聚丙烯纤维控制混凝土早期塑性开裂性能研究

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1、聚丙烯纤维控制混凝土早期塑性开裂性能研究（中铁隧道集团有限公司工程试验中心，河南，洛阳，471009）【摘要】为了改善和控制混凝土早期塑性幵裂，在混凝土中掺加了不同掺量的聚丙烯纤维。通过研究聚丙烯纤维对混凝土表面初裂时间、最大裂缝宽度及总裂缝面积的影响，提出了聚丙烯纤维可以有效抑制混凝土早期塑性开裂，＞1.随掺量增加效果愈明显，并得出了当掺量为0.9kg/m3时，即可达到一级阻裂等级的结论。【关键词】聚丙烯纤维；混凝土；抗裂；塑性开裂引言混凝土表面的塑性收缩裂缝主要发牛.在混凝土抗拉强度还非常小的凝胶时期，此阶段由于水泥的水化反应较为剧烈，混凝土中水分快速蒸

2、发，特别是在大风天气或阳光照射的环境中，混凝土表面水分蒸发的速度更为急剧。由于水分的蒸发速度大于混凝土的泌水速度，使得混凝土表层毛细管产生负压，而此时混凝土还处于塑性状态，混凝土尚未異有足够的强度，毛细管负压产生的拉应力大于混凝土的强度，故在混凝土表层产生大量不规则的无固定取向的裂缝。裂缝的产牛.会使得外界水分及其他有害物质很容易侵入混凝土内部，从而影响混凝土的耐久性，成为混凝土结构破坏的隐患。国内外一些研宄证明，解决混凝土塑性收缩开裂有效手段就是发展纤维混凝土［1］。聚丙烯纤维被称为混凝土的“次要加强筋”，混凝土中加入聚丙烯纤维后，通过一定的搅拌，聚丙烯纤

3、维能够均匀分布在混凝土中，纤维在混凝土中所形成的乱向支撑体系，产生一种有效的二级加强效果［2］,对混凝土的定向应力起到了分散作用，可以很大程度上阻止混凝土中裂缝的产生和发展。此外聚丙烯纤维在混凝土的乱向支撑体系还可以可以有效的阻止细骨料离析，消除混凝土早期的泌水性，从而阻止了沉降裂缝的形成［3］。本文通过对聚丙烯纤维混凝土的早期塑性收缩性能进行试验和分析，研宄了不同掺量的聚丙烯纤维对抑制混凝土早期塑性收缩开裂的作用效果。1、试验用原材料(1)水：饮用水(2)水泥:广东广信青洲水泥厂生产的P.O42.5普通硅酸盐水泥，比表面积335m2/kg；(3)砂：西江河

4、砂，细度模数2.9,含泥量1.0%;(4)碎石：恒丰石场生产的5〜31.5mm三级配碎石，母材为花岗山石；(5)粉煤灰：广州恒运发电厂生产的II级粉煤灰，烧失量6.3%，需水量比96%；(6)减水剂：山西黄腾化工有限公司生产的聚羧酸减水剂，减水率26%；(7)纤维：西安万达工程材料有限公司生产的聚丙烯纤维，长度19mm,抗拉强度550N/mm2o2、试验方案选用混凝土配合比如下：水泥：粉煤灰:砂：碎石：水=1:0.30：2.213.05:0.49。其中水泥用量为340kg/m3,减水剂摻量为胶凝材料质量的1.4%；聚丙條纤维掺量分别为0.6kg/m3、0.9

5、kg/m3、1.2kg/m3和1.5kg/m3。同吋与未掺聚丙烯纤维的素混凝上进行比对试验，研究不冋掺量的聚丙烯纤维对抑制混凝土开裂性能的影响。混凝土早期塑性开裂试验模具参照《纤维混凝土结构技术规程》[4],采用内边尺、j*为600mm×600mm×63mm的钢制方形模具，模具四边与底板通过螺栓固定在一起，以提高模具的刚度，在模具每个边框内设Φ6间距60mm的双排螺栓，栓钉长度分别为50mm和100mm,间隔布置，，当浇筑的混凝土平板发生收缩吋，四周将受到螺栓的约束。底板采用厚度不小于5mm的钢板或不小于20mm的密度板，底板

6、上铺聚氯乙烯薄膜隔离层。模具作为试验装置的一部分，试验吋与试件连在一起。混凝土浇筑成型2h后，用电风扇进行强制干燥，以风速约为0.5m/s平行吹混凝土表面，加速试件表面水份蒸发，让混凝土表面尽快失水产生裂缝，并观测混凝土表面裂缝出现的情况。记录试件第一条裂缝出现的吋间，冋吋在试件成型后6h、24h记录试件表面的裂缝宽度、长度并计算裂缝面积。环境温度为(20士2)°C，空气相对湿度不大于60%。3、数据采集与结果分析3.1测定混凝上表面裂缝的长度及宽度用肉眼B测混凝土表面的裂缝情况，记录第一条裂缝出现的吋间。用钢直尺测量裂缝长度，对于明显弯曲的裂缝，以折线长度

7、之和代表裂缝长度。用分度值为0.01mm读数显微镜观测裂缝的宽度，取裂缝中点处的宽度代表裂缝的最大宽度。根据实测的裂缝宽度、裂缝长度数据，按下式计算裂缝面积：式中3.2试验结果与分析：表1为不同掺量聚丙烯纤维混凝土及素混凝土初裂吋间及其6h、24h混凝土表面裂缝最大宽度及裂缝总面积的统计，根据表中的数据分析如下:(1)聚丙烯纤维对混凝土早期塑性裂缝初裂吋间的影响聚丙烯纤维的掺入可以明显延缓混凝土第一条裂缝产生的吋间，且掺量越大，第一条裂缝产生的越晚。在混凝土中掺入0.6〜1.5kg聚丙烯纤维，混凝土初裂吋间比素混凝土延长了50min〜220min。(2)聚丙

8、烯纤维对混凝土早起塑性裂缝宽度及总裂缝面积的影响混凝