纤维膨胀剂混凝土抗干缩性能试验研究.pdf
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1、浙江建筑 , 第 2 9卷, 第 l 0期 , 2 0 1 2年 1 0月 Z h e j i a n g C o n s t r u c t i o n,Vo 1 2 9,No 1 0,Oc t 2 0 1 2 纤维膨胀剂混凝土抗干缩性能试 验研究 E x p e r i me n t a l s t u d y o f f i b e r e x p a n s i v e a g e n t on c on c r e t e n on s h r i n k p er f or man c e 蒋 辉。 , 杨 紫浩 , 史美生 J I A NG Hu i ,Y A NG Zi h a
2、 o ,S H I Me i - s h e n g ( 1 杭州市市政公用建设开发公 司, 浙 江 杭州 3 1 0 0 0 9; 2 浙 江工业大学 建筑工程学 院, 浙江 杭州 3 1 0 0 3 2 ) 摘要 : 介绍 了聚丙烯 ( p o l y p r o p y l e n e ) 纤维 ( 又称 P P纤维 ) 与膨胀剂对混凝土的抗裂作用 , 对 已实施 工程的试验成果进行 了分 析 , 并对加或不加纤维 的膨胀砂浆的性能进行了比较 , 认 为加适量纤维 和膨 胀剂对混凝土 的抗裂 比较 有利 , 但不 能过高估计 纤维 的抗干裂作用。 关键词 : 聚丙烯纤维 ( P P纤维)
3、 ; 膨胀剂 ; 抗裂 中圈分类号 : T U 5 2 8 5 7 2 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 83 7 0 7 ( 2 0 1 2 ) 1 0 0 0 5 2一 O 4 1 目前膨胀混凝土研究和应用现状 近 2 0多年来 , 为防止混凝土干缩裂缝 的发生 , 我国在大量的工程建设中广泛使用了混凝土中加入 膨胀剂的膨胀混凝土 ( 即补偿 收缩混凝 土) 。国家 为此制定了外加剂规范 混凝 土膨胀剂应用技术规 范( G B J 5 0 1 1 9 2 O 0 3 ) , 其 中包括了膨胀混凝土的 设计 、 施 工 以及 材料 要 求 。 目前 , 对膨 胀 混 凝 土 ,
4、国 内存在某些不 同的观点 : ( 1 ) 认为膨胀剂能解决混凝土 的干缩裂缝 , 但 在 早期 塑性 阶段 不能克 服 塑性裂缝 。如湖北 丹江 口 支墩坝 , 在第一期施工混凝 土时 出现 了大量 裂缝 。 为改善混凝土的性能, 在第二期 的水泥中使用 了含 有 M g O的混凝 土, 此外 , 加强 了温度差的控制, 使裂 缝大 大减少 。 ( 2 ) 国内一些学者对膨胀混凝土持怀疑态度 , 认为其后期还在收缩。膨胀混凝土不能克服施工时 混凝土温度的突变 。如三峡大坝工程在第一期混凝 土浇筑时( 冬季) 未做好温控 , 出现了大量裂缝 。第 二期混凝土浇筑时配合温控 , 未出现裂缝。后期
5、在 收缩 , 但 混凝 土 的后期 强度 提高 , 对抗 裂可 起作 用 。 ( 3 ) 膨 胀 混 凝 土 在 土 木 工 程 中 的 应 用 效 果 不 一 。膨胀混凝土用在地下室的很多 , 例如 : 嘉兴 国际 中港城特大型的地下室( 4 5 0 m x 1 0 0 m x 4 m) , 使用 1 0 T E A( C 3 0 、 C 4 0 ) 膨胀混凝土, 抗渗要求 s 8 , 商品 混凝土浇 筑, 壁 厚 3 0 0 m m, 配 筋率 0 5 , 底 板厚 5 0 0 m m, 配筋率 0 4 , 要求混凝土 自防水 , 施 工时 每 5 0 m做后 浇带 , 每 1 5 0 m
6、设 伸缩 缝 , 湿养 1 4 d , 施 工从 2 0 0 5年 3月 至 2 0 0 6年 3月结 束 , 混 凝 土 未 出 现裂 缝 。杭州 某些 工程 曾发 生严 重 的混 凝 土裂缝 问 题 , 如: 环城北路地下停车库 ( 仅 1 6 0 m x 5 0 m) 、 杭 州城站地下停车库以及钱江新城市民中心地下室。 针对以上情况 , 为提高混凝土的抗干裂性 , 我们对 纤维 ( P P纤维 ) 加膨胀剂混凝土开展了研究工作 。 2 纤维混凝土的性 能和抗裂作用 2 1 纤 维的种 类和特 性 常用 的 为 P P纤 维 ( 改 性 聚 丙 烯 纤 维 , D u l a纤 维 )
7、和 P A N纤 维 ( 改性 聚丙烯 腈纤 维 ) 。 聚丙 烯腈 纤维 密度 1 1 8 k g m , 抗 拉强 度8 3 0 9 4 0 MP a , 弹性模 量 1 6 0 0 01 9 0 0 0 MP a , 极 限拉 伸率 收稿 日期 : 2 0 1 2一 O 71 7 作者简 介: 蒋辉 ( 1 9 7 4 一 ) , 男 , 浙江建德人 , 助理工程师 , 从事工程管理工作。 第 1 0期 蒋辉等: 纤维膨胀剂混凝土抗干缩性能试验研究 5 3 ( 9 01 1 0)1 0一。 P A N纤维单 丝物理性能较 P P纤维高 , 但单价 较 贵 。 工程中使用的纤维应具备高耐碱
8、性 , 安全无害 , 自分散性 , 较高抗拉强度 , 变形能力大 , 粘结强度高 , 粗 细适 度 , 价格 合理 。 2 2 纤 维膨胀 混凝 土 的特 性 由于加 膨 胀剂 的混 凝 土和 加纤 维 的混凝 土各 有 其特 点 和不 足 , 纤 维 复合 膨 胀 混 凝 土 可 起 到 互 补 作 用 。其 特性 如 下 : ( 1 ) 防止早期塑性裂缝( 纤维作用为主) ; ( 2 ) 提高抗渗能力( 膨胀剂为主) ; ( 3 ) 提高干缩抗裂能力( 共同作用 ) ; ( 4 ) 提高抗冻能力( 共同作用 ) 。 对 高 性能 、 高 强混凝 土 的大型 工程 , 以及 超 长混 凝土结
9、构 , 使用纤维膨胀混凝土有其合理性 , 可以提 高 混凝 土 的抗 裂安 全度 。 2 3 纤 维混凝 土 的抗 裂作 用 我 国纤 维 混凝 土 的规 程 规 定 聚 丙 烯 纤 维 等 适 用 于 阻 止 混 凝 土 的塑 性 裂 缝 。由 于 没 有 试 验 资 料 证 明它 适 用 于 克 服 干 缩 裂 缝 , 所 以纤 维 对 工 程 混 凝土 的阻缩有局 限性 。但纤维大量 均匀分 布于混 凝 土 中 , 可 细 化 裂 缝 , 减 少 有 害 裂 缝 的 出 现 , 增 加 了混凝土 的韧性 , 提 高 了抗 渗 能力 , 可 增加抗 磨 、 抗 冲击 的能力。 在使用前要做
10、配比试验 , 一般用量是体积率 的 0 1 0 ( 相当于 0 9 01 2 0 k g m ) , 对塑性裂缝常 用低掺量 。为解 决 干缩 裂缝 要用 大掺 量 , 体积 率 0 5 ( 相当于 5 k g m ) 。当掺量 2 k g m 时 , 搅拌 混凝土就很 困难 , 用大掺率时 , 要事先将纤维与水泥 搅拌均匀 , 且大掺率的费用 比较高。 2 4 纤 维膨胀 剂混凝 土 室 内的试 验研 究 对 P P纤 维 的 试 验 国 内有 大 量 的 书 刊 可查 看 , 膨 胀 混凝 土 的应 用 也 较 多 。 为此 , 本 试 验 研 究 仅 考 虑 纤 维加 入膨 胀剂 的方
11、式 进 行 研 究 , 并 委 托 杭 州 力 盾 新 型建 材有 限公 司实验 室进 行实 验 。 2 5 纤维膨 胀 剂的应 用 目前土木工程 中应用 P P纤维渐 多, 如浙 江大 学紫金港校区某项 目地下室工程和杭州潮王路民改 居地下室工程等项 目均采用了 T E A膨胀剂加 P P纤 维 的混凝 土 , 混凝 土用 量 比较大 。 3使用纤维 混凝土的工程实例 3 1 浙 江 宁海 白溪 面板坝 ( 坝 高 1 2 4 4 m) 工程 该 坝 面板 厚 3 0 0 ( 坝顶 )6 6 0 m m( 坝 底 ) , 配 筋 率 0 3 5 一0 4 0 ( 板 中 双 向 , 间 距
12、2 0 0 m m 2 0 0 m m, 掺 P P纤维 0 9 0 k g m , 相当于 0 1 0 体积 率。混凝土 C 2 5 , W8 , F I O 0 ; 第 一期 ( 1 9 9 9年 4月至 2 0 0 0年 1 月) 浇筑 1 2 1 1 3 m , 第二期 ( 2 0 0 0年 9月至 2 0 0 0年 1 2月 ) 浇筑 1 1 0 0 0 m 。 施 工 前南 京水 利 科 学研 究 院做 了 大量 试 验 ( 主 要 是 针对 塑性 收缩 ) , 其 主要 结论 如下 : ( 1 ) 掺 P P纤维后明显减少混凝土表面析水 ; ( 2 ) 早期抗压强度稍下降 , 2
13、 8 d强度( 与不掺 比 较 ) 相 同 ; ( 3 ) 7 d极 限拉伸值 提高 8 一 2 8 , 2 8 d提高 6 一2 0 , 有 利 于早 期抗 裂 ; ( 4 ) 弯 曲韧性指数 2 8 d提高 5 1 3 6 ; ( 5 ) 早期干缩稍大 , 对混凝土干缩影响不大 ; ( 6 ) 渗水高度稍提高( 1 6 4 9 ) ; ( 7 ) 抗冻 自 F 1 0 0提高至 F 2 0 0; ( 8 ) 老化作用小 ; ( 9 ) 开 裂 系数仅 为 普通 混凝 土 的 4 3 一 4 6 , 早 期阻 裂好 。 从 抗 裂 角度 , 抗拉 强度 未提 高 , 对 干缩影 响小 。 工
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