碳纤维混凝土抗渗性能研究.pdf
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1、第 2 5卷 2 01 0拄 第 6期 1 2月 山 东 建 筑 大 学 学 报 J O URNAL OF S HANDO NG J I AN ZHU UNI VE RS I T Y V0 1 25 No 6 De c 2 01 0 文章编号 : 1 6 7 3 7 6 4 4 ( 2 0 1 0 ) 0 6 0 5 9 9 0 3 碳纤维混凝 土抗渗性能研究 闫忠 明 ( 山东大学 新 区建设 管理 办公室 , 山东 济南 2 5 0 1 0 0 ) 摘要: 分析了影响混凝土抗渗性能的各种因素, 为验证碳纤维能提高混凝土的抗渗性能, 通过制备碳纤维混凝 土抗渗试件 , 并对试件施加水压力 ,
2、 研究影响抗渗的各种因素及其影响规律, 得出了当碳纤维掺量达到 0 6 时 , 混凝土抗渗性 能提高最显著 , 碳纤维长度为 1 0 mm时 , 混凝土抗渗性能最好 , 当纤维掺量低 于 0 2 时 , 水灰 比对混凝土的抗渗性能影响较明显, 当纤维掺量超过 0 2 时, 水灰比对混凝土的抗渗性能影响较小。 关键词 : 碳纤维 ; 混凝 ; 抗 渗性 能 中图分类号 : T U 5 0 2 文献标识码 : A Re s e a r c h o n t he e ffe c t s o f a n t i - pe r me a bi l i t y o f c a r bo n fibr e
3、c o n c r e t e YAN Zh o n g - mi n g (N e w C a m p u s C o n s t r u c t i o n a n d M i n i s t r a t i o n O f f i c e , S h a n d o n g U n i v e r s i t y , J i n a n 2 5 0 1 0 0, C h i n a ) Ab s t r a c t : Thi s p a p e r a na l y z e s v a rio u s f a c t o r s wh i c h i mp a c t t h e i
4、mp e r me a b i l i t y o f c o n c r e t e Th r o u g h t h e p r e p a r a t i o n o f c a r b o n fib e r r e i n f o r c e d c o n c r e t e s p e c i me n s a n d t h e e x e i o n o f wa t e r p r e s s u r e o n t h e s e s p e c i me n s ,i t i s p r o v e d t h a t c a r b o n fib e r c a n
5、 i mp r o v e t he i mp e r me a b i l i t y o f c o n c r e t e W h e n t h e c a r b o n fib e r c o n t e n t r e a c h e s 0 6 t h e i mp e r me a b i l i t y o f c o n c r e t e i mp r o v e s mo s t s i g n i fic a n t l yW h e n t h e c a r b o n fib e r l e n g t h i s 1 0mm ,t h e i mp e r
6、me a b i l i t y o f c o n c r e t e i s b e s t W h e n t h e fi be r c o n t e n t i s l e s s t h a n 0 2 t he wa t e r - c e me n t r a t i o i n f l u e n c e s t h e c o n c r e t e i mp e r me a b i l i t y mo r e s i g n i fic a n t l yW h e n t h e fib e r c o n t e n t i s mo r e t h a n 0
7、 2 t h e wa t e r c e me n t r a t i o h a s l e s s i n f l u e n c e o n t h e c o n c r e t e i mp e r me a b i l i t y Ke y wo r d s: c a r b o n fi br e;c o n c r e t e;a n t i p e rm e a b i l i t y 0 引言 2 0世纪 3 0年代 , 人们开始关注混凝土 的抗渗 性能 , 到 2 0世纪 8 0年代 , 人们又重新对混凝土抗渗 性能产生兴趣 , 通过对合成纤维 以及膨胀剂在混凝 土硬化
8、过程中对收缩开裂的影响进行研究 , 证 明纤 维与膨胀剂改善了混凝土的多种性能, 纤维能够对 膨胀产生很大的内部限制 , 抑制硬化期间混凝土的 收缩裂纹 , 使得混凝土更加致密 , 从而极大地改进抗 渗性能 J 。在本论文 中, 对混凝土抗渗性 问题 的 研究主要是在材料层次展开, 即对碳纤维混凝土在 静水压力下抗渗性能等方面进行研究。碳纤维混凝 土具有优良的力学性能、 耐 自然温差性能及抗渗性 能 , 在强碱环境下具有稳定的化学特性 、 持久的机械 强度和尺寸稳定性 , 多次实验也说 明碳纤维 的存在 可以有效的防止和延缓渗水 、 潮湿气体和氯化物有 害物质对混凝土的侵蚀 , 从 而能提高建
9、筑物 的耐久 性 。 收稿 E t 期 : 2 0 1 01 02 2 作者简介 : 闫忠明( 1 9 7 3一) 男 , 山东济南人 , 工程师 , 硕士, 主要从事建筑结构研究 E m a i l : g a n z h e n g mi n g s d u e d u c n 6 0 0 山 东 建 筑 大 学 学 报 1 影响混凝土渗透性的因素 1 1 水灰比 由于施工 因素 , 混凝土中加水量常常过多 , 水泥 水化时留下较多毛细孔 , 超量的水在混凝土内部也 留下孔隙, 降低了混凝土的密实度 , 增加了孑 L 隙率和 渗透性 。 1 2 集 料 随着集料掺量的增加, 界面区对混凝土
10、渗透性 的影响加大 , 而集料吸收了浆的部分水 , 导致浆体本 身渗透性降低。 I 3 掺合料 掺合料( 火 山灰 、 粉煤灰 、 矿渣 ) 能使混凝土浆 体结构得到改善 , 水灰产物填充孔隙, 孔隙率降低 , 孔径细化, 连通性被阻断, 从而降低渗透性 。 1 4 孔 结构 影响混凝土强度的因素都可能影响到混凝土的 渗透性 , 两者之间有一定的联系, 因为混凝土的渗透 性与连通 的孔隙有关 , 而抗压强度是受总的孔 隙率 控制, 大孑 L 对渗透性的影响比小孑 L 更为重要。 1 5混凝 土 制作工 艺 混凝土拌和过程 中的材料投放顺序 、 加水量 、 搅 拌时间等环节及施工 中振捣过度或不
11、足会影响其抗 渗性 ; 养护时间越长 , 渗透性越小; 龄期增长 , 水泥浆 1 6 环境条件 环境因素如相对湿度、 温度和大气 中 C O : 也显 著影响混凝土的渗透性 。为了降低环境对混凝土渗 透性的影响 , 首先要减少混凝土对腐蚀性介质 的易 感成分 , 提高 自身的密实度 ; 另外可在混凝土表面涂 刷保护层。 以上几 条是影响混凝土渗透性的重要因素, 而 碳纤维作为一种新 型的材料 , 掺入混凝 土中会大大 改善其抗渗性能。下面就通过实验观察各种因素的 影响 , 同时验证碳纤维的掺加如何提高了混凝土抗 渗性能。 2 碳纤维混凝土抗渗实验 2 1实验 目的 通过制备碳纤维混凝土抗渗试件
12、 , 并对试件施 加水压力 , 研究影响抗渗的各种因素及其影响规律。 2 2实验原 材料及 配 合 比 2 2 1原材料 碳纤维 : 短切 的 P A N基碳纤维 ; 水泥: P 0 3 2 5 R 普通硅酸盐水泥 ; 石子 : 碎石 , 颗粒 直径 1 6 ra m; 砂 子 , 颗粒直径 9 5 mm; 分散剂 : 甲基纤维素 ; 硅粉 ; 减水剂。碳纤维的主要性能指标见表 1 。 2 2 2 配合 比 碳纤维混凝土的配合比如下表 2所示 , 对 比实 体水化程度增加, 浆体孔隙率减少 , 渗透能力降低 。 验根据不 同的要求掺入不同量的碳纤维。 表 1 P A N基碳纤维 的基本技术指标
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