掺入钢纤维和聚丙烯纤维对活性粉末混凝土使用寿命的影响.pdf
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1、2 0 1 5 年 第 7期 (总 第 3 0 9 期) N u m b e r 7 i n 2 0 1 5 ( T o t a l No 3 0 9 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 原材料及辅助物料 M ATERI AL A ND ADM I NI CLE d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 5 0 7 0 1 8 掺入钢纤维 和聚丙烯 纤维对活性 粉末混凝 土使 用寿命 的影 响 曹霞。宋亚运。 金奇志。 李文龙,金凌志 ( 桂林理工大学,广西 桂林 5 4 1 0 0 4 ) 摘要: 对掺入两种不同纤维的
2、活性粉末混凝土在不同养护条件下的使用寿命进行了试验研究 , 分析掺不同纤维对活性粉末混 凝土使用寿命的影响。 试验结果表明: 经过湿热养护后活性粉末混凝土试块的使用寿命得到较大提高; 掺钢纤维使活性粉末混 凝土的寿命降低 , 且每掺入 1 的钢纤维, 活性粉末混凝土的寿命降低 5 一 1 0 ; 掺聚丙烯纤维能提高活性粉末混凝土的寿命 , 最 多能提高 1 5 , 聚丙烯纤维的掺量超过0 2 后 , 其对活性粉末混凝土寿命的提高作用不明显 ; 混合掺人两种纤维时 , 钢纤维对活 性粉末混凝土寿命的降低作用和聚丙烯纤维对活性粉末混凝土寿命的提升作用是相互叠加的。 关键词: 活性粉末混凝土 ; 聚
3、丙烯纤维 ; 钢纤维; 使用寿命 中图分类号: T U 5 2 8 0 4 1 文献标志码 : A 文章编号: 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 5 ) 0 7 0 0 7 1 0 4 I mp a c t o f mi x i n g s t e e l f i b e r a n d p ol y pr op y l e n e f i b e r i n t o r e a c t iv e p o wd e r c on c r e t e i n s e r v i c e l i f e C AO Xi a, S O NG Y a y u n, J I N Q i z
4、 h i , L I We n l o n g, ,t I NLi n g z h i ( G u i l i n U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y , G u i l i n 5 4 1 0 0 4 , C h i n a ) Abst r a c t: Th e r e a c tiv e p o wd e r c o n c r e t e s p e c i me n s mi x e d wi t h s t e e l fib e r a nd po l y p r o p y l e n e fi be r we r e t
5、e s t e d i n s e r v i c e l i f e u n d e r d i f - f e r e n t c u nng c o n di t i o n s a n d t h e i mp a c t o f mi x i ng d i f f e r e n t fibe r i n t o r e a c ti ve p o wd e r c on c r e t e i n s e r v i c e l i f e wa s a n a l y z e d Re s u l t s o f t h i s t e s t s h o w t h a t h
6、e a t c u r i ng c o n dit i o n C an s i g n i fic a n t l y e n h a n c e the s e r v i c e l i f e o f r e a c t i v e p owd e r c o n c r e t e s p e c i me n s M i x i n g s t e e l fi be r i n t o r e a c t i v e p o wd e r c o n c r e t e c a n r e du c e the s e rvi c e l i f e o f r e a c t
7、 i v e po wd e r c o n c r e t e, a n d e a c h 1 s t e e l fib e r mi x e d i n t o, the s e r v i c e l i f e o f the r e a c t i v e p o wd e r c o n c r e t e wi l l b e r e d u c e d b y 5 -1 0 Mi x i n g p o l y p r o p y l e n e fib e r i n t o r e a c t i v e p owd e r c o n c r e t e C an e
8、 n h a n c e the s e rvi c e l i f e o f r e a c t i v e p owd e r c o n c r e t e b y 1 5 a t mo s t W h e n the c o n t e n t o fp o l y p r o py l e ne fib e ri s mo r e tha n0 2 t h e e n h anc e me n t e f f e c t t o r e a c ti v e p o wd e r c o n c r e t e S l i f e wi l l b e n o t ob v i o
9、 u s Whe n the t wo k i n d s o f fib e r s b e e n mi x e d i n t o r e a c t i v e po wde r c o n c r e t e s p e c i me n s , the r e d u c e r o l e o f s t e e l fib e r s t o r e a c t i v e p o wd e r c o n c r e t es l i f e an d t h e e n h an c e r o l e o f p o l y p r o p y l e n e fib e
10、 r s t o r e a c t i v e po w d e r c o n c r e t es a r e s u p e r i mp os e d o n e a c h o the r Ke y wor ds: r e a c t i ve p o wd e r c on c r e t e; p o l y pr o py l e n e fib e r ; s t e e l fib e r ; s e r vi c e l i f e 0 引言 活性 粉 末 混 凝 土 ( R e a c t i v e P o w d e r C o n c r e t e , 简 称
11、 R P C) , 是 2 0世纪开发 出的超 高强度 、 高韧性 、 高耐久性 、 体积稳定性 良好 的新型材料 , 具有广 阔的工程应用前 景。 近年来 国内外学者对 R P C的耐久性进行 了大量 的研 究 , 取得 了丰硕 的成果。 S h a h e e n E h a b等 对 5 0 0 MP a 级 的活性粉末混凝土带裂缝和无裂缝试 件进行 了 3 0 0次 冻 融循环 , 试件并没有破 坏的迹象或者 表面剥 落 , 说明其耐 久性非常优异。 L i u J u a n h o n g等 采用氯离子渗透性 电 测仪测定 5 组 活性粉末混凝土试件 的氯离子扩散系数 , 其 中最
12、大值仅为 9 5 31 0 m s , 比普通混凝 土高 出一个 数量级。 杨吴生等 将活性粉末混凝土浸泡于人工海水 中, 发现 1 8 0 d 后其抗压强度和抗折强度都 略有提高, 并且 比相同条件下 自来水中浸泡的强度高 , 表明浯 生 粉末混凝土 在化学侵蚀作用下一定时间内强度并不会降低。 何峰等 研究了硫酸溶液和盐酸溶液对活性粉末混凝土强度的影响 , 研究结果表明, 随着浸泡时间的延长 , 活性粉末混凝土表现 出良好的抗硫酸侵蚀性能 。 目前针对掺纤维 R P C的耐久性 研究还 比较少 , 本次试验设计 了 1 6组不同纤维掺量 的 R P C 试块 , 通过建立 R P C氯离子(
13、 C 1 一 ) 侵蚀模型的方法, 分析掺 纤维对 R P C耐久性的影响, 并对 R P C的寿命做出预测。 1试 验概 况 混凝土的抗氯离子扩散性能是影 响混凝土使 用寿命 的重要因素 , 本试验的 c l 一 扩散系数测定方法采用 N E L 收稿 日期: 2 0 1 4 1 0 2 4 基 金项 目: 国家 自然科学基金项 目资助( 5 1 3 6 8 0 1 3 ) ; 广西岩土力学与工程重点实验室项 目( 1 1 一C X一0 4) ; 广 西矿冶与环境科 学实验 中心资助 项 目 ( K H 2 0 1 3 Z D 0 0 7) 71 学兔兔 w w w .x u e t u t
14、 u .c o m 法 , 它是将混凝土进行饱盐 , 使之成为线性元件 , 然后用 方程 确定混凝土中的 c 1 一 扩散系数 。 该方法对不同性 能 和不同种类的混凝土都适用, 可灵敏反映 R P C渗透性的 细微变化, 包括纤维掺量的变化、 养护措施的改变等对 R P C的 c l 一 扩散性能的影响。 1 1 配合 比 本次试验所用 R P C的配合 比如表 1 , 掺人钢纤维和聚 丙烯纤维的比例如表 2 。 表 1 活 性粉末 混凝 土配合 比 水泥 石英砂 硅灰 硅微粉石英粉 水 减水剂 Q : 2 Q : Q : Q : Q : 垫 竺 : 注 : 各组分含量均为质量分数。 1 2
15、 试块制作及养护 按表 1 、 2的配合 比制作 试验试 块 , 试 块 的尺寸 为 西 1 0 0 i n r n 5 0 m m 的圆柱形 , 分为 l 6 组 , 每组 3个 , 共4 8 个 试块 。 试块制作成型2 4 h 后拆模 , 随后将试块分别采用 表2 R P C试块中的钢纤维和聚丙烯纤维掺量 试件编号 A 1 B 1 B 2 B 3 c l C 2 C 3 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 D 8 D 9 聚丙烯纤维0 0 0 0 0 1 0 2 0 3 0 1 0 2 O 3 0 1 0 2 0 3 0 1 0 2 0 3 注: 各纤维掺量为体积百分
16、率。 3 种不同的养护条件, 分别是: ( 1 ) 标准养护, 温度为常温, 养护 2 8 d ; ( 2 ) 4 5 o c水热养护7 2 h 后, 移到标准养护箱养护 2 5 d ; ( 3 ) 7 5水热养护7 2 h后, 移到标准养护箱养护2 5 d 。 1 3试验 结果 试验数据如表 3 。 表 3 R P C试件 c l 一 扩散系数 注 : 每组试件都分别进行 了3种养护方案 , 故每组试件得到 3 组数据。 2 R P C寿命预测模型 2 1 R P C抗氯离子( C 1 一 ) 侵蚀模型建立 对于准确的预测 出 R P C寿命年限和耐久性能 , c 1 一 侵 蚀模型 的创建
17、是至关重要 的。 F i c k 第二定律是通过固定浓 度下a一 的作用深度, 采用高斯误差函数 e r f 计算出c l 的 作用时间的一 种被广泛认 可 的计算 R P C寿命 的模 型。 由 于 R P C受到 c l 一 侵入的各种前提条件的影响 , 使得这个计 算方法还有很多可 以完善 的地方。 为了在计算 R P C的寿 命年限时得到更加贴合实际的结果, 试验考虑了不同养护 措施对 R P C受 c 1 一 侵入程度的影响。 F i c k第二定律的线 性 、 平面 、 空间表达式如式 ( 1 ) 、 ( 2 ) 、 ( 3 ) 。 7 2 一Oc:D r 1) O c I D (
18、 等+ ) ( 2 ) a f d a V 、 O a c f - D ( 等+ 堡O y 2 + O z z ) ( 3 ) a f a 、 式中 : Da一 扩散系数 , m 2 s ; c 混凝土中对应空间位置处 c l 一 的浓度 ; x , Y , z 空间坐标 ; f 时间单位 。 使用 F i c k第二定律的前提为 : ( 1 ) R P C试件被视为一个整体稳定统一的物质 ; ( 2 ) C 1 一 与 R P C材料没有化学反应 ; ( 3 ) 测得 R P C的c l 一 扩散系数D为一个定值。 在实际情况 中 R P C的表面会直接与 C 1 一 接触 , 所 以采 用
19、线性的 F i c k第二定律 。 前提 条件 为 : : 0 , t 0 , C= c , 初始条件为 : t = 0 , 0 , C= 0无 限远 处边界条 件为 : C= 0 , 一。 。, t = t 时, 式( 1 ) 可解得 : c= c 。 1 一 e r f ( ) ( 4 ) 2 Dt C 是 R P C与 c l 一 直接接触面的 c l 一 含量, e r r ( x ) 是误 差函数 。 e r f ( “ )= I e d t ( 5 ) 由此 , 可 知 只要能 确定 扩散 系数 D、 混 凝 土表 面 的 c l 浓度 C 。 , 就能得到某时间的 R P C不
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