水泥基體對(duì)路用纖維混凝土性能的影響分析

王秀杰，李景仲

(江蘇財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 淮安 223003)

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水泥基體對(duì)路用纖維混凝土性能的影響分析

王秀杰，李景仲

(江蘇財(cái)經(jīng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 淮安 223003)

為提高水泥混凝土路面的性能和使用壽命，研究水泥基體和纖維對(duì)纖維混凝土性能的影響，為纖維混凝土的推廣提供了依據(jù)。

水泥混凝土；水泥基體；纖維混凝土

1 水泥基體試驗(yàn)研究方案

水泥基體的主要原料有：水泥、粉煤灰、河砂(風(fēng)積沙)。

(1)采用粉煤灰作摻合料，可提高混凝土的工作性能，使混凝土坍落度提高的幅度在20%以上。

(2)隨著摻入的粉煤灰比例的增加，混凝土表現(xiàn)出的水壓力抗?jié)B系數(shù)呈明顯的遞增趨勢，但粉煤灰的摻入對(duì)混凝土的水壓力抗?jié)B性能的影響不大。

(3)試配表明，大摻量粉煤灰的加入有效緩解裂縫的開展，有望將裂縫寬度控制在0.2 mm以下，使之成為無害裂紋。另外，大量摻入粉煤灰可以提高水泥基體的粘結(jié)性能，增強(qiáng)其與原基材的粘結(jié)。

通過試驗(yàn)將水灰比定為0.4，試件做成40 mm×40 mm×160 mm的水泥膠砂抗折件，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7 d、28 d后，用電動(dòng)抗折試驗(yàn)機(jī)KZJ-5000型測量其抗折性能，用YAW-300B電液伺服壓力試驗(yàn)機(jī)測量其抗壓強(qiáng)度。

表1 膠砂坍落度及抗壓、抗折試驗(yàn)結(jié)果

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

由表1可見，隨著砂膠比的增加，膠砂的坍落度下降明顯。當(dāng)砂膠比變化范圍在1～3范圍內(nèi)，粉煤灰的摻量為膠凝材料的50%時(shí)，坍落度最大。考慮后期纖維的加入必然影響膠砂的坍落度，良好的流動(dòng)性是保證纖維分散的前提，為此，在各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)允許的條件下，粉煤灰的摻量越大越好。

隨著砂膠比的增加，膠砂7 d和28 d強(qiáng)度均呈現(xiàn)下降趨勢，這與混凝土的規(guī)律相同。粉煤灰摻量對(duì)膠砂7 d和28 d的影響很大。可見，粉煤灰的存在一定程度上影響了膠砂的早期強(qiáng)度和28 d強(qiáng)度。通過進(jìn)一步試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，60 d后粉煤灰的強(qiáng)度指標(biāo)與無粉煤灰的強(qiáng)度指標(biāo)無明顯差別，而90 d后的強(qiáng)度指標(biāo)高于無粉煤灰的膠砂強(qiáng)度。因此，需進(jìn)一步研究大粉煤灰摻量的膠砂的早期強(qiáng)度變化，使其強(qiáng)度和流動(dòng)度滿足要求。

注：通過預(yù)先試驗(yàn)及項(xiàng)目前期工作可知，若膠凝材料充足，可保證膠凝材料界面后于骨料發(fā)生破壞。砂膠比的變化對(duì)混凝土的強(qiáng)度影響有限，較大的影響流動(dòng)度和后面研究的纖維分散性。當(dāng)砂膠比為3時(shí)，粉煤灰的摻量50%，膠砂的坍落度為140 mm；砂膠比為1時(shí)，同樣的粉煤灰摻量，膠砂的坍落度為230 mm，這是本研究項(xiàng)目比較理想的混凝土流動(dòng)狀態(tài)。在本項(xiàng)目的研究參數(shù)范圍內(nèi)，砂膠比取1、2、3進(jìn)行研究，以便找出強(qiáng)度、纖維分散性、流動(dòng)度綜合指標(biāo)控制的最佳砂膠比，考慮試驗(yàn)室攪拌與現(xiàn)場攪拌的區(qū)別，在材料路面鋪設(shè)具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢的條件下，確定安全的砂膠比，為現(xiàn)場攪拌質(zhì)量留有一定安全余地。

3 早強(qiáng)水泥基體試驗(yàn)研究

研究發(fā)現(xiàn)，粉煤灰的摻量高，造成的膠砂的早期力學(xué)性能差，尤其是抗壓、抗折指標(biāo)，與薄層路面的指標(biāo)要求相差很大，為此，需要進(jìn)一步研究早強(qiáng)性能指標(biāo)的水泥基體。

適合硅酸鹽水泥基體的常見早強(qiáng)劑有硫酸鈉，甲酸鈣，以及氯化鈣、氯化鈉等，其中氯化物由于對(duì)鋼筋有一定腐蝕，甲酸鈣的價(jià)格較高。硫酸鈉的價(jià)格較低，但如果過量易造成返堿現(xiàn)象，早強(qiáng)效果也不明顯，其與醇類化合物復(fù)配，組成復(fù)合早強(qiáng)劑的使用，早強(qiáng)效果更好一些，可以避免返堿現(xiàn)象的出現(xiàn)。由于早強(qiáng)劑的加入，造成砂漿的凝結(jié)時(shí)間過短，不能滿足施工要求，為此引入價(jià)格較低的葡萄糖酸鈉來保證施工操作時(shí)間。當(dāng)早強(qiáng)劑含量范圍在膠凝材料的0.6%～1.0%之間時(shí)，緩凝劑的摻量應(yīng)為膠凝材料的0.05%～0.1%范圍內(nèi)。早強(qiáng)劑與緩凝劑含量使用主要考慮操作時(shí)間：初凝在2 h以上，保證運(yùn)輸時(shí)間，初凝到終凝在2 h左右，保證施工操作時(shí)間。早強(qiáng)劑含量過多容易造成后期強(qiáng)度下降，影響其它綜合性能，緩凝劑過多則失去了早強(qiáng)的研究目的。

表2 早強(qiáng)砂漿抗壓、抗折試驗(yàn)結(jié)果(鐵嶺)

為進(jìn)一步提高力學(xué)性能，加入一定量的減水劑，通過減小水灰比來提高砂漿基體的密實(shí)度，從而提高抗?jié)B、抗碳化以及操作性和力學(xué)性能指標(biāo)，減水劑的摻量取膠凝材料的0.6%～1.0%，減水率為20%?？紤]纖維界面的需要，增加了少量微硅粉，以提高纖維與水泥基體之間的握裹力，同時(shí)起到一定的保水作用。將上述組分?jǐn)嚢杈鶆?，稱其為優(yōu)化組分。優(yōu)化組分的摻量為膠凝材料的5%左右，水料比確定為0.15%。優(yōu)化組分的加入總體對(duì)砂漿流動(dòng)度有所改善，考慮下一步加入纖維，本次未對(duì)流動(dòng)度進(jìn)行測試。將上述優(yōu)化組分加入表1的配合比中，試驗(yàn)結(jié)果見表2將上述優(yōu)化組分加入表1的配合比中，試驗(yàn)結(jié)果見表2。

由表2可以看出，各個(gè)參數(shù)對(duì)性能指標(biāo)的影響總體規(guī)律與普通配合比的規(guī)律基本一致，優(yōu)化組分的加入大大提高了膠砂的早期強(qiáng)度。原因有三點(diǎn)：(1)減水劑和微硅粉的作用，使水灰比降低，基體密實(shí)度增強(qiáng)，提高了早期性能指標(biāo)；(2)早強(qiáng)組分促進(jìn)了水泥及粉煤灰的水化速度；(3)緩凝組分及醇類物質(zhì)的加入影響了水泥基體反應(yīng)的水化生成物，進(jìn)一步提高了密實(shí)度。

4 結(jié) 論

采用砂膠比1∶1，粉煤灰摻量50%，增強(qiáng)組分5%的水泥基體配合比，得到了基體相對(duì)密實(shí)的砂漿，為進(jìn)一步研究纖維對(duì)水泥基體的作用，奠定了良好的基礎(chǔ)。

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[3] 劉軍. 聚丙烯纖維混凝土技術(shù)應(yīng)用與研究進(jìn)展[J].交通世界(建養(yǎng)機(jī)械), 2007, (Z1): 96-97.

2017-01-23

王秀杰(1970-)，女，遼寧人，從事實(shí)驗(yàn)室工作。

U214

C

1008-3383(2017)05-0040-02