作用的发挥. 吕 艇 密 啜蹬墨 组;皿囵c组;口JD组 0.6 0.7 0.8 纤维掺量/kg/m 图2纤维掺量相同条件下不同减水剂掺量对 坍落度的影响 在纤维掺量相同条件下,减水剂掺量不同,对坍 落度的影响程度也不同.当纤维掺量为0.6%时,减 水剂掺量由1.1%增加到1.3%,坍落度提高了20%; 当纤维掺量为0.7%时,相同的减水剂掺量增幅条 件下,坍落度提高了15%;当纤维掺量为0.8%时, 相同的减水剂掺量增幅条件下,坍落度提高了 15.6%.这表明随着纤维掺量的增加,增加减水剂的 掺量不仅不能提高纤维混凝土的工作性能,还会增 加成本.因为在纤维掺量一定的条件下,减水剂掺量 的增加将会增加新拌混凝土的泌水性,而此时减水 剂将影响材料成本.所以,在选取一定纤维掺量后, 减水剂的掺量应适当. 3减水剂和水与纤维的接触角.接触角是衡量 材料表面润湿性能的一个重要参数.液体与固体接 触时的润湿情况有两种①液体完全润湿固体表面, 固一液界面之间的接触角为0。;②液体部分润湿固 体表面,即液体在固体表面形成液滴,呈现非零接 触角 . 试验中,分别测试了水和减水剂与纤维之间的 接触角,如图3所示.由图3可知,减水剂和水与纤 维的接触角不同,减水剂与纤维的接触角范围为 34。~45。,水与纤维的接触角为69。~78。,表明减水

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