改性PVA纤维在混凝土中的试验研究及应用.pdf
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1、 水利水电施工 2 0 1 1 第5期 总第 1 2 8 期 2 6 改性 P V A纤维 采用安徽皖维高新材料股份有效公 司生产的 KS一 1 5 0 0( TX 2 一B )型混凝土工程专用改性 P V A纤维。改 性 P VA纤维是一种高强高弹性模量的合成纤维,纤维作 为混凝土的增强体,其提高混凝土的极限拉伸值凭借的 是高弹性模量与界面黏结强度,与混凝土中的水泥浆体 黏结力强,并且在混凝士中能够均匀地分散,保水性好。 纤维断裂强度、断裂伸长率、初始模量、耐碱性能等检 测结果均满足要求。其中抗拉强度可达 1 6 8 5 MP a ,初始 模量可达 4 1 1 0 。 MP a 。 3 混凝
2、土配合比设计试验 3 1 改性 P V A纤维混凝土配合比设计要求 本次设计改性 P VA纤维混凝土配合比分为常态和碾 压两种 ,掺纤维混凝土配合比是在未掺纤维配合 比的基 础上外掺适量的P V A纤维 ,目的是提高混凝土抗拉强度 及极限拉伸值,有效防止坝体裂缝产生,并适当调整混 凝土单位用水量、减水剂掺量以使坍落度 ( V C值)满足 设计要求,主要设计指标见表 I 。 表 1 混凝土主要设计指标 混凝土 强度保证率 极限拉伸值不小于 ( 1 0 4 ) 坍落度或 粉煤灰掺量 序号 混凝土设计指标 水泥品种 级配 水胶 比 种类 ( ) 2 8 d 9 0 d 1 8 0 d V C值 (
3、) 1 O 8 3 O 9 3 4 0 6 0 mm O 5 O 4 5 C1 8 o 2 5 W I O F1 5 0 8 0 2 四 O 8 3 O 9 3 4 06 0 mm O 5 O 4 5 常态 3 O 8 8 O 9 3 6 0 8 0 mm 0 4 0 3 0 c 9 0 3 O W 1 0 F 2 0 0 P M H4 2 5 9 5 4 O 8 8 0 9 3 4 0 6 0 mm O 4 O 3 0 5 0 7 8 O 8 3 1 5 s 0 4 8 5 5 碾压 R C C I s o 2 5 W I O F 1 5 0 8 O 6 0 7 8 0 8 3 1 5 0
4、4 8 6 0 3 2 混凝土配制强度 根据工程施工技术要求 ,对混凝土配制强度进行 计算。混凝土配制强度 , u o 与设计强度等级 , 的关 系式: f u , 0一 f c k + t o 式中 。 混凝土配制强度 ; k 一混凝土设计强度等级 ; 概率度系数,依据保证率 P选定 ; 混凝土强度标准差,MP a 。 根据设计要求的强度保证率,依据 水工混凝土施 工规范( D L T 5 1 4 4 -2 0 0 1 ) ,各设计指标混凝土配制强 度见表 2 。 表 2 掺纤维常态、碾压混凝土配制强度 混凝土 保证率 标准差 概率度 序号 强度等级 系数 配制强度 种类 ( ) ( M_P
5、 a ) 1 C1 8 o 2 5 W 1 0 FI 5 0 8 0 4 0 0 8 4 2 8 4 常态 2 0 3 O W 1 0 F2 0 0 9 5 4 5 1 6 5 3 7 4 3 R C C 1 8 o 2 5 WI O F I 5 0 碾压 8 0 4 0 0 8 4 2 8 4 3 3 掺纤维混凝土配合比试拌 掺纤维混凝土配合 比是在已有的未掺纤维配合 比的 基础上,外掺 0 9 k g m3的 P V A改性纤维,并适当调整 混凝土单位用水量,或调整减水剂掺量以使坍落度 ( V C 值)满足设计要求。试拌采用的混凝土配合比见表 3 。在 表 3 掺与不掺 P V A纤维混凝
6、土配合比参数比较 混凝土 P V A掺量 粉煤灰 外加剂 坍落度或 单位用水量 序号 种类 级配 水胶比 砂率( Y o ) 设计指标 ( k g m3 ) ( ) 减水剂 ( ) 引气剂 ( 万) V C值 ( k g m3 ) 1 0 O 6 2 O 9 3 3 0 2 0 9 0 8 1 5 9 8 C 1 8 0 2 5 W 1 0 F I 5 O 常态 O 5 O 4 5 4 O 6 0 ram 3 O O 6 2 0 8 3 四 2 6 4 0 9 0 8 1 5 8 8 5 O O 6 2 O 1 1 O 3 2 6 O 8 0 ram 6 O 9 O 8 1 5 1 1 5 o
7、 3 0 W1 0 F 2 0 0 常态 0 4 0 3 0 7 0 O 6 2 O 9 5 2 7 4 0 6 0 mm 8 O 9 O 8 1 5 1 0 0 9 O O 7 2 0 9 5 5 5 3 8 1 O O 9 O 7 2 0 9 5 R C C 1 8 o 2 5 W1 0 F I 5 0 碾 压 0 4 8 1 5 1 1 O O 7 2 0 8 4 6 0 3 4 1 2 O 9 O 7 2 0 8 4 6 4 混凝土试拌过程中,为使纤维进一步在混凝土均匀分散, 改善了纤维混凝土投料顺序,拌和时间较素混凝土延长 3 0 s ,掺纤维常态混凝土拌和物单位用水量增加 5 k
8、g m。 、 每立方米混凝土减水剂掺量增加 0 2 时,混凝土拌和物 工作性及和易性 良好。掺纤维碾压混凝土在素碾压混凝 土配合 比基础上增加 0 9 k g m3 改性 P VA纤维时,测得 的碾压混凝土V C值适中。 试验研究 3 3 1 掺纤维混凝土拌和物性能及力学性能试验 根据表 3的掺纤维混凝土配合比参数开展室内混凝 土拌和物性能试验 ,混凝土配合比的计算采用绝对体积 法。拌和物性能主要包括新拌混凝 土坍落度( V C值) 含气 量、温 度等。试 验按 照 水工混凝土试验规程 ( D L T 5 1 5 0 -2 0 0 1 )有 关方法进行,试验检测结果 见 表 4 。 表 4 掺
9、 纤维混凝土拌和物性 能及 强度检 测结果 坍落度或 V C值 含气量 ( ) 抗压强度 ( MP a ) 劈拉强度 ( MP a ) 序号 混凝土设计指标 级配 设计 实测 设计 实测 2 8 d 9 0 d 1 8 0 d 2 8 d 9 0 d 1 8 0 d 1 4 0 6 0 mm 5 2 4 6 5 1 2 2 9 3 6 9 2 1 6 3 2 8 C1 8 0 2 5 W 1 0 F 1 5 0 2 四 4 0 6 0 mm 5 O 4 6 4 5 2 5 5 3 9 2 2 O 9 3 3 O 3 6 0 8 0 mm 7 6 4 6 5 O 3 O 8 4 0 7 2 3
10、5 3 4 4 C9 0 3 O W 1 0 F2 0 0 4 4 O 6 0 ram 4 7 4 6 4 6 3 2 0 41 9 2 3 3 3 5 O 5 1 5 3 0 3 5 3 8 2 8 2 4 0 2 2 2 4 3 3 8 RCC1 8 o 2 5 W l 0 F 1 5 0 6 1 5 2 0 3 5 4 3 2 2 O 3 3 6 2 1 8 3 41 表 5 混凝 土变形性能及 耐久性 能检 测结果 极限拉伸值 ( 1 0 4 ) 抗渗性能 2 8 d 抗冻性能 序号 混凝土设计指标 级配 2 8 d 9 0 d 1 8 0 d 9 0 d 1 8 0 d 抗冻循环次数
11、 相对动弹模数 ( ) 质量损失 ( ) 1 O 9 9 1 1 2 1 0 1 5 O 9 1 2 2 3 5 C1 8 0 2 5 W 1 0 F1 5 O 2 四 O 9 O 1 0 6 1 0 1 5 O 8 9 4 2 6 7 3 O 9 6 1 1 2 1 0 2 0 0 9 1 O 1 8 9 C9 o 3 0 W 1 0 F2 0 0 4 1 O 1 1 1 6 1 0 2 0 0 8 7 8 2 7 2 5 O 9 2 1 O 6 1 0 1 5 0 8 7 9 1 4 5 RCC1 8 o 2 5 W 1 0 F1 5 0 6 1 O 1 1 1 3 1 0 1 5 0 9
12、 1 5 2 O l 3 3 2 掺纤维混凝土变形性能及耐久性能试验 对掺 P V A纤维混凝土进行极限拉伸、抗冻和抗渗等 变形性能及耐久性性能试件成型。极限拉伸试验、抗渗试 验、抗冻试验按照 水工混凝土试验规程( D L T 5 1 5 O 一 2 0 0 1 )有关方法进行。试验结果见表 5 。 3 3 3 掺纤维混凝土干缩试验、自生体积变形试验检测 对掺纤维的不同种类混凝土进行干缩性能、自生体 积变 形性 能委托试验 ,试验检测结果见表 6 、表 7 。 表 6 混凝土干缩性能试验检测结果 干缩率( 1 0 6 ) 序号 混凝土设计指标 级配 3 d 7 d 2 8 d 9 0 d 1
13、8 0 d 1 C1 8 o 2 5 W 1 0 F1 5 0 四 一 9 5 8 1 1 2 1 6 9 2 0 9 2 C9 o 3 0 W 1 0 F2 0 0 1 5 6 2 1 2 4 2 1 2 2 6 4 3 RC C1 8 o 2 5 W 1 0 F 1 5 0 6 4 5 9 4 1 6 O 2 0 2 表 7 混凝土 自生体积变形性能试验检测结果 自生体积变形 ( 1 0 6 ) 序号 混凝土设计指标 级配 1 d 7 d 1 4 d 2 8 d 9 o d 1 8 O d 3 6 5 d C1 8 o 2 0 W 1 0 F1 5 0 1 四 1 3 6 5 8 6 4
14、5 0 1 3 8 8 一 2 4 2 O 1 5 2 7 0 4 C 1 8 o 2 5 W 1 0 F1 5 0 2 C9 o 3 O W 1 O F 2 0 0 1 4 3 6 1 O 5 5 4 9 6 1 2 1 7 6 8 1 5 8 4 2 2 6 2 3 RC C1 8 o 2 5 W 1 0 F1 5 0 1 2 9 8 7 2 1 3 O 2 5 3 7 1 5 2 2 2 1 2 8 2 4 9 3 4 掺与不掺纤维混凝土性能检测结果对 比 在混凝土实际生产施工过程中,对收集的掺与不掺 P V A纤维设计龄期混凝土强度、变形、干缩、自生体积变 形性能检测结果进行统计分析,
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