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摻聚丙烯纖維抗裂防滲混凝土的研制與應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間:2014/8/25 15:40:41 瀏覽次數(shù):



虞孝偉,張其努,費(fèi)勤豐,張百進(jìn),王萬祥
(吳江公興混凝土有限公司,江蘇  吳江 215221)
 
[摘要]本文通過試驗(yàn)確定聚丙烯纖維的摻量及混凝土較好配合比,試驗(yàn)表明,在混凝土中摻入適量的聚丙烯纖維能有效改善混凝土材料物理性能,具有較好的抗?jié)B和抗凍性,并能減少混凝土的早期干縮及塑性裂紋,提高混凝土的抗裂性。通過實(shí)際工程中應(yīng)用取得了顯著效果。
[關(guān)鍵詞]  聚丙烯纖維;強(qiáng)度;裂縫;抗?jié)B;抗凍;耐久性
 
1 前言
     現(xiàn)代高強(qiáng)高性能混凝土中,混凝土的應(yīng)用向著高強(qiáng)度,大流動(dòng)性方向發(fā)展,隨著混凝土強(qiáng)度和坍落度的提高,水泥用量增大,由此帶來的副作用是水化熱加劇,混凝土的凝固收縮量增大,收縮應(yīng)力增加,裂縫數(shù)量增多。此外,隨著建筑構(gòu)件向大體積、大面積、形狀復(fù)雜多樣的方向發(fā)展,向地下空間的發(fā)展,混凝土內(nèi)應(yīng)力大而復(fù)雜,裂縫的出現(xiàn)亦較以往多得多,特別是目前工地大都采用商品泵送混凝土,摻粉煤灰、礦粉、膨脹劑等雖有一定效果,但因施工養(yǎng)護(hù)及人為因素等,往往在混凝土澆搗后裂縫仍在所難免。文獻(xiàn)報(bào)道,近年來美國、法國、日本、丹麥等在混凝土中摻纖維后,能較好地解決以上問題。在我國,隨著高強(qiáng)高性混凝土的廣泛應(yīng)用,聚丙烯纖維已經(jīng)在全國20多個(gè)省、市、自治區(qū)上千個(gè)各類工程中得到成功大面積的應(yīng)用,技術(shù)已日臻完善成為防止混凝土裂縫廣泛使用手段之一,為我國合成纖維混凝土開拓了一個(gè)良好的發(fā)展勢頭。
2 聚丙烯纖維的性能與原理
2聚丙烯纖維的物理性能見表1。
2聚丙烯纖維的原理與作用
      聚丙烯纖維的阻裂主要是指對混凝土早期塑性開裂的抑制作用。
      混凝土中加入聚丙烯纖維后,纖維絲形成了亂向分布的網(wǎng)狀增強(qiáng)系統(tǒng),聚丙烯纖維與膠凝材料具有極強(qiáng)的結(jié)合力,纖維的亂向分布形成可削弱混凝土的塑性收縮,從而有效地增強(qiáng)混凝土的韌性,減少混凝土初凝時(shí)收縮引起的裂紋和裂縫,同時(shí),無數(shù)的纖維絲在混凝土中形成的支持體系可以有效阻止混凝土骨料的離析,保證混凝土早期均勻的泌水性,從而阻礙了沉降裂縫的形成。
 
 
聚丙烯纖維的物理性能
 
材料
聚丙烯
抗拉強(qiáng)度/MPa
510
纖維類別
束狀單絲
密度(比重)/kg/cm3
0.91
規(guī)格長度/mm
12、19
彈性模量/MPa
4100
斷裂伸長率/%
24
纖度/D
6
導(dǎo)電性
抗酸堿性
極高
導(dǎo)熱性
熔點(diǎn)/
160~172
 
工程簡介
     吳江農(nóng)商行工程由蘇州第一建筑集團(tuán)有限公司承建,位于吳江松陵中山南路以西,體育路以南?偨ㄖ娣e26024m2,由主樓裙樓及地下人防工程組成。主樓為地上19層及地下室一層,結(jié)構(gòu)總高度84.2m。地下室為筏板基礎(chǔ)總長40m,寬35.6m,厚1.5m,面積1400m2,為大體積混凝土,混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級C35,抗?jié)B等級S8。包括集水井,電梯間總砼方量2400m3
     根據(jù)工程特點(diǎn),混凝土中摻適量的聚丙烯纖維,以改善混凝土的物理性能,提高基體的變形能力,增加混凝土的抗裂效果,為了減少水化熱,防止大體積混凝土溫差過大引起結(jié)構(gòu)裂縫,應(yīng)用適當(dāng)摻粉煤灰、礦粉、泵送劑、膨脹劑等三摻復(fù)合技術(shù)。綜合改善新拌混凝土和硬化混凝土的性能,有效地控制混凝土塑性收縮、干縮和溫度應(yīng)力引起的裂縫,從而提高混凝土防裂防水能力。
試驗(yàn)研究與應(yīng)用
41 原材料選擇
   (1)水泥:嘉興錦江P.O42.5水泥,性能指標(biāo)如下
 
水泥性能指標(biāo)
 
28d抗壓強(qiáng)度/MPa
初凝時(shí)間
終凝時(shí)間
標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量/%
安定性
堿含量/%
53.6
2h13min
3h10min
26.7
合格
0.5
  
    (2)江西贛江中砂
    細(xì)度模數(shù)2.6 ,含泥量0.7%,泥塊含量0.2%。
    (3)湖州新開元碎石
    5~25mm連續(xù)粒徑,含泥量0.4%,泥塊含量0.1%,針片狀7%,壓碎指標(biāo)5%,堿含量0.5%。
    (4)粉煤灰 浙江長興華興建材有限公司
    II級粉煤灰,細(xì)度14.2%,需水量比96%,燒失量2.48%。
    (5)高效減水劑  吳江永業(yè)新科建材公司
YE-III,減水率17%~20%,含堿量0.4%。
    (6)礦粉 湖州天潤礦粉廠
表3  礦粉性能指標(biāo)
 
密度/g/cm3
比表面積/m2/kg
燒失量/%
流動(dòng)度mm
活性指標(biāo)/MPa
級數(shù)
7d
28d
3.1
425
0.01
102
71
102
S95
 
(7)HEA—1 型抗裂防水劑 武漢三源特種材料廠生產(chǎn)
(8)維克纖維WK-2      深圳市維特耐工程材料有限公司生產(chǎn)
4纖維的選擇
      為了確定纖維最佳摻量,我們按(0.5、0.66、0.9)kg/m3的摻量摻入混凝土中與基準(zhǔn)混凝土對比,分析聚丙烯纖維對混凝土和易性和力學(xué)性能的影響,其試驗(yàn)結(jié)果見表4。
 
4 混凝土的和易性與力學(xué)性能
 
纖維摻量/kg/cm3
坍落度/mm
1h坍落度/mm
抗壓強(qiáng)度/MPa
抗折強(qiáng)度/MPa
劈拉強(qiáng)度/MPa
彈性模量/×104
收縮率/%
0
195
175
56.4
4
3.45
3.7
0.45
0.5
190
165
55
4.2
4.1
3.8
0.43
0.66
185
160
54.5
4.3
4.25
3.8
0.42
0.9
180
157
54.1
4.36
4.43
3.9
0.41
 
     由表4可以看出,隨著聚丙烯纖維的摻入,混凝土坍落度減少,抗壓強(qiáng)度略有下降,但抗折、劈拉強(qiáng)度明顯增加,這說明混凝土中摻入適量的纖維能有效抵抗收縮力,溫度應(yīng)力及外加應(yīng)力引起的裂縫。
經(jīng)綜合考慮,我們確定主樓底板摻0.66 kg/cm3,剪力墻、梁板摻量為0.9 kg/cm3聚丙烯纖維。
43 聚丙烯纖維、礦粉、膨脹劑及粉煤灰三摻復(fù)合對混凝土性能影響。
 
三摻復(fù)合混凝土的性能
 
序號
膠凝材料kg/cm3
纖維摻量kg/cm3
坍落度
水膠比
抗壓強(qiáng)度MPa
水泥(c)
礦粉(kf)
粉煤灰(fa)
HEA
始初
1h
7d
28d
60d
1
270
82
69
/
0
195
175
0.43
36.0
56.4
66.8
2
270
82
69
/
0.5
185
160
0.43
35.2
55.0
64.7
3
270
82
69
/
0.66
185
160
0.43
34.6
54.5
64.4
4
270
82
69
0.9
185
160
0.43
34.2
54.1
63.0
/
5
270
46
69
36
0.66
185
162
0.43
35.1
55.0
65.0
 
      從表4、5可見,纖維混凝土的坍落度損失稍大些,在保持坍落度一致的情況下,適當(dāng)增加外加劑摻量,再加上fa、kf、HEA復(fù)合使用,混凝土坍落度及泌水有所改善,因?yàn)榉勖夯揖哂谢鹕交倚?yīng),微集料效應(yīng)及顆粒形態(tài)效應(yīng),使混凝土性能得到改善,同時(shí)采用摻粉煤灰、礦粉、纖維及泵送劑復(fù)合摻加法,可以充分利用復(fù)合化帶來疊加效應(yīng),克服材料單摻給混凝土和易性帶來的不利影響,從而使混凝土拌合物具有良好的工作性能。
主樓底板屬于大體積混凝土,應(yīng)用了三摻復(fù)合技術(shù),可有效降低混凝土水化熱引起的溫度梯度,可以溫度應(yīng)力與混凝土的初期結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,從而減少和防止溫度裂縫的出現(xiàn),提高混凝土的體積穩(wěn)定性。
應(yīng)用了三摻復(fù)合技術(shù)的混凝土力學(xué)性能都有明顯的提高,后期強(qiáng)度持續(xù)在增長。
4配合比的確定
     根據(jù)設(shè)計(jì)要求混凝土強(qiáng)度等級為C30、C35、C40、C45聚丙烯纖維混凝土,通過反復(fù)對比試驗(yàn),確定較好配合比見表6。
4.4.1 混凝土配合比
4.4.2 混凝土配制強(qiáng)度與抗?jié)B試驗(yàn)
 
6 混凝土配合比
 
序號
強(qiáng)度等級(MPa
工程應(yīng)用部位
水膠比
坍落度(mm
每方材料用量(kg/m3
C
W
S
G
YE-III
F
Kf
纖維
HEA
6
C30
梁板
0.55
180
191
175
812
1036
4.14
67
70
 
 
7
C30
梁板
0.54
160
219
180
826
1007
5.33
61
67
0.66
 
8
C35
筏板基礎(chǔ)
0.48
150
249
180
783
1016
6.75
68
74
0.66
 
9
C35
后澆帶
0.48
160
287
180
783
1016
6.9
68
0
0.66
36
10
C40
梁板柱
0.44
180
270
175
776
1030
7.36
69
82
0.66
 
11
C45
剪力墻板柱
0.4
180
290
175
748
1016
7.88
63
88
0.9
 
 
7 混凝土強(qiáng)度與抗?jié)B試驗(yàn)
 
序號
強(qiáng)度等級(MPa
工程應(yīng)用部位
抗壓強(qiáng)度(MPa
抗折強(qiáng)度(MPa
抗?jié)B設(shè)計(jì)值
實(shí)測抗?jié)B值
透水深度(cm
3d
7d
28d
6
C30
梁板
16.5
22.8
43.5
3.5
P8
10
13.5
7
C30
梁板
17.8
23.6
46.5
4.0
P8
>12
11.5
8
C35
筏板基礎(chǔ)
18.4
24.4
49.5
4.2
P8
>14
10.0
9
C35
后澆帶
18.6
25.1
50.3
4.2
P8
>14
10.2
10
C40
梁板柱
20.2
33.2
52.6
4.3
P8
>16
10
11
C45
剪力墻板柱
25.2
37.2
58.2
4.5
P8
>18
8
 
     從表7看出摻入一定量的聚丙烯纖維后,混凝土抗?jié)B性比未摻的有顯著的提高主要是由于在混凝土中摻入了纖維并經(jīng)過攪拌后,纖維與水泥基材料有較強(qiáng)的結(jié)合力,可以迅速而輕易地與混凝土材料混合,分布均勻,形成混凝土內(nèi)部亂向支撐體系,有效地控制水泥基體收縮及離析裂縫的形成,截?cái)嗖⒎乐刮⒘芽p的發(fā)展,避免貫通毛細(xì)孔道的形成。
工藝流程

纖維+攪拌    攪拌   混凝土

   砂子

   石子

   水泥
  
      水
注:1.纖維投入很簡單,可以直接投入在骨料皮帶輸送機(jī)上,盡量使纖維鋪撒均勻,不需特殊工藝。
2.比普通混凝土延長攪拌時(shí)間20~30s。
工程應(yīng)用
       該工程主樓及地下人防底板混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級均為C35,抗?jié)B等級S8,板厚1.5m,總方量為2400m3,屬于大體積混凝土,為了降低水化熱,防止溫差過大引起結(jié)構(gòu)裂縫,除采用低水化熱水泥,并應(yīng)用加入適量粉煤灰、礦粉、聚丙烯纖維復(fù)合摻加技術(shù),適當(dāng)延長攪拌時(shí)間,使混凝土內(nèi)纖維分散均勻,沒有絮凝現(xiàn)象,拌合物表現(xiàn)良好的保水性和粘聚性,混凝土性能良好,在整個(gè)澆灌過程中,沒有發(fā)生堵塞,也未發(fā)現(xiàn)裂紋。
61 混凝土溫差情況及分析
      該工程大體積混凝土基礎(chǔ)底板于2006年3月20日19:00開始澆搗,2006年3月22日15:20澆搗完畢。共設(shè)置9個(gè)測溫點(diǎn),H1測溫點(diǎn)自2006年3月22日3:18首先進(jìn)入溫度高峰值,中心最高溫度達(dá)54.4℃,表面溫度達(dá)34.8℃,大氣溫度19.6℃,H6測試點(diǎn)自2006年3月22日3:35中心最高溫度達(dá)55.9℃,表面溫度33.8℃,大氣溫度11.7℃。從第四天各測點(diǎn)開始進(jìn)入降溫過程,從整個(gè)溫度監(jiān)測結(jié)果來看,內(nèi)外溫差值未超過監(jiān)測溫度25℃,均在溫控要求數(shù)值內(nèi),沒有產(chǎn)生較大的溫度梯度,我們采取覆蓋一層塑料薄膜,再覆蓋一層麻袋進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù),由于采取嚴(yán)密覆蓋的混凝土養(yǎng)護(hù)措施,能夠有效控制大體積混凝土筑塊的內(nèi)外溫差,滿足降溫速率要求,使大體積混凝土澆筑塊體始終處于良好養(yǎng)護(hù)狀態(tài),最終達(dá)到溫控預(yù)期目的。
6.2工程部位及混凝土質(zhì)量控制水平表
               
表8  混凝土質(zhì)量控制水平表
 
序號
工程部位
混凝土強(qiáng)度等級MPa
混凝土方量
混凝土強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)結(jié)果
n
Nfcu28
Sfcu
1
塔吊基礎(chǔ)
C35
50
2
45.5
/
2
主樓筏基礎(chǔ)
C35
3503
20
48.2
2.75
3
裙樓頂板梁
C35
1016
12
46.9
3.5
4
主樓墻柱
C45
1308
15
55.3
3.6
5
后澆帶
C45
50
2
46.4
/
 
注:Ffcu28——標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)  n——試件組數(shù)   Nfcu——強(qiáng)度平均值  Sfcu——強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差
按GB107—87中強(qiáng)度評定的統(tǒng)計(jì)方法評定全部合格。
6.3由于摻加了少量的纖維,要求施工方對結(jié)構(gòu)混凝土加強(qiáng)振搗,比普通混凝土延長30s,并加強(qiáng)10d以上的薄膜、麻袋覆蓋保溫,保濕養(yǎng)護(hù),以保證結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度的正常增長,特別是應(yīng)用三摻復(fù)合技術(shù),持續(xù)保濕能保證混凝土后期強(qiáng)度的提高,最終我們在施工方、監(jiān)理和工程質(zhì)量檢測中心對混凝土強(qiáng)度進(jìn)行試壓后,強(qiáng)度均超過設(shè)計(jì)要求,順利通過結(jié)構(gòu)驗(yàn)收,使甲方感到十分滿意。
經(jīng)濟(jì)性與適應(yīng)性
      在農(nóng)商行采用聚丙烯纖維混凝土,與不摻纖維單價(jià)增加48元/m3,似乎增加了工程造價(jià),但在混凝土結(jié)構(gòu)中通常材料費(fèi)用的份額是很低的,同樣采用了新的材料使混凝土性能有了顯著改善,質(zhì)量得到保證,耐久性的提高會(huì)使結(jié)構(gòu)安全使用期得到保證甚至延長,維修費(fèi)用也降低,由此產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益會(huì)超過混凝土材料和制作費(fèi)用很多。
8 結(jié)論
(1)混凝土摻適量的聚丙烯纖維是克服其開裂有有效途徑,能較大幅度提高混凝土抗裂抗?jié)B抗凍性能,增加其耐久性。
(2)采用粉煤灰、礦粉、膨脹劑及泵送劑復(fù)合摻加法,可以綜合改善新拌混凝土和硬化混凝土性能,有效地控制混凝土塑性收縮、干縮和溫度應(yīng)力等引起的裂縫,提高混凝土的抗裂防水能力。
(3)應(yīng)用三摻復(fù)合技術(shù),要有嚴(yán)格控溫、保濕養(yǎng)護(hù)措施才能有效防止混凝土裂縫產(chǎn)生。
(4)施工實(shí)踐證明摻加聚丙烯纖維已成為改善混凝土性能為廣泛的使用手段之一,隨著我國高強(qiáng)高性能混凝土的應(yīng)用而具有廣闊的應(yīng)用前景。
 
參考文獻(xiàn)
[1]吳中偉.纖維增強(qiáng)——水泥基材料的未來[J].混凝土與水泥制品,1999.(1).5.6.
[2]王鐵夢.工程結(jié)構(gòu)裂縫控制[M].北京建筑出版社
[3]吳中偉.高性能混凝土及礦物細(xì)摻料[J].建筑技術(shù),1999.PP.21—23。
[4]鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)裂縫控制指南(第二版),2006.2。
[5]粉煤灰利用手冊(第二版).中國電力出版社,2004.10
[6]復(fù)合礦渣摻合料高性能混凝土的研究與應(yīng)用[J].施工技術(shù),2005,(4)



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