路面纖維增強(qiáng)高性能混凝土的試驗(yàn)研究

高盼盼

（山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 山西太原 030619）

路面纖維增強(qiáng)高性能混凝土的試驗(yàn)研究

高盼盼

（山西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 山西太原 030619）

本文通過對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外關(guān)于纖維混凝土材料理論與應(yīng)用研究成果的綜合分析，結(jié)合南京地區(qū)的氣候特征，試驗(yàn)室內(nèi)的環(huán)境設(shè)備，對(duì)聚丙烯纖維混凝土在隧道路面工程中的配合比設(shè)計(jì)和聚丙烯纖維混凝土物理力學(xué)性能進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。利用正交法對(duì)各材料的摻量?jī)?yōu)選 , 確定最佳配合比。在此基礎(chǔ)上對(duì)纖維混凝土的抗壓、抗折強(qiáng)度進(jìn)行了對(duì)比和分析。結(jié)果表明，聚丙烯纖維對(duì)路面混凝土的路用性能、耐久性具有良好的改善效果。本文的研究成果對(duì)纖維混凝土材料在路面工程中的推廣應(yīng)用具有一定的參考價(jià)值。

聚丙烯纖維；正交試驗(yàn)；對(duì)比試驗(yàn)；力學(xué)性能；耐久性

緒論

公路是連接和溝通省市、城鄉(xiāng)、廠礦、機(jī)構(gòu)、車站、港口之間的紐帶。路面工程是公路建設(shè)的一個(gè)重要組成部分，其好壞直接影響行車速度、運(yùn)輸成本以及行車的安全和舒適性。水泥路面混凝土是一種剛度大、擴(kuò)散荷載能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好的路面結(jié)構(gòu)，但抗折強(qiáng)度則比較低，壓折比較大，因此有脆性大、彈性模量高、極限拉伸應(yīng)變小、抗沖擊能力弱等缺點(diǎn)。聚丙烯纖維對(duì)混凝土改性作用的發(fā)掘，無(wú)疑給研究路面水泥混凝土路用性能改善和使用壽命延長(zhǎng)指引了一條光明的道路。根據(jù)南京地區(qū)水泥混凝土路面現(xiàn)狀和該地區(qū)的實(shí)際情況，要求改性道路水泥混凝土必須具有優(yōu)異的路用性能、良好的工程操作性與優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)性。聚丙烯纖維改性技術(shù)主要為改善混凝土的物理力學(xué)性能。因此，本文在南京市緯三路過江通道項(xiàng)目開展纖維增強(qiáng)路用混凝土研究，旨在改善隧道鋪裝層、明挖斷路面混凝土的工作性，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、原材料

1. 水泥

水泥選擇強(qiáng)度等級(jí)為 P·042.5MPa 的海螺牌普通硅酸鹽水泥。

2. 粉煤灰

選用南京化電粉煤灰有限公司規(guī)格Ⅱ級(jí)粉煤灰，細(xì)度均勻、穩(wěn)定，顆粒級(jí)配合理，需水性小，水化活性高。

3. 粗集料

試驗(yàn)采用和縣卓廟鄉(xiāng)中山石料廠碎石 5-25mm 連續(xù)級(jí)配，碎卵石或碎石小于75um的石粉不宜大于 1%，壓碎值為11.6%，針片狀顆粒含量為 7.5%，表觀密度為 2730kg/m3的碎石。

4. 細(xì)集料

本試驗(yàn)采用江西贛江砂，細(xì)度模數(shù)為 2.5，表觀密度為2520kg/m3，含泥量1.4%，篩分析為Ⅱ區(qū)中砂。

5. 外加劑

江蘇百瑞吉新材料有限公司BRJ-YZ 脂肪族型高效減水劑，其建議摻量1.5%、減水率 35%、固含量 15%。

6. 纖維

杭州鍵青纖維制品有限公司生產(chǎn)的聚丙烯纖維。本章就纖維混凝土中的材料性能特點(diǎn)進(jìn)行了分析。研究中主要以《公路水泥混凝土路面旌工技術(shù)規(guī)范》(JTG30--2003) 及相關(guān)資料為基礎(chǔ)對(duì)粗細(xì)集料、水泥、粉煤灰、減水劑及纖維的選用進(jìn)行了規(guī)范

二、試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

通過分析確定正交因素為砂率、纖維摻量。明確正交試驗(yàn)中各因素水平。測(cè)試混凝土 28d 彎拉強(qiáng)度、3d 和 28d 抗壓強(qiáng)度，計(jì)算各因素的極差、離散性等。分析試驗(yàn)結(jié)果，探討各因素對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響，確定課題所需要的最佳配比。

三、試驗(yàn)結(jié)果與分析

1. 纖維混凝土正交試驗(yàn)方案

參考纖維水泥混凝土試驗(yàn)，正交水平因素見表 4-1。

表4-1 正交因素水平表

正交試驗(yàn)結(jié)果表見表4-2所示。

表4-2正交試驗(yàn)結(jié)果表

2.結(jié)果與分析。

分析各正交因素對(duì)抗折強(qiáng)度的影響。極差大小對(duì)抗折強(qiáng)度影響如圖 4-1。各因素對(duì)混凝土 28d 抗折強(qiáng)度的影響順序?yàn)?A 粉煤灰 ＞C纖維 ＞B 砂率。由試驗(yàn)結(jié)果繪出抗折強(qiáng)度隨各因素?fù)搅康淖兓妶D 4-2～4-4。

分析圖 4-2，隨粉煤灰摻量 0 ～ 24% 增大，纖維混凝土28d 抗折強(qiáng)度降低。

砂率對(duì)抗折強(qiáng)度的影響程波動(dòng)狀，當(dāng)砂率為 40% (B2)，抗折強(qiáng)度平均值達(dá)到最大；隨著纖維摻量的增多，抗折強(qiáng)度并未持續(xù)增大，甚至在摻加 1.8kg/m3時(shí)還有小幅度回落。

四、結(jié)論與展望

1. 結(jié)論

本文探討了路面聚丙烯高性能混凝土，最終確定其各材料最佳參量。通過室內(nèi)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該聚丙烯對(duì)水泥混凝土具有良好的改性作用。具體研究結(jié)論如下：砂率對(duì)抗折強(qiáng)度的影響呈波動(dòng)狀分布 , 但仍能觀察出各波峰的最高值 , 當(dāng)砂率為 40% 時(shí) ,符合其工作性和強(qiáng)度要求；配合比相同的條件下 , 聚丙烯維纖維摻量為 0.9kg/m3時(shí)能提高混凝土的抗壓、抗折強(qiáng)度。

2. 展望

本文在纖維改性混凝土的力學(xué)性能等方面進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)，并取得了一定的成果。但在研究過程中發(fā)現(xiàn)一些問題值得進(jìn)一步探索：鋼纖維纖維對(duì)路面混凝土的改性作用，鋼纖維與聚丙烯纖維混摻對(duì)路面混凝土的改性作用；不同外加劑摻量、參入礦粉對(duì)纖維混凝土性能的影響；纖維混凝土的凍融循環(huán)試驗(yàn)、耐久性檢測(cè)、干縮性能也需要進(jìn)一步分析探討。

[1]羅兆輝.我國(guó)聚丙烯纖維混凝土工程的研究與應(yīng)用進(jìn)展 [J].天津城市建設(shè)學(xué)院學(xué)報(bào) ,2004.

[2]黃昊.聚丙烯纖維改性混凝土路用性能研究 [D]. 長(zhǎng)安大學(xué)，2005∶1-7

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1007-6344（2017）01-0346-01