双掺玄武岩纤维和陶砂对混凝土收缩开裂性能的影响.pdf

2 0 1 5年 第 3期 3月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA CONCRETE AND CEMENT PRODUCTS 201 5 No 3 Ma r c h 双掺玄武岩纤维和陶砂对混凝土 收缩开裂性能的影口 曹 敏 ( 浙江省水利河 口研究院 浙江省水利防灾减灾重点实验室 ， 杭州 3 1 0 0 2 0 ) 摘要 ： 通 过 干 燥 收 缩 、 塑 形 收 缩 和 圆环 开 裂试 验 ， 研 究 了双 掺 玄武 岩 纤 维和 陶砂 混凝 土 的抗 收 缩 开 裂性 。试验 结果表 明 单掺 玄武岩 纤维可增 大混凝土收 缩开裂趋 势 ； 长度 6 mm、 1 8 mm 和 3 0 n u n的纤 维， 其 干缩应 变相比基 准 混凝土分别增 大了 5 、 1 7 和 2 2 ； 双掺玄武岩纤 维和 陶砂可 降低混凝 土收缩开裂趋势； 陶砂掺量 为 1 0 时 ， 可明显 降低混凝土收缩开裂性 。 陶砂 掺量继续增加( 2 0 和 3 0 ) ， 混凝土收缩 开裂趋 势增加 。 关键词 ： 玄武岩纤维 ； 陶砂 ； 收缩 ； 开裂 ； 混凝 土 Ab s t r a c t ：I n fl u e n c e o f b a s a l t fib e r a n d c e r a mi c s a n d o n s h ri n k a g e a n d c r a c k o f c o n c r e t e wa s s t u d i e d b y d r y i n g s h rin k a g e p l a s t i c s h rin k a g e a n d r i n g c r a c k i n g t e s t T h e r e s u l t s s h o w t h a t b a s a l t fi b e r c a n i n c r e a s e t h e t e n d e n c y o f s h ri n k - a g e c r a c ki ng o f c o nc r e t eTh e d ryi n g s hr i nk a g e s o f c o nc r e t e wi t h t he fibe r l e n g t h o f 6 mm。1 8 mm a nd 3 0mm r e s pe c t i v e l y i n c r e a s e 5 1 7 a n d 2 2 o f t h a t o f t h e r e f e r e n e e c o n c r e t e T h e t e n d e n c y o f s h r i n k a g e c r a c k i n g o f c o n c r e t e d o u b l e mi x e d o f b a s a h fi b e r a n d c e r a mi c s a n d c a n d e c r e a s e W h e n t h e c e r a mi c s a n d c o n t e n t i s 1 0 ，t h e s h r i n k a g e c r a c k i n g o f c o n c r e t e s i g n i fi c a n t l y r e d u c e s ， h o w e v e r ， t h e c o n t e n t c o n t i n u e s t o i n c r e a s e( 2 0 a n d 3 0 ) ， s h ri n k a g e c r a c k i n g t e n d e n c y o f c o n c r e t e wi l l b e i n c r e a s e d Ke y wo r ds ：Ba s a l t fib e r ；Ce r a mi c s a nd ；Sh rin k a g e；Cr a c k；Co nc r e t e 中图分 类号 ： T U 5 2 2 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 5) 0 3 5 1 0 4 0前 言 高性 能 昆 凝 土体 积稳定性和开裂 问题是结构 混凝土材料普遍存在 的问题 ， 因此 减少混凝土收 缩 ， 提 高 混凝 土 抗裂 性 成 为混 凝 土 科 技 和工 程 人 员 亟待解决 的问题。已有研究表明， 添加各种纤维 、 减缩剂4 - 5 】 、 膨胀剂【6 ” 、 保水 陶粒【 3 】 、 陶砂【 4 等均能 改善混凝土的收缩开裂性能 ， 但上述方法大多只考 虑了单一组分对混凝土收缩开裂性能的影响。近年 来 ， 研究人员先后开展了纤维与膨胀剂复掺 1 5 7 1 、 减 缩剂和膨胀剂复掺【 一 9 】 、 膨胀剂与陶砂捌等组分复掺 后 对混 凝 土 收缩 开 裂 性 能 的影 响 。研 究 结 果 表 明 ， 上述组分复掺均可在一定 程度上 改善混 凝土 的收 缩开裂性能 。然而， 对于玄武岩纤维和陶砂 复掺对 混 凝 土 收缩 开 裂性 能 影 响 的研 究 未见 报 道 。 因此 ， 为改善混凝土收缩开裂性能提供新技术途径 ， 提高 混凝土应用技术水平 ， 本文开展 了双掺玄武岩纤维 和陶砂对混凝土收缩开裂性能影响的研究 。 1 原 材 料与 试验 方 法 1 1 原材 料 基金项 目： 水利部公益性 行业科研专项项 目( 2 0 0 9 0 1 0 6 5 ) ； 浙 江省属科研 院所专 项( 2 0 1 3 F 1 0 0 5 0 ) 。 水泥： P O 4 2 5级水泥。 砂 ： 河砂 ， 细 度模 数 2 6， 堆 积 密度 1 3 7 0 k g m ， 表 观密度 2 6 0 0 k g m ；天津某公 司产 陶砂 ，堆积密度 8 9 0 k g m 表观密度 1 5 1 0 k g m ， l h吸水率 1 0 5 。 石 子 ： 碎 石 。 粒径 5 2 0 m m。 外加剂 ：北京某公 司产 A D D一 3萘系高效减水 剂 。 纤维 ： 浙 江某公 司产玄武岩纤维 ， 其 物理性能 和表面形貌分别如表 l和图 l所示 ， 本试 验选用 了 6 mm、 1 8 mm和 3 0 mm三种长度的纤维。 表 1 玄武岩纤维 的物理性 能 1 2 混凝 土 配合 比设 计 共设计 了 7组混凝土配合 比， 其 中编号后面的 数字代表强度等级 、 玄武岩纤维长度( b f - 6 、 b f _ 1 8和 b f - 3 0 ) 以及取代河砂的陶砂体积掺量。 同时， 为了具 有对 比性 ， 应使掺有陶砂 的试验组和未掺陶砂 的对 照组达到相近强度。经过多次试配 ， 最终确定的配 合比及相关试验结果如表 2所示。 一 51 2 0 1 5年 第 3期 混凝 土与 水泥 制 品 总第 2 2 7期 开 裂试 验结 果 如表 3所示 。由表 3中最 大裂缝 宽度 可 知 ， 掺 入 不 同量 陶砂 后 的纤 维 混凝 土最 大 裂缝 宽 度 相 比未掺陶砂 的纤维混凝土而言 ，分别降低 了 8 5 4 、 7 2 O 和 7 0 7 。产 生 这样 结 果 的原 因是 因 为陶砂在混凝土内部起 到了微养护作用 ， 进而减 少 了裂缝宽度 ， 降低了裂缝开裂面积 。另外 ， 由裂缝降 低 系数 1 1 和开 裂指 数试 验 结 果可 知 ， 添 加 一定 量 的 陶砂 有利 于减 少混凝 土 的收缩 开 裂 。 2 4 陶砂对 添加 纤维 后 的混凝 土微 应变 影响 图 6为 纤 维 混 凝 土 和 添 加 陶砂 后 的纤 维混 凝 土 3 5 d内圆环 抗 裂试 验结 果 。从 图 6中可 以看 出 。 不 掺 陶 砂 的纤 维 混 凝 土 在 2 2 d就 出 现微 应 变激 增 的情况 ，在 2 5 d微应 变达 4 4 9 e ，而掺量分别 为 l O 、 2 0 和 3 O 的 陶砂 试 验 组 最 大 微 应 变 约 为 未 掺陶砂的纤维混凝土的 4 、 1 0 和 2 5 。圆环抗裂 试验结果与塑性收缩和干燥 收缩试验一致 ， 均表明 添加一定量 的陶砂可显著降低纤维混凝土的收缩 开裂 吕 i 揠 时 Ihq d 图 6陶砂对玄武岩纤维混凝土微应变 的影响 3结论 ( 1 ) 玄武 岩 纤维 的加 入增 大 了混凝 土干 燥 收缩 应变 。不同长度的玄武岩纤维增加趋势不同 ， 混凝 土 中加 入 长度 6 mm、 1 8 ra m 和 3 0 m m 的玄 武 岩 纤 维 后 ，其 干缩应变相 比基准混凝土分别增大 了 5 、 1 7 和 2 2 。 ( 2 ) 添 加 陶砂 后 的玄 武 岩 纤 维 混凝 土 ， 其 干燥 收缩 、 塑形 收缩 和 微 应变 均 降低 。表 明 陶砂 的掺 人 可以减少纤维混凝土的收缩开裂。不同掺量的陶砂 对混 凝 土 收缩 开 裂性 能影 响不 同 ， 陶砂 掺 量 为 1 0 时 ， 可 明显降低混凝土收缩开裂性 ， 而 当继续增加 陶砂 掺 量 ( 2 0 和 3 0 ) 时 ， 混 凝 土 的 收缩 开 裂 性 均 高于陶砂掺量为 1 0 时的玄武岩纤维混凝土。 参 考文献 ： 1 王晓丽， 白英， 姜楠， 等 不 同分维骨料级 配的杜拉纤维混凝 5 4 土早期 收缩性 能试验研究 【 J 内蒙古农业大学学报， 2 0 1 3 ， 3 4 f 1 1 ： 1 6 4 -1 6 7 【 2 】 朱志远， 岑国平， 马国强 机 场道面合成 纤维混凝 土收缩变 形性能 J 新型建筑材料， 2 0 1 0 ( 7 ) ： 1 1 - 1 3 3 张鹏， 郭 平功， 赵铁 军 聚丙 烯纤维混凝 土的收缩 抗裂性能 f J 1 低温建筑技术， 2 0 0 8 ( 1 ) ： 4 6 4 】 高礼雄， 孔 丽娟 减缩剂对 机制砂混凝 土干燥收 缩的影 响 J 功能材料， 2 0 1 3 ( 1 0 ) ： 1 3 9 9 1 4 0 3 5 】 王洪生， 江守恒， 张伟潼 减缩 剂对 C 5 0混凝 土开裂性能 的 影响 J 1 低温建筑技术， 2 0 1 2 ( 6 ) ： 3 2 3 3 【 6 】 张守治， 姚婷， 郭飞 新型膨胀剂在不 同强度 等级混凝 土中 膨胀性能的研究 J 混凝土与水泥制品， 2 0 1 3 ( 5 ) ： 5 8 7 】蔺喜 强， 王栋 民， 陈雷 ， 等 C S A膨胀 剂对 C 8 0高性 能混凝 土性能影响及膨胀机理研究【 J 混凝土， 2 0 1 3 ( 2 ) ： 9 1 9 4 【 8 】 张守治， 王军伟， 刘加平， 等 轻烧氧化镁 膨胀剂对水泥浆体 自收缩的影响f J 1 新 型建筑材料， 2 o 1 3 ( 4 ) ： 1 1 - 1 4 【 9 】 崔正龙， 童华彬， 路 沙沙， 等 膨胀剂 在抵抗再生混凝 土干燥 收缩性能 中的应用f J 1 硅 酸盐通报， 2 0 1 3 ， 3 2 ( 1 ) ： 1 5 8 1 6 1 f l O 徐强， 邓敏， 莫立武 两种膨胀剂对不 同湿度条件 下水 泥基 材料变形的影响 J 】 混凝 土， 2 0 1 3 ( 9 ) ： 5 6 5 9 1 1 】曾明， 周 紫晨 一种用 于水 泥基灌浆料 的复合膨 胀剂研究 J 1 混凝土与水 泥制品， 2 0 1 1 ( 2 ) ： 6 9 1 2 】 韩宇栋， 张君， 王振波 预吸水 轻骨料对 高强混凝 土早 期收 缩 的影响 J 硅 酸盐学报 ，2 0 1 3 ， 4 1 ( 8 ) ： 1 0 7 0 1 0 7 8 【 1 3 高英 力， 龙杰 ， 刘 赫， 等 粉煤 灰高强轻 骨料 混凝土早 期 自 收缩及抗裂性试验研究f J 硅酸盐通报， 2 0 1 3 ( 6 ) ： 1 1 5 1 1 1 5 6 【 1 4 高礼雄 ， 荣辉， 李强 陶砂对混凝 土收缩性 能的影 响【 J 混 凝土 2 0 0 8 ( 1 2 ) ： 4 9 5 0 1 5 1 李 美丹 ， 余红 发， 张伟， 等 纤 维与膨 胀剂对 大掺量矿 物掺 合 料混凝 土 塑性收缩 开裂 的影 响【 J 】 青海 大学 学报 ， 2 0 0 6 ， 2 4 f 6 ) ： 4 4 5 1 1 6 王新娟， 邓敏 水泥 基材 料的收缩与膨胀剂 收缩补偿作用 探讨 J 材料导报， 2 0 0 6 ， 2 0 ( 8 ) ： 3 2 3 4 【 1 7 文婧， 殷少 辉， 朱卫 中， 等 纤维和膨 胀剂对 砂浆 收缩开 裂 的影响f J 1 低温建筑技术， 2 0 1 3 ( 4 ) ： 1 1 - 1 2 【 1 8 】 彭 家惠， 董素芬 减缩剂和膨胀剂对水 泥基 自流平砂浆 收 缩开裂性 能的影响 比较研究 J 重庆建筑， 2 0 0 9 ( 8 ) ： 3 2 3 5 I 1 9 】 刘加平， 田倩， 唐明述 膨胀剂和减缩剂对于高性能混凝 土 收缩开裂的影响 J 东南大学学报， 2 0 0 6 ， 3 6 增刊( I I ) ： 1 9 5 1 9 9 2 0 】 陈伟， 钱觉时， 何兵， 等 膨 胀剂 与陶砂对 低水灰 比砂浆 的 减缩作用 J 】 硅酸盐学报， 2 0 1 3 ， 4 1 ( 4 ) ： 5 0 5 5 1 0 2 l 1 胡曙 光， 王发洲 轻集 料混凝 土 M1 北京 ： 化 学工业 m版 社 2 0 0 6 收 稿 日期 ： 2 01 4 1 2 2 6 作者简介 ： 曹敏( 1 9 7 8 一 ) ， 女 ， 高级 工程 师。 通讯地址 ： 浙江省杭州市凤起东路 5 0号 联 系电话 ： 1 8 3 2 4 4 5 9 0 7 3 E - ma i l ： j c h u a n g 8 0 1 2 6 c o m