道面改性聚酯纤维混凝土抗老化试验研究.pdf
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1、第 1 3卷第 6 期 2 0 1 0年 1 2月 建筑材料学报 J OURNAL 0F B UI LDI NG MATERI ALS Vo 1 1 3。NO 6 De c , 2 O 1 O 文 章 编号 : 1 0 0 7 9 6 2 9 ( 2 0 1 0 ) 0 6 0 7 4 9 0 4 道面改性聚酯纤维混凝土抗老化试验研究 翁兴 中 ( 空军工程 大学 工程学 院 ,陕西 西安 7 1 0 0 3 8 ) 摘要 : 为 了研 究道 面改性聚 酯纤维 混凝土耐 老化性 能 , 在 室 内对聚 酯纤维混凝 土 的碳 化 、 抗 太 阳辐 射 与雨水 能力、 抗硫酸 盐侵蚀性 能进行 了
2、试验研 究 结果表 明: 聚酯 纤 维混凝 土 的平 均碳 化深 度 比 普通 混凝土 小; 在光和 水的作 用下聚 酯 纤 维混 凝 土不 存在 老 化 问题 , 聚 酯 纤维在 混 凝 土 中限 制 了 硫 酸盐侵蚀 , 提 高 了混凝土抗硫 酸盐侵蚀 能力 飞机尾 喷气 流对道 面作 用最 高温度为 1 7 8 2 , 小于 聚酯纤 维的熔点 , 不会对聚酯纤维产生破 坏 , 故 道面改性聚酯纤维混凝土能满足道 面的耐久性要 求 关键词 :机 场工程 ;水泥 混凝土 ;改性 聚酯纤 维 ;耐 久性 中图分 类号 : T U5 2 8 5 5 文献 标志码 : A d o l : 1 0
3、3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 7 9 6 2 9 2 0 1 0 0 6 0 0 9 S t u d y o n Ant i a g i n g Pr o p e r t y o f Pa v e m e n t M o d i f i e d Po l y e s t e r Fi b e r Re i n f o r c e d Co nc r e t e W ENG Xi n g z ho n g ( The En gi ne e r i n g I n s t i t ut e,Ai r For c e En gi ne e r i n g Uni ve r s i
4、t y,Xi 3 n 71 0 03 8,Chi na ) Ab s t r a c t :I n o r de r t o s t ud y t h e a g i ng r e s i s t a nc e of p a v e me n t mo di f i e d p ol y e s t e r f i be r r e i n f o r c e d c on c r e t e, t he t e s t s of t he c a r b on i z a t i on,a nt i s o l a r r a di a t i o n,r a i n wa t e r a
5、n d s u l f a t e r e s i s t a nc e o n mod i f i e d po l y e s t e r f i be r r e i nf o r c e d c on c r e t e we r e p e r f o r m e d The r e s ul t s s h ow t h a t a v e r a g e c a r b o ni z a t i o n de pt h o f po l y e s t e r f i b e r r e i n f o r c e d c on c r e t e i s l e s s t h
6、a n t h a t of o r di na r y c o nc r e t e ;no a gi n g i s s h o wn i n t he po l y e s t e r f i b e r c o n c r e t e wh e n s o l a r r a d i a t i o n a nd r a i n wa t e r h a s e f f e c t o n i t ;t he p o l y e s t e r f i b e r l i mi t s s ul f a t e e r o s i o n a nd t h e n e f f e c
7、t i v e l y e l e v a t e s t he c a p a c i t y o f s u l f a t e r e s i s t a n c e o n t h e po l y e s t e r f i be r r e i nf o r c e d c on c r e t e Due t o t he e f f e c t o f j e t s t e a m,t h e h i g h e s t t e mp e r a t u r e o f p a v e me n t s u r f a c e i s 1 7 8 2 wh i c h i s
8、 l e s s t h a n t h e f u s i o n p oi nt o f p ol y e s t e r f i be r Th e r e f o r e,t h e r e i s n o d a ma ge o n t h e p o l ye s t e r f i be r I t i n d i c a t e s t h a t mo d i f i e d p ol y e s t e r f i b e r r e i n f o r c e d c o nc r e t e s a t i s f i e s t he r e q ui r e m e
9、 nt s o f p a v e me n t du r a b i l i t y pe r f o r ma n c e Ke y wo r ds :a i r p o r t e n gi n e e r i n g;c e m e nt c o nc r e t e ;mo di f i e d p o l y e s t e r f i b e r ;d u r a bi l i t y 水 泥混凝 土道 面是 目前 国内机 场道面 的 主要结 构型式 , 提高水 泥混 凝 土道 面 的 品质对 保 障 机场 道 面 的耐久性具有重 要意义 l 1 道面表 面 的早期 裂缝 是水泥
10、混 凝土道 面 普遍 存 在 的 问题 , 它直 接影 响 了 道面 的使 用寿命 为 了减少 道面表 面的早期 裂缝 , 国 内军用机 场道面广 泛采用 在混凝土 中掺入合 成纤 维 的方 法 , 并 取得 了明显 效果 目前 , 应 用最 多 的是 聚 丙烯和改 性聚 酯纤 维L 3 机场 道 面受 自然 环境 影 响 大l 4 j , 使用 时间长 ( 3 0 a以上) , 为 了研究道 面改性 聚 酯纤维混 凝 土在 自然 环境 中的耐 久性 问题 , 本文 进 行 了一 系列室 内试 验 , 对该 种混凝 土 的碳化 、 抗太 阳 辐射 和 雨 水 能 力 及 抗 硫 酸 盐 侵 蚀
11、 性 能 等 进 行 了 研 究 1 聚酯纤维在道面混凝土中的作用 聚酯 纤维是 以聚酯 ( P E T, 聚对 苯二 甲酸 乙二醇 酯 ) 为 主要 原料 , 添 加一定 的功能母 料 , 通过熔 融 、 挤 出、 高速喷丝、 高倍率拉伸后, 经特殊表面处理工艺 , 收稿 日期 : 2 0 0 8 1 2 2 9 ;修订 日期 : 2 0 1 0 - 0 4 1 6 基 金 项 目: 军 队 科 研项 目 ( KH0 2 2 6 0 1 3 ) 第一作者 : 翁兴中( 1 9 6 2 ) , 男 , 浙江金华人 , 空军工程大学教授 , 博士生导师, 博士 E ma i l : wx z 2
12、 6 2 6 s i n a c o rn 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 7 5 O 建筑材料学报 第 1 3卷 利用专用切断机切断而成, 其外观为多根纤维单丝 交聚而成的束状结构 聚酯纤维除细度大 、 强度高、 易分散 的特 点 , 还具 有突 出的耐高 温性能 , 在混凝 土 中能够很好 地均匀分 布 , 改善 混凝 土的 内部 结构 除 增 加混凝 土抗疲 劳 性能 外 , 聚 酯纤 维对 混 凝 土性 能 的改善作 用还包括 : 通过减 少混凝 土 的泌水 , 使 混凝 土表面质量得以改善, 从而使混凝土的耐久性诸如 抗 渗透性 、 抗冻和抗 盐冻性
13、、 抗化学 侵蚀性 等得 到加 强 , 全 面改 善混 凝 土 的性 能 , 提 高 混凝 土 的 耐久 性 , 延 长道面 的使用 寿命 2 试验方法 2 1 试 验原材料 水泥 : 陕西 耀县 水 泥厂 生产 的 P0 4 2 5水 泥 ; 砂 : 霸河产 中砂 , 区 , 细度 模 数为 2 8 5 , 表 观 密度 为 2 7 2 1 0 。k g m3 ; 碎 石 : 临 潼 骊 山 产 , 表 观 密 度 为 2 8 3 1 0 。 k g m。 , 压碎 指 标 为 1 1 6 ( 质 量 分 数 ) , 分 为 5 2 0 , 2 0 4 0 mm 两 种级配 ; 聚酯 纤维
14、技术 指 标如表 1 所示 表 1 聚醋纤维的技术指标 Ta b l e 1 Te c h ni c a l i n d e x o f p o l y e s t e r f i b e r Po l y e t h y l e n e t e r e ph t h a l a t e Sing l e 6 , 1 0 20 9 6 0 2 49 5 6 0 S t r o n g 按文献 5 6 要求, 道面水泥混凝土设计抗弯拉 强度应大于 5 0 MP a , 维 勃稠度 1 5 2 O s , 水灰 比( 水 胶 比) 一般不大于 0 4 6 , 水泥 用量不小 于 3 0 0 k g
15、 m 3 本次试验的配合 比设计按此要求 进行 , 得 到的混凝土 配合 比如表 2 所 示 由于 聚酯纤 维 的掺量 很少 , 采用 外掺法确定 聚酯纤维掺量 , 即保 持混凝 土的配合 比不 变 , 按需要采用不 同掺量 的聚酯纤维 表 2 混凝土配合 比 T a b l e 2 Mi x p r o p o r t i o n o f c o n c r e t e k g m Gr a v e Ce me n t S a n d W a t e r 5 2 0mm 2 0 4 0mm 2 2 碳 化试 验 混凝 土 的碳 化过程 是二氧 化碳 由表及里 向混凝 土内部逐渐扩散的过程 因
16、此, 气体扩散规律决定了 碳化 速度 的快 慢 碳 化 引起 水 泥石 化 学组 成 及 组织 结构 的变化 , 从 而 对 混凝 土 的化学 性 能 和物 理 力学 性能 具有 明 显影 响 碳 化 作 用生 成碳 酸 钙 、 硅胶 、 铝 胶及游 离水 , 从 而引 起收缩 , 在混凝 土表 面产生 拉应 力 , 结 果会在 道面表 面产生 微细裂 缝 在 混凝 土 中掺 入纤维 , 形成 了纤 维 与水 泥 砂 浆结 合 的新 界 面 并改 变 了原 有结 构 , 气体 扩散规 律也会 发生变 化 为 了研 究聚酯纤维混凝土的碳化效应 , 按表 2的配合 比制 作成 1 0 0 mm1
17、0 0 mmx 1 0 0 mm 立 方体 普 通 混凝 土试 件和纤 维掺量 分别 为 0 9 , 1 2 k g m。的纤维混 凝 土试件 试 件 在标 准 情 况下 养 护 2 8 d后 取 出 , 在 6 0下 烘干 4 8 h , 然后 按 照 文 献 E 7 的要 求 将 试件 放 入碳化箱 中经 受 碳 化 在试 验 期 间保 证碳 化 箱 内 二 氧化碳 浓度 为 ( 2 0 3 ) , 温 度 为 ( 2 0 5 ) , 相 对 湿度为 ( 7 0 5 ) 在一 定 的碳 化龄 期后将 试件 一 端 劈裂 , 用 1 浓度 的酚 酞 乙醇指 示 液来 鉴定 从 试 件 表 面
18、到变色边 界 每 边测 量 3处 距离 , 以其 算术 平 均 值作 为碳化深 度 图 1为混 凝土碳 化测试 结果 Ag e d 图 1 混凝 土 的碳 化 测试 结 果 F i g 1 Te s t r e s u l t s o f c o n c r e t e c a r b o n i z a t i o n 由图 1 可见 , 聚 酯纤 维 混凝 土 的平 均碳 化 深 度 比普 通混凝 土要小 , 且 随着纤维 掺量 的增加 而减 少 , 说 明 聚酯 纤维 可 以有 效 减弱 混凝 土 的碳 化 聚酯 纤 维的特 点是细 度大 ( 当量 直 径 2 0 3 0 m) , 因此
19、 其 单 位体 积 内 的数量 就 多 按 0 9 k g m。的纤 维掺 量 充分 分散 可 获得 约 3 5 0 0万 根 纤 维单 丝 , 在混 凝 土 中的纤维 间距 约 1 mm 由于 纤维 根数 多 、 间距 小而 使得 聚酯纤维 能有 效 限 制混 凝 土早 期 ( 塑性 期 和硬 化初 期) 的裂 缝 , 减 小 混 凝 土原 生 裂 隙 的数 量 和 尺 度 , 同时细化混凝土结构内原生裂纹尺度, 增强混凝 土介 质 的连续 性 所 以 , 聚酯 纤维 混凝土 的密实 性 和 均匀性较强 , 造成气体渗透的孔径减小 , 有效地限制 了 C O 。 渗 入通道 的形成 , 降低
20、 了气 体 的扩 散 与渗 透 能力 , 有效 控制 了混凝 土碳化作 用 2 3抗太 阳辐 射与雨 水能 力 聚酯纤维在太 阳紫外线和雨水等 自然 因素的作 用下会出现老化, 表现为其强度和性能降低, 从而直 接影响到混凝土的性质 为了研究太阳光和雨水等 自 如 加 :2 m 目目 q _ 口 0 霉 由 I 1 0 q J B u o 蹬Q M 一 一 托 n g _ m K m m 一 一 一 一 一 , X 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 6期 翁兴中 : 道面改性聚酯纤维混凝土抗老化试验研究 然因素的作用 , 用 人 工方法模 拟和强 化这 些条
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- 改性 聚酯纤维 混凝土 老化试验 研究
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