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1、第41卷第6期Vol.41，No.62015年12月SichuanBuildingMaterialsDecember，2015聚丙烯纤维喷射混凝土试验与数值模拟研究杨峰,姚韦靖(安徽理工大学土木建筑学院,安徽淮南232001)摘要:当前随着煤矿开采深度的增加,围岩变形也提高了混凝土的抗裂性能。日益增加。本文以普通混凝土为基础掺加聚丙烯纤维,利该材料的作用为:①提升结构的抗张拉强度;②防止用其抗拉、抗裂性好的特点,以提高喷射混凝土的抗拉性,原有基材毁坏(微裂纹)和推迟新产生的裂痕的出现时间;通过实验得出纤维的最佳掺量,数值模拟及模拟分析表明,[1-2]③增加材料的变形能
2、力,以提高它们工作时的韧性。聚丙烯纤维混凝土具有较好的抗变形能力,使得围岩应力由上述理论可以预见,若在喷浆中加入一定量纤维,分布均匀,具有推广和应用价值。混凝土开裂过程由于拉力的影响,三维无序纤维的存在下关键词:聚丙烯纤维;喷射混凝土;数值模拟均匀地分布,防止基质展开并打开一条缝隙,并且纤拉过中图分类号:TU528．2文献标志码:B程中能吸收很多能量,相对于普通混凝土,此功能使塑性文章编号:1672-4011(2015)06-0001-02和韧性可以提高很多[3]。DOI:10.3969/j.issn.1672-4011.2015.06.0012聚丙烯纤维实验与特点研
3、究StudyonPolypropyleneFiberShotcrete2．1聚丙烯纤维ExperimentalandNumericalSimulation聚丙烯纤维是一种新型高分子材料,经过特殊的加工YANGFeng,YAOWeijing抽丝工艺与表面处理,加大了材料表面与水泥材料的握裹(SchoolofCivilEngineeringandArchitecture,AnhuiUniversityof能力,其主要应用于隧道巷道中,提高混凝土的抗裂、抗ScienceandTechnology,Huainan232001,China)渗、抗冻性,也应用于公路桥梁等,以提高
4、其抗冲击性、[4]抗震及耐磨能力。本试验采用山东某公司产的束状单丝Abstract:Thecurrentwiththeincreaseofminingdepth,聚丙烯纤维。thedeformationisalsoincreasing.Inthispaper,basedonthe2．2聚丙烯纤维混凝土的配制commonconcretemixedwithpolypropylenefiber,touseitsten-sile,goodcrackresistancecharacteristics,inordertoimprove材料选择:①水泥:采用42．5级普通硅酸盐水泥
5、;②thetensilepropertiesofsprayedconcrete,throughtheexperi-细骨料:采用细度模数大于2．5的中粗砂,由于用于喷射,menttheoptimumdosageoffiber,numericalsimulationand其中颗粒粒径小于0．075的颗粒不超过20%;③粗骨料:simulationanalysisshowthatthepolypropylenefiberconcretehas采用粒径为5~16mm的瓜子片;④外加剂:采用速凝剂,goodabilitytoresistdeformation,makesrock
6、massuniform以使混凝土凝结速度加快,提高早期强度;⑤聚丙烯纤维:stressdistribution,promotionandapplicationvalue.束状单丝聚丙烯纤维。Keywords:polypropylenefiber;sprayedconcrete;nu-混合设计:根据多个测试和实践确定喷混凝土的比例mericalsimulation为水泥∶砂∶石子∶水=1∶1．84∶1．84∶0．45,水泥的2%(重量)是早强剂的用量。聚丙烯的含量是实验性的控制量,保0前言持恒定的混合比,改变纤维含量(分别为是0,0．6,0．9,3随着煤矿开采深度逐渐增
7、大,围岩的变形及地压力也1．2,1．5kg/m)。由正交试验,得出最佳掺量为0．9kg/3随之增加,严重影响了安全和生产效益。而目前通常采用m,长度为12mm。的喷射混凝土,由于其抗拉性能较弱,其喷层开裂问题日2．3试验结果3益严重。本文以普通混凝土配比为基础,通过实验分析,对最佳掺量(即0．9kg/m)的聚丙烯纤维增强混凝土试得出了聚丙烯纤维的最佳掺量,证明了其能够有效增强混样单轴压缩、拉伸、剪切和三点弯曲试验结果,如表1所凝土的抗拉强度,阻止喷层开裂,若在巷道喷层使用,则示的试验数据。能够有效解决混凝土的开裂问题。表1混凝土力学性能对比表三点弯曲
