刚性聚丙烯纤维改性透水混凝土路用性能研究.pdf

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1、1摘要透水混凝土作为路面铺装材料要求即要有足够的强度，又要有良好的透水性，但其疏松多孔的性质决定了同时获得以上两特性的矛盾性。在实际工程中极限承载性能差、粗骨料之间粘结力弱、抗冻融性能低、易开裂并且难修复以及孔穴堵塞等问题较为常见。为此曾有研究采纳掺加钢纤维或柔性聚丙烯纤维来加强多孔混凝土基体性能，但在现实应用中解决不了因钢纤维产生锈蚀而导致的耐久性下降，以及柔性纤维使透水混凝土透水性降低的弊端。刚性聚丙烯纤维具有钢纤维高弹模的特点，可提高混凝土抗压强度，但不会锈蚀，同时具有柔性聚丙烯纤维轻质、高强、价廉的优点。如今我国对多孔混凝土的研究主要是材料与力学性能研

2、究，对于透水混凝土作为路面铺装的试验研究有所欠缺。本项目将刚性聚丙烯纤维改性透水混凝土用作路面面层，进行模型路段加载试验。由于混凝土作为路段面层应具有足够的强度与耐久性，故在进行模型路段试验的同时，进行刚性聚丙烯纤维改性透水混凝土材料的耐久性能研究。主要内容如下：（1）选取刚性聚丙烯纤维体积掺量分别0%，0.3%，0.6%，1%制作改性透水混凝土试件，完成冻融循环试验。体积掺量为0%的透水混凝土最大冻融循环次数为50次，对应的质量损失率为4.64%。体积掺量为0.3%的试件最大循环次数为75次，对应的质量损失率为5.73%。体积掺量为0.6%的试件最大冻融循环

3、次数为100次，对应的质量损失率为7.56%。体积掺量为1%的试件最大冻融循环次数为125次，对应的质量损失率值为8.64%。掺入刚性聚丙烯纤维有效提高了透水混凝土的抗冻机能。（2）根据课题前期研究确定体积掺量为1%的改性聚丙烯纤维改性透水混凝土具有最佳的力学性能，将刚性聚丙烯纤维体积掺量为1%的透水混凝土与普通透水混凝土进行抗硫酸盐干湿循环对比试验。经过60个硫酸盐干湿循环，刚性聚丙烯纤维改性透水混凝土的耐蚀系数为60.5%，普通透水混凝土的耐蚀系数为58.05%。刚性聚丙烯纤维的掺入有效提高透水混凝土抗硫酸盐干湿循环性能。（3）将刚性聚丙烯纤维体积掺量为1

4、%的透水混凝土与普通透水混凝土进行早期-4收缩试验。经过45d，刚性聚丙烯纤维透水混凝土的收缩值为-5.41×10mm，普通透-4水混凝土的收缩值为-3.91×10mm。刚性聚丙烯纤维的掺入可以有效减少透水混凝土在水化反应时的收缩量，减少内部裂缝的产生。（4）将刚性聚丙烯纤维体积掺量为1%的透水混凝土与普通透水混凝土进行材料剪切性能试验。纤维透水混凝土的抗剪强度C值大小为2.022MPa，内摩擦角为15.85°。普通透水混凝土的抗剪强度C值大小为1.855MPa,内摩擦角为14.95°。刚性聚丙烯纤维的掺入有效增强了透水混凝土材料的抗剪性能。（5）将最佳纤维配

5、比的刚性聚丙烯纤维透水混凝土作为面层材料，进行模拟干燥状态和强降雨饱水状态下模型路段的整体承载力和弯沉值等性能试验。刚性聚丙烯纤维模型路段在干燥土基状态下的最大承载力与弯沉值分别为98kN与8.97mm，模型2路段加载破坏时未出现明显裂缝，整体性能良好。普通模型路段的最大承载力与弯沉变形值分别为66kN与5.99mm，加载破坏时路段在短边中点处出现贯穿型裂缝。刚性聚丙烯纤维路段在湿润土基状态下的最大承载力与弯沉变形值分别为86kN与11.67mm，模型破坏时未出现明显裂缝，整体性能良好。普通路段的最大承载力与弯沉变形为53kN与8.79mm，加载破坏时路段在短

6、边中点处出现贯穿裂缝，具有明显的局部翘曲现象。在同种状态的土基上加载，纤维模型路段较普通模型路段有更强的承载能力与抗弯沉变形能力。刚性聚丙烯纤维路段具有更佳的整体性能。（6）在模拟路段的土基中埋设土压力计，通过土压力计的示数变化得到加载时的土压力变化曲线以及应力扩散路径。干燥土基状态下加载，荷载值为65kN，刚性聚丙烯纤维模型路段当量圆正下方土压力计示数为5.591kN，普通模型路段土压力示数为5.51kN。强降雨饱水状态下，荷载为52kN，刚性聚丙烯纤维模型路段土压力示数为5.54kN，普通路段土压力示数为5.51kN。无论干燥土基还是强降雨饱水状态下，纤维

7、路段面层较普通路段有更强的荷载传递能力。关键词：刚性聚丙烯纤维；透水混凝土；模型试验；耐久性能；路用性能3ABSTRACTPorousconcreteaspavementmaterialrequirementsthatshouldhavesufficientstrength,andgoodpermeability,butitsporousnaturedeterminesboththecontradictionbetweentheabovetwocharacteristics,intheactualengineeringoftenpoorbearingcapac

8、ity,smallcohesivefo