新拌聚丙烯纤维混凝土工作性能试验研究.pdf

第 3 3卷 第 6期 2 0 1 2年 1 2月 华北水利水电学院学报 J o u r n a l o f No rt h C h i n a I n s t i t u t e o f W a t e r C o n s e r v a n c y a n d Hy d r o e l e c t r i c P o we r V0 L 33 No 6 De c 2 0l 2 文章编号 ： 1 0 0 2 5 6 3 4 ( 2 0 1 2 ) 0 6 0 0 8 3 0 3 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 2 1 1 1 8 9 ； 2 江苏省土木工程材料重 点实验 室， 江苏 南京 2 1 1 1 8 9 ) 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 水泥 ： 盘固 P I I 5 2 5普通硅酸盐水泥 粉 煤灰 ： 出自南京 聚力粉煤灰建材厂， I级 矿粉 ： 选 用南京梅宝新型建材有 限公 司生产的 $ 9 5矿粉 细骨料 ： 细度模数 为 2 7的河砂 粗骨料 ： 5 0 3 1 5 m m的连续级配玄武岩 减水剂 ： 丙烯酸类聚 羧酸减水剂 膨胀剂 ： 选用江苏省建筑科学研究院 生产的 H ME 一1 1 1 低碱型混凝土膨胀剂 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 m m 当量直径 m 断裂强度 MP a 初始 模量 MP a 断裂 伸长率 耐碱性能 抗压强度 比 裂缝降低系数 1 9 08 3 9 2 4 4 21 4 1 O O 27 9 7 9 1 0l 93 收稿 日期 ： 2 0 1 2 0 91 6 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 ( L K J C一1 1 一K Y一 0 0 1 ) 作 者简介 ： 钱 春香( 1 9 6 6 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 2 0 1 2年 1 2月 1 2试验 配合 比 纤维混凝土强度等级选取 C F 3 0 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 2 5 ， 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 k g 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 ( J T G E 3 0 -2 0 0 5 ) 来进行 纤维 与 水 和 减 水 剂 的 接 触 角 由 J Y 一8 2 B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 22 5 g 2 2 0 盍 艇 1 5 0 蜜 1 2 5 1 0 O 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 ( k g 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 2 0 ； 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 1 5 ； 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 1 5 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： 液体完全润湿固体表面 ， 固 一 液界面之间的接触角为 0 。 ； 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 3 4 。 4 5 。 ， 水与纤维的接触角为 6 9 。 7 8 。 ， 表 明减水