纤维对水工混凝土抗渗性能的影响研究.pdf
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1、第 1 1 卷O 2 期 2 0 J 3年 6月 南水北调与 水利 科技 S o u t h t o - N o r t h Wa t e r T r a n s f e r s a n d Wa t e r S d e n c e & T e c h n o l o g y Vo 1 1 1 No 0 2 J u n 2 0 1 3 纤维对水工混凝 土抗渗性 能的影响研究 张昀保 , 徐贵荣 , 张心欣 , 王 蕾 ( 1 河北省水利科学研究院, 石家庄 0 5 0 0 5 7 ; 2 河北省石津灌区管理局, 石家庄 0 5 0 0 5 1 ) 摘要: 通过物理试验研究了单独掺加不同掺量聚丙
2、烯纤维和钢纤维对水工混凝土抗渗性能的影响。试验结果表明: 在一定掺量范围内, 聚丙烯纤维混凝土和钢纤维混凝土的抗渗性能均优于基准混凝土; 聚丙烯纤维对水工混凝土抗 渗性能的提高较为显著; 当聚丙烯纤维的掺量为 1 k g ma 时, 对水工混凝土抗渗性能改善效果最好, 经过 2 4 h持续 加压 1 2 MP a 后渗透高度仅为 1 1 c m, 相对渗透系数为 5 6 2 1 0 c m h 。 关键 词 : 水工 昆 凝 土 ; 抗渗性能 ; 钢纤维 ; 聚丙烯纤维 中图分类号: T U5 2 8 文献标识码: A 文章编号: 1 6 7 2 1 6 8 3 ( 2 0 1 3 ) 0 0
3、 2 0 0 9 0 0 3 Ef f e c t s St u dy o f Fi b e r s o n I mpe r me a bi l i t y o f Hy d r a ul i c Co n c r e t e Z H ANG Yu n - b a o , XU Gu i r o n g , ZHANG Xi n - x i n , W ANG Le i ( 1 He Pr o v i n c i a l Ac a d e my o fWa t e rR e s o u r c e s , S h ij i a z h u a n g 0 5 0 0 5 7 , C h i n
4、 a: 2 T h e Ad mi n i s t r a t i v e Bu r e a u o f t h e S h i J i n I r r i g a t i o n Di s t r i c t o f He b e i Pr o v i n c e , S h i j i a z h u a n g 0 5 0 0 5 1 , Ch i n a ) Ab s t r a c t : Th e p hy s i c s e xp e r i me n t a l r e s e a r c h i s c a r r i e d o ut a i mi n g a t dif
5、f e r e n t c o n t e nt s o f p o l y p r o p y | e ne f i b e r s a n d s t e e l f i b e r s o n imp e r me a bi l i t y o f h y d r a u l i c c o nc r e t e Th e r e s u l t s s h o w t h a t t h e i mp e r me a bi l i t y o f t wo - t y p e f ibe r s c o n c r e t e wa s b e t t e r t h a n o r
6、 d i n a r y c o n c r e t e i n a c e r t a i n d o s a g e r a n g e Th e i mp r o v e me n t o f p o l y p r o p y l e n e f i b e r s o n i mp e r me a b i l i t y o f h y d r a u l i c c o n c r e t e i s mo r e n o t a b l e Ad d i n g 1 k g m。 p o l y p r o p y l e n e f i b e r s c o u l d a
7、 c h i e v e t h e b e s t i mpr o v i n g e f f e c t o f imp e rm e a bi l i t y o f hy d r a u l i c c o n c r e t e ,a f t e r 2 4 h o ur s o f c o n t i n u o u s p r e s s u r e 1 2 MPa t h e p e n e t r a t i o n h e i g h t w a s o f o n l y 1 1 c m。t h e r e l a t i v e p e rm e a b i l i t
8、 y c o e f f i c i e n t wa s 5 6 2 1 0 一c m h Ke y wo r d s : h y d r a u l i c c o n c r e t e ; i mp e rm e a b i l i t y ; s t e e l f i b e r s ; p o l y p r o p y l e ne f i b e r s 水利工程建设需要大量的建筑材料, 其中对普通混凝土 的需求量最大, 在各种类型发电、 泄洪、 输水、 挡水等水利水 电工程建筑物的主体结构材料中广泛应用混凝土。然而, 在 我国华北、 西北和东北等寒冷和严寒地区, 由于水利水
9、电工 程枢纽建筑物与水长期直接接触, 所以对水利水电工程所用 的混凝土抵抗压力水渗透的能力有严格要求。纤维是一种 新型建筑材料, 在我国部分水利水电工程建设中, 已经得到 一 定的应用 , 在混凝土结构工程 中加入适量的纤维材料, 可 以对基体混凝土起到阻裂和增韧的作用。随着我国新一轮 水利水电工程建设的大规模投入, 不同种类的纤维在水利水 电工程混凝土中的应用备受关注_ 1 _ 3 。已有相关研究表明, 钢纤维对混凝土的抗渗防裂效果较好, 但其制造成本较高, 价格较贵, 直接提高了工程成本。而最新研制出的聚丙烯、 聚乙烯醇等新型混凝土增强纤维属于合成纤维类, 这类纤维 价格较低 , 但相对于
10、钢纤维, 合成纤维的弹性模量等强度指 标也有所降低 。 。本文通过进行混凝土抗水渗透试验, 探 究不同掺量的聚丙烯纤维和钢纤维对混凝土抗渗性能的影 响, 以期为新型合成纤维在水利水电工程中的应用提供技术 一E的支持 。 1 试验方法 1 1 试验原材料 水泥采用河北省奎 山水 泥集 团公 司生 产 的 P O 4 2 5 级水泥, 其主要物理实验性能见表 l 。粉煤灰采用石家庄裕 华热电厂生产的 I级粉煤灰, 其主要化学成分见表 2 。细集 料采用河砂, 表观密度 2 7 1 7 k g ms , 细度模数 2 7 2 , 属于中 砂。粗集料采用碎石, 粒径 5 4 O n l r n , 连
11、续级配碎石, 表观 密度 2 6 8 5 k g ms , 压碎指标 8 7 。外加剂采用聚羧酸系高 效减水剂。纤维采用聚丙烯纤维( P P F ) 和钢纤维( S F ) , 两类 纤维的主要物理性能指标见表 3 。 1 2试验 配合 比 根据理论计算公式同时结合实际工程经验, 所采用的试 验配合比见表 4 。其中, 0组为基准混凝土组( 未掺加纤维) , 聚丙烯纤维( P P F ) 和钢纤维( S F ) 分别按三种不同掺量以外 掺的方式掺入基准混凝土。 1 3试验 测试 方法 混凝土的抗渗性能是指混凝土材料抵抗压力水渗透的 能力, 它是决定混凝土耐久性最基本的因素。参照 S L 3 5
12、 2 一 收稿 日期 : 2 0 1 3 0 4 0 7 修 回日期 : 2 0 1 3 0 4 2 7 作者简介 : 张昀保( 1 9 7 8) , 男 , 河北故城人 , 工程师 , 主要从事工程质量检测及大坝安全监测方 面的研究 。E - ma i l : 9 4 7 4 2 0 1 q q c o m 9 0 试 薪鞠 m H 嘲 8 麟 张昀保等 纤维对水工混凝土抗渗性能的影响研究 种类 长度 m m 直径 m 长径比 抗拉强度 MP a 弹性模量 MP a 极限拉伸( ) 密度 ( g c r n -。 ) 表 4 试验配合比 k g m3 2 0 0 6 水工混凝土试验规程 中规
13、定的混凝土相对渗透性试 验方法, 测定混凝土在恒定水压下的渗水高度, 计算相对渗 透性系数, 比较不同混凝土的抗渗性 。 抗渗试验试件采用 6 个尺寸为 1 8 0 ( 1 7 5 ) mm1 5 0 n l r f l 的圆台形试件, 将每组 6 个抗渗试件安装在混凝土抗渗试验 仪上, 将抗渗试验仪水压力一次加到 1 2 MP a , 同时开始记 录时间( 准确至mi n ) 。在此压力下恒定 2 4 h , 然后降压, 从试 模中取出试件。在试件两端面直径处, 按平行方向各放一根 钢垫条, 用压力机将试件劈开。将劈开面的底边 1 0等分, 在 各等分点处量出渗水高度( 试件劈开后 , 过
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