高性能道面混凝土抗裂性研究.pdf
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1、2 3 2 四川建筑科学研究 S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 第 3 8卷第 6期 2 0 1 2年 1 2月 高性能道面混凝土抗裂性研究 朱仁兴, 郝志辉, 许永坤 ( 空军第一空防工程处, 北京1 0 0 0 8 9 ) 摘要: 针对目前机场道面采用高强混凝土铺筑后仍然出现早期裂缝的现象, 为找到既能大幅度减少混凝土早期 开裂又能满足高强要求的混凝土材料, 采用在普通混凝土中掺纤维或粉煤灰以及纤维与粉煤灰双掺的技术路线 , 研究配制高抗裂的高性能道面混凝土, 采用平板法对其早期抗裂性进行试验研究。试验结果表明: 单掺粉煤灰或 聚丙烯纤
2、维的道面混凝土, 早期抗裂性显著提高, 尤其是纤维与粉煤灰复合产生了“ 1 +1 2 ” 的超叠加综合效应 , 更能够全面提高道面混凝土的早期抗裂性。 关键词: 道面混凝土 ; 抗裂性; 聚丙烯纤维; 粉煤灰 中图分类号: T U 5 2 8 5 7 文献标识码: B 文章编号: 1 0 0 81 9 3 3 ( 2 0 1 2 ) 0 6 2 3 2 0 3 0 引 言 1 试验用材料及 配合 比与试验 方法 混凝土道面板的早期开裂已成为机场工程中的 多发病, 尤其是气候干燥、 温差大的地区更常见。近 几年, 机场工程普遍开始采用高强混凝土铺筑道 面 。但研究资料显示 lL 2 引: 与普通
3、 昆凝土相 比, 高 强? 昆 凝土硬化后早期 的体积变形较大 , 更易 出现早 期开裂现象。高强混凝土出现裂缝 的时间大部分在 开始的几天内, 有的甚至几小时就出现明显的裂纹。 早期裂缝的出现, 其危害表现在三个方面, 一是荷载 作用后引起裂缝 的继续发展 和板块 设计尺寸的改 变 , 加剧应力的重分布 , 产生新的裂缝( 又称后期裂 缝 ) , 降低道面承载力 ; 二是为地表水的渗入基层和 土基提供通道 , 降低基层和土基 的强度和稳定性 , 加 速道面板体破坏和其它病害的产生, 为道面的抗渗 性、 抗冻性、 抗腐蚀性等一系列耐久性问题的出现留 下隐患; 三是在环境和外力的双重作用下 ,
4、混凝土结 构过早发生破坏 , 道面极易出现碎裂甚 至断板等现 象 , 使道面使用寿命 大大降低。如果不能很好的解 决混凝土道面板 的早期 开裂 问题 , 就必然要花费巨 额的维修和重建费用 , 而且严重影 响我军部队的正 常飞行训练。因此, 研究具有高抗裂性的高性能道 面混凝土, 防止早期裂缝的发生 , 提高道面的体积稳 定性和耐久性, 延长道面的设计和使用寿命 , 具有重 大的军事、 经济意义 。 收稿 日期: 2 0 1 1 - 0 7 1 2 作者简 介: 朱仁兴 ( 1 9 6 8一) , 男 , 工程 师 , 主要 从事机 场建筑工程 研 究。 E ma i l : 1 3 8 01
5、 2 5 6 0 2 0 1 3 9 C O r n 1 1 试验 用材料 1 ) 水泥 : 4 2 5 R P0水泥, 2 8 d抗折强度 8 8 MP a , 抗压强度 4 8 8 MP a , 密度 3 1 0 k g c m 。 2 ) 粉煤灰 : I级粉煤灰 , 密度 2 4 9 k g l , 4 5 l x m 筛余量 2 , 需水量比 8 9 , 烧失量 3 4 。 3 ) 纤维 : 聚丙烯纤维 , 密度 0 9 k g c m 。 , 纤维长 度为 1 2 m m与 1 9 m m两种。 4 ) 砂子 : 河砂 , 细度模数 2 7 3 , 含泥量 1 O , 密 度 2 6
6、 3 k g c m , 堆积密度 1 5 0 0 k g m 。 5 ) 石子 : 石灰岩碎石 , 5 2 0 mm和 2 O一 4 0 m m 两级配 , 密度 2 7 0 k g c m , 堆积密度 1 6 7 0 k g m 。 1 2混凝土配合比 依据机场道面混凝土配合 比设计技术标准 J , 通过原材料选择和水泥用量、 砂率、 石子级配、 粉煤 灰掺量、 纤维掺量的优选 j , 最终确定了普通道面 混凝土( P 、 P ) 、 掺粉煤灰道面 昆凝土 ( F 、 F ) 、 掺 聚丙烯纤维道 面混凝土 ( X X : ) 、 聚丙烯纤维与粉 煤灰复合的道面混凝土( X F ) 等
7、4种类 型的道 面混 凝土和相应 的混凝土配合 比, 并 制作 了尺寸为 1 5 0 m m x 1 5 0 m m x 6 0 0 m m 的抗折试 件。这些试件 经 过 2 8天的标准养护后 , 对其进行 了抗折强度和抗压 强度检测。 4种类型 昆 凝土的配合比、 和易性( 维勃 稠度 ) , 抗折强度 ) 与抗压强度( ) 试验结果见 表 1 。 从表 1可以看出, 研究配制的 4种类型道 面混 凝土的抗折强度等级都在 5 0 MP a以上 , 均满足当 前我军机场道面混凝土较高抗折强度等级 的设计要 求, 本文在此基础上进行抗裂陛能对 比试验。 2 0 1 2 N o 6 朱仁兴 ,
8、等: 高性能道面混凝土抗裂性研究 2 3 3 1 3抗裂试验方法 经过分析研究 剖, 本文采用平板法并在底部放 置弯起 的波浪形薄铁板加以约束的方法来进行抗裂 性试验研究( 图 1 ) 。此法最大的优点是能较为明显 地反映出混凝土裂缝 随龄期 的发展变化 , 而且简单 易操作 。另外 , 机场道面是大面积露天铺筑的 , 采用 平板法能更接近现场的施工情况, 更准确地体现混 凝土的变形特点 , 更鲜明地体 现材料抗裂性能的好 坏。平板试模尺寸为 5 6 0 mm 4 6 5 mm1 0 0 mm。 高温试验环境温度为 3 8 1 c C, 相对湿度为 4 0 左右 , 常温试验环境温度为 1 8
9、 2 0 , 相对湿度 为 6 0 左右 , 电风扇直接吹表面 , 风速为 5 m s 。观 测方法是用 5 O倍读数显微镜跟踪观测 , 开始 时 5分 钟一次 , 有裂缝时 1 0分钟一 次 ( 终凝前 ) 。记 录初 裂时间( 从加水搅拌开始计 时) 、 裂缝尺寸 ( 终凝 时 最大裂缝宽度、 最长裂缝长度) 、 裂缝数量( 终凝时 裂缝总长度以及长度在 5 m m以上的条数) 。高温 观测 3 h , 常温观测 1 2 h 。 正视 图 图 1 平板法试验装置示意 2 试验 结果与分析 2 1 试验结果 高温与常温条件下 4种类型混凝土的裂缝观测 结果见表 2 。 表 2 高 常温条件下
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