黑色鋼纖維混凝土的性能研究及應(yīng)用

高永恒 王燕

摘? ? 要： 通過多種早強(qiáng)水泥、染色材料、鋼纖維增強(qiáng)材料的優(yōu)選復(fù)合實(shí)驗(yàn)，配制出一種黑色鋼纖維混凝土，使其在應(yīng)用過程中既能滿足早強(qiáng)性能，也能夠縮短硬化時(shí)間，達(dá)到快速修復(fù)檢查井周邊路面的性能。

關(guān)鍵詞：黑色鋼纖維混凝土;配比;路用性能

1? 引言

本文主要研究黑色鋼纖維混凝土在應(yīng)用于檢查井周邊修復(fù)時(shí)各應(yīng)用參數(shù)對(duì)黑色鋼纖維混凝土工作性的影響。在統(tǒng)計(jì)分析了檢查井沉降變形的原因和機(jī)理后，在普通混凝土中加入鋼纖維、硅灰、鐵黑和外加劑，按照一定的比例進(jìn)行適配，選擇出最優(yōu)的配合比，進(jìn)行強(qiáng)度和時(shí)間關(guān)系的研究。

2? 實(shí)驗(yàn)原料、儀器設(shè)備及方法

2.1? 試驗(yàn)原料

鋁酸鹽水泥、細(xì)度模數(shù)為3.0的天然河砂、粒徑范圍為5mm～10mm連續(xù)級(jí)配的石灰?guī)r碎石、鋼纖維、聚羧酸高效減水劑、自來(lái)水、鐵黑粉和硅灰。

2.2? 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備

磅秤、量筒、臺(tái)秤、振動(dòng)臺(tái)、抗折實(shí)驗(yàn)機(jī)、抗壓實(shí)驗(yàn)機(jī)、膠砂攪拌機(jī)、稠度儀、坍落度筒、木尺，鋼尺等

3? 試驗(yàn)結(jié)果及分析討論

3.1? 原材料用量對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響

根據(jù)施工工期要求選擇不同的水泥及減水劑配制出3d、1d、12h等不同齡期開放交通的早強(qiáng)型混凝土。

參照GB/T 50107—2010《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)黑色鋼纖維混凝土進(jìn)行強(qiáng)度的測(cè)定。

由表2可以看出摻入纖維、硅灰和鐵黑后按照試驗(yàn)比率進(jìn)行配制的混凝土早期強(qiáng)度較高，強(qiáng)度增加也較快，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了普通混凝土的早期強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度在10h～3天這個(gè)時(shí)間段強(qiáng)度增加的比較平穩(wěn)，而抗折強(qiáng)度在前期增加的速率比后期快。這在市政道路的應(yīng)用方面將起到非常重要的作用。市政道路檢查井維修時(shí)由于受各種不良因素的影響需要使用這種早強(qiáng)混凝土才能有利于快速開放交通。

3.2? 黑色鋼纖維混凝土的早強(qiáng)性能

城市道路機(jī)動(dòng)車道上常用的檢查井井蓋為球墨鑄鐵井蓋，其彈模約210GPa，而瀝青混凝土彈模約1.2 GPa～1.6 GPa，二者之間相差百倍，二種材料間出現(xiàn)不協(xié)調(diào)變形，這是檢查井周邊病害另一原因。因此，選擇摻入纖維以改善混凝土的彈性模量，使其彈模處于瀝青混凝土和球墨鑄鐵之間，能夠?qū)崿F(xiàn)二者間的良好過渡。表3為不同纖維摻量混凝土配比，圖1為其抗折及抗壓強(qiáng)度。

由圖1試驗(yàn)結(jié)果可以看出：隨著鋼纖維摻量的增加，混凝土的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度也都會(huì)隨之增加，但是當(dāng)其質(zhì)量摻量達(dá)到78 kg/m3時(shí)，混凝土強(qiáng)度低于摻量為59kg/m3的混凝土強(qiáng)度。且摻量達(dá)到59 kg/m3時(shí)黑色鋼纖維混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)幅度較低，主要是因?yàn)楫?dāng)鋼纖維摻量過大時(shí)，攪拌過程中鋼纖維成團(tuán)，導(dǎo)致鋼纖維與骨料與水泥基體之間的膠結(jié)困難，降低了混凝土的抗折強(qiáng)度。綜合看來(lái)鋼纖維最佳摻量為39kg/m3，有較好的強(qiáng)度增長(zhǎng)效果，且經(jīng)濟(jì)性較好。聚丙烯纖維的摻入可在一定程度上提高混凝土的抗折強(qiáng)度，但對(duì)其抗壓強(qiáng)度則無(wú)明顯增長(zhǎng)，主要因?yàn)榫郾├w維需水量大，且拌制困難，必須通過增加用水量以達(dá)到較好的工作性，導(dǎo)致其抗壓強(qiáng)度比基準(zhǔn)混凝土有所降低，當(dāng)聚丙烯纖維摻量達(dá)到6 kg/m3時(shí)，與低摻量相同水灰比條件下混凝土無(wú)法成型。配比10#結(jié)果也可看出鋼纖維與聚丙烯纖維復(fù)摻效果要優(yōu)于聚丙烯纖維單摻作用，但始終達(dá)不到鋼纖維單摻作用效果。

4? 結(jié)論

結(jié)合混凝土路面的有關(guān)特點(diǎn)對(duì)黑色鋼纖維混凝土制作的原材料進(jìn)行了優(yōu)選，摻入纖維、硅灰和鐵黑后按照試驗(yàn)比率進(jìn)行配制的混凝土早期強(qiáng)度較高，強(qiáng)度增加也較快，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了普通混凝土的早期強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度在10h～3天這個(gè)時(shí)間段強(qiáng)度增加的比較平穩(wěn)，而抗折強(qiáng)度在前期增加的速率比后期快。通過試驗(yàn)對(duì)比分析，綜合各方面的考慮鋼纖維摻量為39 kg/m3，混凝土的強(qiáng)度達(dá)到最好的效果。

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