聚丙烯纖維摻入對(duì)混凝土變形性能影響探究

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1、聚丙烯纖維摻入對(duì)混凝土變形性能影響探究　　摘要：普通混凝土是典型的脆性材料，其收縮變形是引發(fā)裂縫的一個(gè)最主要因素。通過(guò)研究聚丙烯纖維混凝土的塑性變形和硬化體的變形，考察聚丙烯纖維混凝土的抗裂能力。關(guān)鍵詞：收縮變形；聚丙烯纖維；混凝土；抗裂中圖分類號(hào)：TU196+.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A0前言普通混凝土是典型的脆性材料，達(dá)到極限荷載后，裂縫迅速擴(kuò)展，持荷能力隨即降為零[1]。引起混凝土產(chǎn)生變形的原因有很多，包括由荷載施加于混凝土所產(chǎn)生應(yīng)力還有非荷載因素產(chǎn)生的變形。這些不同因素使混凝土產(chǎn)生的變形，其反應(yīng)比較復(fù)雜，有可逆變形、不可逆變形以及隨時(shí)

2、間而變化的變形。其中，混凝土的收縮變形是引發(fā)裂縫的一個(gè)最主要因素?；炷猎谠缙诤苋菀组_(kāi)裂，此時(shí)混凝土的強(qiáng)度發(fā)展不完善，抵抗力很弱。早期收縮包括干燥收縮、塑性收縮和自收縮，這些都能使混凝土產(chǎn)生裂縫，對(duì)結(jié)構(gòu)的使用功能和壽命不利?；谝陨显蛑攸c(diǎn)研究聚丙烯纖維混凝土的塑性變形和硬化體的變形，考察聚丙烯纖維混凝土的抗裂能力。71聚丙烯纖維混凝土硬化后的收縮1.1混凝土收縮變形的種類混凝土的收縮主要來(lái)源于水泥漿體，混凝土骨料較好的體積穩(wěn)定性造成的變形相對(duì)很小，水泥漿體在混凝土硬化和使用過(guò)程中會(huì)發(fā)生各種物理和化學(xué)方面的收縮。收縮是引發(fā)裂縫的根源

3、之一，混凝土一旦開(kāi)裂就會(huì)促進(jìn)劣化，導(dǎo)致嚴(yán)重的耐久性缺陷?；炷恋氖湛s主要包括：(1)干燥收縮；(2)化學(xué)收縮；(3)自收縮；(4)溫度收縮。1.2試驗(yàn)方法本實(shí)驗(yàn)中測(cè)定收縮以100mmx100mmx515mm的棱柱體試件為標(biāo)準(zhǔn)試件[3]。試件兩端埋有不銹鋼材料制成的測(cè)頭，帶模養(yǎng)護(hù)2d后拆模后送入恒溫20℃，濕度>90%的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室養(yǎng)護(hù)。收縮值的計(jì)算采用下式：1.3試驗(yàn)結(jié)果及分析圖1-10.35水膠比各摻量收縮增長(zhǎng)圖1-20.40水膠比各摻量收縮增長(zhǎng)圖1-30.55水膠比各摻量收縮增長(zhǎng)7摻加纖維的各組混凝土28d收縮值明顯小于基準(zhǔn)組。水

4、膠比對(duì)混凝土的收縮有較大影響，規(guī)律是水膠比越大收縮越小。0.55水膠比基準(zhǔn)混凝土收縮值比0.35和0.40水膠比混凝土分別少了8.1%和5.2%。聚丙烯纖維能有效的減少收縮，在較低水膠比和較大摻量下減縮性能更為突出。混凝土收縮值隨齡期的變化，在前3d水泥用量大的混凝土收縮變形大，占28d收縮值的80%以上，后期收縮曲線逐漸趨于平緩。因此，在滿足混凝土力學(xué)性能和耐久性能的條件下，應(yīng)對(duì)單方水泥用量加以限制，在早期如果加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，控制早期硬化過(guò)程中的收縮，可以有效減少由此帶來(lái)的早期開(kāi)裂。2聚丙烯纖維混凝土的塑性收縮變形早期塑性裂縫產(chǎn)生的根源

5、是塑性收縮。造成塑性收縮的原因多種多樣，主要有：泌水收縮和塑性沉降收縮等。在塑性收縮發(fā)生的同時(shí)，混凝土已經(jīng)具備一定的強(qiáng)度，一旦塑性變形不足以適應(yīng)塑性收縮，此時(shí)就產(chǎn)生塑性開(kāi)裂。2.1混凝土塑性收縮研究方法研究混凝土塑性變形的方法目前主要有三種：環(huán)形約束試驗(yàn)，單軸型約束試驗(yàn)，平板型約束試驗(yàn)。試驗(yàn)環(huán)境對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響很大，目前的用到的試驗(yàn)情況有：(1)嚴(yán)格模擬實(shí)際工況；(2)實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)條件；(3)比混凝土所處環(huán)境更加嚴(yán)格的條件。7環(huán)形法的主要問(wèn)題是約束不夠，混凝土內(nèi)的應(yīng)力足以克服圓環(huán)的約束，從而不能觀察到實(shí)際的開(kāi)裂情況。平板型試驗(yàn)方法操作

6、方便，試驗(yàn)結(jié)果相對(duì)可靠。平板法主要有：(1)ICBO大板；(2)加拿大疊合板約束法；(3)ACI-544大板法。表2-1裂縫寬度權(quán)值表本文采取改進(jìn)的大板法，并用ACI-544大板法的開(kāi)裂指數(shù)評(píng)價(jià)混凝土的抗裂能力，試驗(yàn)步驟如下：①按試驗(yàn)配合比拌制各組混凝土,澆注在鐵模板中振實(shí),抹平；②養(yǎng)護(hù):用塑料薄膜覆蓋2h；③記錄:吹風(fēng)24h后，記錄裂縫的特征和出現(xiàn)時(shí)間。2.2試驗(yàn)配比設(shè)計(jì)兩組試驗(yàn)，一組為三種不同水膠比的基準(zhǔn)混凝土，考察水膠比對(duì)混凝土抗裂性能的影響。另一組為道路混凝土配合比，考察不同摻量的聚丙烯纖維道路混凝土的開(kāi)裂情況。實(shí)驗(yàn)用配合比

7、如下：表2-2不同水膠比基準(zhǔn)配合比（kg/m3）表2-3不同纖維摻量道路混凝土配合比（kg/m3）2.3試驗(yàn)結(jié)果及分析表2-4水膠比對(duì)混凝土抗裂性能的影響7圖2-1不同水膠比開(kāi)裂指數(shù)按照試驗(yàn)步驟記錄三組不同水膠比基準(zhǔn)混凝土的開(kāi)裂情況并計(jì)算其開(kāi)裂指數(shù)如表2-4所示，分析計(jì)算出的開(kāi)裂指數(shù)可以看出水膠比越小開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)越大，這也是現(xiàn)在高性能混凝土高強(qiáng)化后越來(lái)越容易開(kāi)裂的原因之一。表2-5纖維對(duì)混凝土抗裂性能的影響圖2-2不同配比道面混凝土開(kāi)裂指數(shù)本組結(jié)果顯示，聚丙烯纖維對(duì)于減少塑性收縮有非常好的效果，此時(shí)若提高摻量，開(kāi)裂指數(shù)會(huì)進(jìn)一步降低，但是

8、降低的幅度有限。在本組實(shí)驗(yàn)中，各配比沒(méi)有出現(xiàn)d≥3mm的裂縫，基準(zhǔn)混凝土在11h時(shí)開(kāi)始出現(xiàn)裂縫，并在11h至20h時(shí)為裂縫的快速增長(zhǎng)期，這期間裂縫的寬度和長(zhǎng)度都有不同程度的增長(zhǎng)，而摻聚丙烯纖維的混凝土呈現(xiàn)出出色的抗裂性能，并且這種性能