聚丙烯纤维喷射混凝土力学性能试验研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com2016年第4期混凝土与水泥制‘品2016No．44月CHINAC0NCRETEANDCEMENTPRODUCTSApril聚丙烯纤维喷射混凝土力学性能试验研究姚文杰，庞建勇，姚韦靖(安徽理工大学土木建筑学院，淮南232001)摘要：掺入适量聚丙烯纤维可以阻止混凝土开裂、增加抗拉抗剪强度、增强韧性、抗渗性和抗疲劳性，能够很好地改善混凝土延性和耐久性。本文在完成不同聚丙烯纤维掺量混凝土力学性能对比试验的基础上，得出了能够满足软岩隧道喷层支护要求的混凝土配合比。关键词：聚丙烯纤维；混凝土；增强机理；力学性能Abstract：Addingpolyp

2、ropylenefiberconcretecanpreventconcretecrack，enhancetensileshearstrength，toughness，penetrationresistanceandfatigueresistance，whichcaneffectivelyimprovetheconcreteductilityanddurability．Basedonthecontrasttestofmechanicalpropertiesforconcreteinthispaper，differentcontentsofpolypropylenefiberare

3、completed，mixproportionofconcreteforsprayinglayerofsoftrocktunnelissatisfied．Keywords：Polypropylenefiber；Concrete；Enhancementmechanism；Mechanicalproperties中图分类号：TU528．572文献标识码：A文章编号：1000—4637(2016)04—60—030前言凝土早期收缩裂缝及硬化后收缩裂缝的产生及扩目前。喷射混凝土已广泛应用于隧道锚喷支护展起到阻碍作用[51。中。随着隧道开挖的不断加深，将会遇到软弱岩层(2)纤维增强基体抗

4、拉强度：纤维不仅只是提或土层．当遇到这类地层时。地下工程地压显现，围高了抗拉强度，而且在以拉应力为主应力的受力条岩变形量大，隧道破坏严重，因此，需要对隧道周围件下，弯拉强度及抗剪强度也得到相应提高；在掺进行喷射混凝土支护[】-2]。由观测可以发现，普通混人较大掺量的高弹性模量纤维时，混凝土材料的抗凝土喷层施工不久之后就会出现局部开裂、脱落甚压强度也会有一定程度的提高。至整体坍塌现象．这是由于普通混凝土自身抗拉性(3)增强混凝土韧性：混凝土的韧性是指在不能弱，不能与隧道变形协调所致[31。为解决普通混凝同的应力状态下当混凝土进入塑性阶段后抵抗变土容易开裂的问题。需要采用一种全新的

5、喷层支护形的能力。纤维混凝土最大的优点是韧性得到了显技术来改善其抗拉性能弱的特性，以使喷射混凝土著改善嘲。的变形与隧道围岩的变形协调一致。2原材料与试验方法1聚丙烯纤维混凝土增强机理2．1原材料复合材料力学理论和断裂力学纤维间距理论水泥：本试验采用普通硅酸盐水泥，因为水泥可以对纤维混凝土增强机理加以解释在纤维混凝中的C，S和C，A含量较高，能够很好地与速凝剂相土中，纤维在基体中所起到的作用概括起来一般有融，且速凝时间短、早期强度高，同时后期的强度也以下三种：阻止混凝土开裂、增加混凝土抗拉强度、相当可观增强混凝土韧性。与普通混凝土相比，纤维混凝土细骨料：采用细度模数为2．8的中粗

6、砂，其中直的各项物理力学性能得到了很大的改善和提高，这径小于0．075mm的颗粒不超过20％，本试验所用砂都和纤维的以上三个作用相关联。的级配见表1。(1)阻止混凝土开裂：主要是指纤维对新拌混粗骨料：选用卵石或碎石，其最大粒径不超过表1砂的级配基金项目：安徽省高校自然科学重大项目(KJ2015ZD20)：深15mm，因要在混凝土中添加速凝剂，为避免发生碱井高应力软岩巷道局部弱支护机理与合理支护形式研究。骨料反应，选择不含SiO：的石材作为粗骨料。一60—学兔兔www.xuetutu.com姚文杰，庞建勇，姚韦靖聚丙烯纤维喷射混凝土力学性能试验研究水：自来水。②终凝时间少于12m

7、in；③混凝土凝结8h后的强度速凝剂：使用速凝剂的目的是使混凝土快速凝不低于0．3MPa；④混凝土28d强度不低于不加速凝结并有一定的强度。为提高早期强度，减少回弹损剂试件强度的70％。失，速凝剂可选用碳酸盐或氯酸钠等。通常所选择纤维：长度为12mm的束状单丝聚丙烯纤维，物的速凝剂应满足以下条件：①初凝时间少于3min；理力学性能见表2。表2聚丙烯纤维的物理力学性能指标2．2试验内容件3d、7d、28d龄期时的抗压强度、劈裂抗拉强度和本研究对普通喷射混凝土、不同掺量聚丙烯纤28d时的抗折强度