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聚丙烯纖維范文1
關鍵詞:聚丙烯纖維; 混凝土; 強度
中圖分類號: TQ325.1+4 文獻標識碼: A 文章編號:1前言纖維在提高混凝土性能方面扮演著日益重要的角色。混凝土是一種脆性材料,韌性差,抗疲勞能力低,易產生裂紋,抗沖擊碎裂性差,這種問題不是因為強度不夠,而是耐久性不夠。聚丙烯纖維對混凝土具有阻裂效果,增稠效果,界面效果減少了混凝土的離析,改善和易性,減少混凝土的收縮裂縫,提高混凝土的耐久性,對混凝土的強度也產生一定的影響,本文將研究聚丙烯纖維對不同強度等級混凝土強度的影響效果,主要研究聚丙烯纖維對不同強度等級混凝土抗壓強度和抗折強度的影響規律。 2試驗原材料
(1)原材料 a.水泥:山東水泥廠生產的“山水”牌P.O42.5級水泥;
b.粉煤灰;蘇源徐塘電廠粉煤灰公司生產的Ⅱ級灰
表(1)水泥.粉煤灰的化學組成
c.砂:宿遷駱馬湖湖砂,Ⅱ級中砂,細度模數為2.6,堆積密度1352 Kg/m3表觀密度2540Kg/m3級配合格;
d.石:徐州睢寧碎石,粒徑5~31.5mm;堆積密度1360Kg/m3 緊密堆積密度1560Kg/m3表觀密度2650Kg/m3針片狀含量11.06%壓碎指標3.78
e.水:使用自來水
f.高效減水劑:采用沭陽金源科技有限公司生產的M-I高效減水劑。
表(2)具體試驗基準配和比與聚丙烯纖維配合比
3聚丙烯纖維對不同強度等級混凝土強度的影響
h.聚丙烯纖維:采用了江蘇射陽縣永固纖維設備有限公司生產的“永固絲”直徑12mm(PPFIBRE)
(2)試驗配合比
3.1聚丙烯纖維對不同強度等級混凝土立方體抗壓強度的影響 從表(3)可以看出,當混凝土處于較低強度等級(<35MPa),或者混凝土處于早期階段(強度較低)時,在基準混凝土中摻入聚丙烯纖維可以提高混凝土立方體抗壓強度:當混凝土處于較高強度等級(>35MPa),或者混凝土處于后期階段(強度較高)時
摻入聚丙烯纖維會使混凝土立方體抗壓強度略微降低。
表(3)具體試驗基準混凝土強度與聚丙烯纖維混凝土強度
3.2聚丙烯纖維對不同強度等級混凝土抗折強度的影響。
我多次通過試驗得出結論,當混凝抗折強度較低(<45MPa),或者混凝土處于早期階段(強度較低)時,摻入聚丙烯纖維可以提高混凝土抗折強度;當混凝土處于較高強度等級(>5.5MPa),或者混凝土處于后期階段(強度較高)時,摻入聚丙烯纖維會使混凝土抗折強度降低約10%。
4聚丙烯纖維對不同強度等級混凝土強度影響的機理分析
4.1聚丙烯纖維對混凝土立方體抗壓強度的影響分析
聚丙烯纖維是一種低彈性模量的纖維,其彈性模量通常在3000~4000MPa左右,約為混凝土的彈性模量的1/10。根據復合材料力學理論,由于聚丙烯纖維的彈性模量低于混凝土的彈性模量,所以,摻聚丙烯纖維的混凝土立方體抗壓強度較基準混凝土的會有所下降,但是,由于試驗中聚丙烯纖維的摻量屬于低摻量(0.1%左右),這個影響并不大。
另一方面,聚丙烯纖維在混凝土的體積摻量雖然不大,但是由于其直徑細(10~100m),在體積率0.1%的況下,每立方米混凝土中有幾百萬、上千萬甚至上億根纖維,在混凝土基體的水泥砂漿中布滿了橫豎交叉的立體纖維網,這種立體纖維網與水泥漿之間存在較大的粘結應力。這個粘結應力會阻止混凝土被“拉裂”。
混凝土中摻人聚丙烯纖維后,一方面,由于聚丙烯纖維彈性模量較低,摻入到混凝土中后,會降低混凝土的立方體抗壓強度;另一方面,由于聚丙烯纖維在混凝土中會分散成為立體纖維網,限制混凝土的橫向變形,使混凝土立方體抗壓強度提高。當混凝土強度較低時,由于混凝土的彈性模量小一些,聚丙烯纖維網的增強作用明顯一些,所以摻入聚丙烯纖維后,混凝土的強度會提高:當混凝土強度較高時,由于混凝土的彈性模量大一些,聚丙烯纖維降低混凝土強度的作用明顯一些,所以摻入聚丙烯纖維后,混凝土的強度會降低。但總的來說,由于纖維摻量不是很大,摻入聚丙烯纖維后,混凝土的抗壓強度變化不大。
4.2聚丙烯纖維對混凝土抗折強度的影響分析
混凝土是低抗拉強度和低抗拉應變的復合材料。在混凝土硬化過程中,伴隨著各種干縮的增大,導致混凝土產生許多微裂紋?;炷潦芾瓡r,微裂紋附近產生較大的應力集中,使得混凝土的抗拉強度較低,并且“一裂就壞”?;炷林袚饺宋⒗w維后,根據“纖維間距理論”,裂紋附近由于應力集中而產生的應力會大大變小,因此混凝土的抗折強度會增加,并且會比較明顯:并且聚丙烯纖維對混凝土存在“增韌”效應和所謂“剩余彎曲強度”,即混凝土在初裂后,混凝土還不會馬上破壞,還能繼續承受荷載,從而提高混凝土的抗折強度。
當纖維混凝土受拉和受彎時,受拉區基體開裂后,纖維將起到承擔拉力并保持基體裂縫緩慢擴展的作用,從而基體縫間也保持著一定的殘余應力。隨著裂縫開展,基體縫間殘余應力將逐步減小,而纖維具有較大變形能力可繼續承擔截面上的拉力,直到纖維被拉斷或從基體中撥出,而且這個過程是逐步發生的,這樣纖維就起到了明顯的增韌效果。 但對于高強混凝土而言,摻入纖維后,混凝土的抗折強度為什么會下降呢?作者認為,主要以下兩方面的原因①混凝土本身的抗拉強度比較高,微纖維在混凝土中起得作用已經不明顯了,加之微纖維的彈性模量又較低,會降低混凝土的抗拉強度;②高強度的混凝土拌合物比較粘稠,容易造成微纖維分布不均勻,并且難以密實,從而降低混凝土的抗折強度。在本次試驗過程中,為了便于比較,混凝土的攪拌時間和振動成型時間都是按GB/T50081—2002規定的時間進行的,實際上,有試驗表明,適當延長纖維混凝土振動時間,可以提高混凝土的抗折強度。
5結論由試驗可知,對于較低強度等級的混凝土,摻聚丙烯纖維后能夠提高混凝土的立方體抗壓強度和抗折強度:對于中等強度的混凝土,摻聚丙烯纖維后能夠提高混凝土的抗折強度,但會稍微降低混凝土的立方體抗壓強度:對于高強混凝土,摻聚丙烯纖維后,混凝土的立方體抗壓強度和抗折強度均會降低。
參考文獻
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聚丙烯纖維范文2
關鍵詞:噴射混凝土;聚丙烯纖維噴射混凝土配合比;應用
Abstract: through the function mechanism of polypropylene fiber and polypropylene fiber shotcrete proportion design, combined with the application, and improve the performance of the sprayed concrete in actual construction achieved good results.
Keywords: jet concrete; The polypropylene fiber shotcrete mix; application
中圖分類號:TV544+.923 文獻標識碼:A文章編號:
1、前言
噴射混凝土是借助噴射機械,利用壓縮空氣或其他動力,將按一定比例配合的拌合料,通過管道輸送,并以高速噴射到受噴面上凝結硬化而成的一種混凝土,目前隧道施工噴射方式主要有和濕噴。噴射混凝土具有支護及時、操作簡單、靈活性大等優點,特別是在圍巖地質不好的情況下,配合鋼拱架和系統錨桿作為聯合支護,其優點更為明顯。但是由于速凝劑的加入改變了水泥石的內部結構,造成混凝土后期強度降低,混凝土強度發展過塊,水泥水化放熱太集中,裂縫產生的幾率也大大提高。聚丙烯纖維作為一種新型的材料摻人混凝土后,能阻止微裂縫的產生和擴展、提高混凝土的物理性能。
2、聚丙烯纖維的作用機理
聚丙烯纖維它是以改性聚炳烯為原料,經擠壓、拉伸、成網、表面改性處理、短切等工序加工而成。纖維外觀為多根纖維單絲相互交連而成的網狀結構。當網狀纖維投入到混凝土后,,纖維絲隨著攪拌,受到水泥、砂石的沖擊后散開,網狀纖維被擠壓撕開成為一根根兩頭帶鉤形的單絲且相互牽扣均勻分布在混凝土中,增強了纖維和混凝土的粘接力。大量纖維在混凝土中呈三維立體分布,提供網狀承托作用,從根本上改變混凝土的抗裂、抗沖擊、抗疲勞、抗磨損、抗滲性能等,提高了混凝土的韌性及變形能力,從而大大提高混凝土工程質量。
3、聚丙烯纖維噴射混凝土配合比試驗
通省隧道是湖北省十堰至房縣高速公路的控制性工程,全長6.9Km,有1.5Km處于Ⅳ、Ⅴ級圍巖,為層狀片麻巖。進洞后出現多次塌方。結合實際情況決定在初期支護時采用噴射聚酯纖維砼取代噴射普通砼。
3.1原材料
(1)聚丙烯纖維采用鹽城市創成科技有限公司生產的創成纖維CF- PPW。
纖維物理參數
(2)水泥:三峽水泥廠生產的P.O42.5普通硅酸鹽水泥。
水泥性能檢查表
(3)細骨料:丹江口天然河砂。河砂細度模數2.74,屬中砂;泥含量1.8% ;泥塊含量0.4% :篩分見下表:
(5)速凝劑:為武漢浩源HYS-1高效速凝劑,摻量3%,初凝4:53min:s,終凝11:49min:s,28天強度損失27%。
(6)減水劑:為武漢浩源FDN-1高效速凝劑,摻量0.8%,減水率14.8%。
(7)塌落度:120-140mm。
3.2配合比設計
混凝土配合比設計考慮速凝劑強度損失提高混凝土配制強度,配合比強度見下表:
噴射混凝土試驗結果表
4、現場應用效果
隧道現場施工采用濕噴工藝施工,聚丙烯纖維按0.9kg/m3的摻量摻加,聚丙烯纖維在干料拌合的情況下加入,聚丙烯纖維混凝土較普通混凝土要延長攪拌時間,以保證纖維的均勻分布,如攪拌不均勻容易造成管道堵塞。另外按0.9kg/m3的摻量摻加聚丙烯纖維,其中有5%起作用,將減小輸送壁與骨料間的摩阻力,從而能降低了泵送壓力,泵送更加容易。噴射作業應分段由下而上順序進行,風壓保持在0.1Mps左右,噴頭與受噴面接近垂直,保持在0.60-1.00m左右,經現場試驗噴射總體效果明顯比普通噴射混凝土要好,從以下幾點予以說明:
4.1回彈率
通過現場回彈率測定,摻入聚丙烯纖維噴射混凝土混凝土總體回彈率在10%左右,在拱部以下位置基本沒有回彈。普通噴射混凝土總體回彈率在20-30%,使用聚丙烯纖維噴射混凝土總體回彈率大大降低,從而節約了混凝土用量,降低了成本,提高噴射混凝土的施工效率。
4.2噴射厚度
通過現場試驗,摻入聚丙烯纖維噴射混凝土混凝土一次噴射厚度100mm-150mm,普通噴射混凝土一次噴射厚度只能達到60mm,使用聚丙烯纖維噴射混凝土使噴射混凝土一次噴射厚度明顯提高,縮短了工作周期,加快工程進度。
4.3降低粉塵
現在隧道施工雖然采用濕噴工藝,施工環境比使用干噴工藝明顯提高,摻入聚丙烯纖維噴射混凝土混凝土能把粉塵含量降到最低,噴手能看清楚施工作業環境,改善了施工作業環境,使工人的身體健康得到保證。
4.4混凝土力學性能
聚丙烯纖維噴射混凝土混凝土強度提高不是很明顯,如攪拌不均勻聚丙烯纖維容易成團堵塞管道,造成噴射混凝土中空,所以聚丙烯纖維噴射混凝土混凝土要加長攪拌時間保證纖維在混凝土中的均勻性。但加入聚丙烯纖維混凝土有助于削弱混凝土的塑性收縮。收縮的能量分散到每立方米中千萬條具有高抗拉強度和較低彈性模量的纖維絲上,有效地增強了混凝土韌性,抑制微裂縫的產生和發展。特別在噴射起拱能有效控制縱向裂紋產生。進行抗壓強度試驗時普通噴射混凝土試件在受壓破壞后,往往成斷裂狀,而聚丙烯微纖維噴射混凝土試件在受壓破壞后,仍能保持一定程度的整體性。由于微裂縫明顯減少,降低了滲透性,有利于混凝土硬化,同時,混凝土抗滲能力的提高也有利于其抗凍能力的提高。
5、結論
1、聚丙烯纖維是非腐蝕的化學填入物,不存在老化問題。
2、聚丙烯纖維噴射混凝土對設備的磨損較小。
3、聚丙烯纖維噴射混凝土具有更高的粘稠性,能大幅度降低混凝土回彈,降低成本。
4、聚丙烯纖維噴射混凝土抗壓強度有小幅提高。同時能阻止收縮龜裂,增強混凝土的抗裂能力和韌性。
聚丙烯纖維范文3
關鍵詞:聚丙烯纖維 混凝土橋面鋪裝混凝土
Abstract: using the technical characteristics of polypropylene fiber concrete, restrain the bridge deck pavement concrete half range due to construction impact load and of generation gap, and how to control in the construction of polypropylene fiber concrete this technology, makes the bridge deck pavement concrete half range construction possible and bring considerable economic benefit.
Keywords: polypropylene fiber concrete bridge deck pavement concrete
中圖分類號:TQ342+.62 文獻標識碼:A文章編號:
由于近幾年超載運輸車輛的破壞,橋面鋪裝混凝土出現大面積破損即混凝土脫落、漏筋等病害,對橋梁的安全通行造成了極大隱患。再進行橋面鋪裝混凝土維修時按施工技術規范要求必須全幅澆筑混凝土,也就是說在維修橋面鋪裝病害時需封閉交通開通便道,而開通開通便道的費用遠遠大于維修橋面鋪裝混凝土施工成本。在橋梁上進行半幅施工時無需開通便道,但由于受另半幅通行車輛沖擊荷載的傳遞影響必然會在混凝土早期形成強度時產生沖擊裂縫,影響混凝土的使用。如果引用聚丙烯纖維混凝土新技術能夠抵制這種沖擊裂縫的產生將帶來非常可觀的經濟效益。
聚丙烯纖維是一種新型的混凝土纖維,被建筑工程界稱為混凝土的“次要增強筋”,它是一種特殊工藝進行紡絲、切斷、親水處理后生產的高強度束狀單絲纖維,實驗表明每立方米混凝土中摻入1.0kg的聚丙烯纖維就能達到每立方厘米混凝土內纖維絲20多條,由于聚丙烯纖維同水泥基體有緊密的結合力,能在混凝土中形成一種均勻的亂向支撐體系,當混凝土受沖擊荷載作用時,纖維起到了阻止混凝土裂縫的擴散與發展的作用,從而大大改善了混凝土的整體性能,使混凝土的抗沖擊防裂性能有了很大的提高。
另外從混凝土的抗裂性能機理上分析,混凝土的塑性開裂主要發生在混凝土硬化前,特別是在混凝土澆筑后4-5H內,此階段由于水分的蒸發和轉移,混凝土內部的抗拉應變能力低于塑性收縮產生的應變,因而引起混凝土內部塑性裂縫,摻入聚丙烯纖維后,由于其分布均勻,起到類似篩網的作用,減緩了由于粗粒料的快速失水所產生的裂縫同時在混凝土開裂后纖維的抗拉作用阻止了裂縫的進一步發展。
京沈線K388+145處宋杖子大橋,全長123.23米、寬度組合為2×0.5+1×11、跨徑為9×13米、斜40°,橋面鋪裝混凝土及伸縮縫出現了大面積破損即混凝土脫落、漏筋等病害。經設計需對全橋進行橋面鋪裝混凝土鑿除,澆筑新的橋面鋪裝混凝土。維修時按正常的施工方案需開通將近3KM的便道供車輛臨時通行,所需資金大約50萬元且給當地的環境及農作物造成一定的影響,同時極大的增加了便道的后期維護及外部施工環境所帶來的壓力。針對這種狀況我們采用了在橋面鋪裝混凝土中摻加聚丙烯纖維這一技術來抑制抗沖擊裂縫的形成和發展,使半幅施工時也能滿足施工技術規范要求,從而達到橋面鋪裝混凝土的使用效果。在施工時控制好如下幾點:
一、 材料的質量控制
質量差的纖維,不但不會對混凝土增強、增韌,反而會有負面影響。有人認為質量差的產品可以通過增加摻量來彌補效用,質量差的產品加大摻量反而會因結團、空洞造成嚴重質量問題,根本不能用,所以在購置聚丙烯纖維時經實驗合格后方可購買?;炷林械乃槭?、中(粗)砂、水泥等材料均按相關實驗規程檢測合格后方可使用,以確保聚丙烯纖維混凝土的內在質量,使其在混凝土中形成均勻的亂向支撐體系,達到抑制由于半幅施工時沖擊荷載的作用而產生的裂縫。
二、聚丙烯纖纖摻量的控制
聚丙烯纖維在混凝土中摻量控制是影響混凝土質量的關鍵。為了取得良好的效果聚丙烯纖維摻量易控制在0.5-1.0kg/M3范圍內。首先進行半幅澆筑橋面鋪裝混凝土時,由于沖擊荷載相對于另半幅要小(橋面鋪裝鋼筋還沒有發輝作用),主要是抑制混凝土自身缺陷而引起的裂縫,所以聚丙烯纖維摻量控制在0.5-0.8kg/M3。待養生達到設計強度后進行另半幅橋面鋪裝混凝土澆筑時,由于橋面鋪裝鋼筋已形成整體受力效果,受已通車半幅橋面鋪裝混凝土的傳遞荷載影響(沖擊荷載相對于已澆筑完的半幅大),聚丙烯纖維摻量控制在0.9-1.0kg/M3。另外聚丙烯纖維混凝土要正常養生,不能認為添加了纖維就不會有裂縫而忽視正常養生,這一點非常重要。
三、聚丙烯纖維混凝土攪拌時的控制
聚丙烯纖維混凝土攪拌時必須用強制式攪拌機,在攪拌時按干拌和濕拌操作程序進行。干拌時投料順序為:碎石―水泥―纖維―中(粗)砂,攪拌時間控制在3min;然后加水進行濕拌不得少于5min,以增加聚丙烯纖維在混凝土中的均勻性和親水性。
經濟效益分析:以宋杖子橋為例橋面鋪裝混凝土為135m3,需摻加聚丙烯纖維135kg,而摻加聚丙烯纖維每kg的施工成本費為50元(不含混凝土的施工成本)來計算總費用為6750元與其開通便道費用相比,可帶來直接經濟效益約49萬元,大大降低了維修費用。
通過實例在混凝土中添加適量聚丙烯纖維是克服抗沖擊開裂的有效的途徑,纖維在混凝土中形成的亂向支撐體系會產生一種有效的二級加強效果,能較大幅度提高混凝土初期形成強度中由外部沖擊荷載所帶來的裂縫。其實質是最大可能地降低了混凝土的脆性,從而解決了由于混凝土自身脆性引起容易開裂的問題,對改善混凝土內部起到了重要作用,這種作用不同于一般的加筋配筋,而是一種從根本上對混凝土自身缺陷的改善。
聚丙烯纖維范文4
關鍵詞:聚丙烯纖維混凝土;彎拉試驗;配合比
中圖分類號: TU377 文獻標識碼:A
公路是影響國民經濟發展和社會進步的重要基礎設施,公路的建設對地區國民經濟的發展起著決定性作用,它是連接和溝通省市、城鄉、廠礦、機構、車站、港口之間的紐帶。路面工程是公路建設的一個重要組成部分,其好壞直接影響行車速度、運輸成本以及行車的安全和舒適性。通過水泥基體配合比研究、高強改性纖維混凝土性能研究確定了超韌性纖維混凝土最佳配合比,該材料具有高抗折(8MPa以上)及優異的耐疲勞性能。該材料在低應力、高應力作用下的疲勞性能較傳統混凝土均有很大提高,從而提升了路面抵抗車輛重復荷載及超載能力。最終通過高抗折以及良好的疲勞性能實現了薄層路面結構設計,保證路面性能的前提下,加速了施工的進度,同時大大節約了能源,具有明顯的經濟效益。
彎拉回彈模量是路面設計的重要指標,為此本文進行了相關內容的研究。
1 試驗材料與配合比方案
1.1試驗材料
(1)普通硅酸32.5水泥:本溪工源礦渣硅酸鹽水泥;
(2)粉煤灰:沈陽沈海熱電廠I級粉煤灰;
(3)砂:天然河砂,細度模數為2.8,含泥量小于1%;
(4)優化組分:早強劑(自制)、減水劑、緩凝劑(自制)、消泡劑、保水劑,其中緩凝劑、減水劑和早強劑的配置原材料均為工業級,減水劑為萘系減水劑和氨基磺酸鹽減水劑復配;
(5)聚丙烯纖維:江蘇鹽城市環宇工程纖維有限公司生產。其性能指標見表1。
表1 聚丙烯纖維的性能指標
密度
/g/cm3 熔點
/℃ 燃點
/℃ 彈性模量
/MPa 斷裂強度/MPa 斷裂伸長度
/%
0.91 170 590 4550 620 20
1.2 配合比
JZ,水泥:粉煤灰:河砂:優化組分(無纖維):水=450:450:1300:40:330
F1,水泥:粉煤灰:河砂:纖維等優化組分:水=450:450:1300:40:330
S1,水泥:砂:纖維等優化組分:水=600:1500:30:300
2 彎拉回彈模量試驗
回彈模量是混凝土路面結構設計的重要參數,也是評價混凝土路面變形能力的重要依據。在水泥混凝土的彈性模量在結構設計特別是在計算混凝土結構變形、裂縫擴展以及路面結構計算時它是不可缺少的參數,但混凝土的應力-應變曲線呈高度非線性,給彈性模量的測量帶來困難。根據試驗方法的不同,混凝土彈性模量一般分為靜彈性模量(水泥路面設計采用彎拉彈性模量指標)和動彈性模量。本研究依據《公路工程水泥混凝土試驗規程》彈性模量測試方法,測試了各種纖維混凝土的彎拉彈性模量。
圖1 彎拉試驗
試驗采用150mm×150mm×550mm棱柱體試件,標準養護。強度測試采用萬能試驗機。測試時調整試驗機兩個可移動支座,使其與試驗機下壓頭中心距離各為225mm,并旋緊兩支座,將試件放在支座上,試件成型時的側面朝上,幾何對中后,緩緩加一初荷載,約1kN,而后以0.7MPa/s的加載速度,均勻而連續地加荷。
試件的抗折強度按照,為彎拉強度,為極限荷載,為支座間距,、分別為試件的寬度和高度。
表2試塊彎拉彈性模量/MPa
編號 齡期(d)
28 60 120
JZ 27100 28200 29320
F1 27020 28010 29002
S1 29200 29700 29900
圖2彎拉彈性模量隨時間的變化
從圖2上可以看出,隨著纖維的加入,膠砂的彎拉彈性模量略有下降,但下降比例有限,而配合比S1由于砂率的增加,其彈性模量明顯高于砂膠比較小的JZ和F1。由此可見,纖維的加入對高強砂漿的彈性模量影響有限。但從砂漿的極限強度來看,其變形量往往是目前帶粗骨料的混凝土的變形量的2倍左右。為此,可以推斷,纖維混凝土的明顯優勢不在于其自身的低彈模,而是由于其具良好的塑性階段。
3 結論
(1)有聚丙烯纖維的混凝土的彎拉回彈模量略低于無纖維的混凝土;
(2)隨著砂膠比的增加,材料的彎拉回彈模量增大。
參考文獻
聚丙烯纖維范文5
【關鍵詞】三灰穩定砂;聚丙烯纖維;路用性能
0 引言
我國高速公路大多采用半剛性基層瀝青路面,在使用過程中由于交通量的驟增,超載車輛越來越多,路面出現了許多裂縫。這些裂縫主要起因于半剛性基層的反射裂縫。所以,提高半剛性基層的抗裂性是解決高等級公路路面裂縫的有效途徑。經理論及試驗證明,摻加添加劑或加筋材料,進而改善半剛性基層材料各組成成分的性能均可提高半剛性基層的抗裂能力[1-3]。重慶大學的馬銀華等人研究了低摻量聚丙烯纖維水泥穩定粒料基層的抗沖擊性能 [4],研究成果表明,低摻量聚丙烯纖維水泥穩定粒料的抗沖擊性能顯著提高、韌性好,可延長道路的使用壽命。鄭州大學的樂金朝、馬清文、牛向飛等人通過室內試驗、現場試驗和追蹤調查表明在水泥灰土穩定砂半剛性基層中摻加聚丙烯纖維可以明顯減少裂縫病害[5],另外又對粉煤灰在三灰穩定砂中的抗裂性能進行了試驗分析,并得出了粉煤灰改善三灰穩定砂半剛性基層抗裂性能的微觀機理[6]。由于我國新的交通狀況對路基路面提出了更高的技術要求,故近年公路工程相關的設計規范和施工技術規范進行了一次較大的修訂,許多技術標準有不同程度的提高。為適應相關新規范更高的要求,在三灰穩定砂中摻加聚丙烯纖維,通過試驗研究其路用性能指標,具有實際的工程意義。
1 原材料及試驗
1.1 原材料
試驗用土為某高速公路信陽光山段挖掘的低液限粘土,該土錐入度與其含水量近似呈直線性關系。試驗用砂的細度磨數為3.28,級配差,空隙率較大,其顆粒組成較好。試驗用石灰為信陽光山縣當地生產的消石灰,其技術指標滿足《公路路面基層施工技術細則》(JTG/T F20-2015)中I級消石灰的標準[7]。試驗用纖維為武漢生產的改性聚丙烯纖維,其直徑為20-50μm,長度15mm,抗拉強度500Mpa。試驗用水泥為河南省同力水泥有限公司標號為32.5的普遍硅酸鹽水泥,其技術指標滿足相應國家標準要求。試驗用粉煤灰為信陽大唐華豫電廠生產的粉煤灰,其燒失量為10.62%,75μm篩通過率為76.8%。
1.2 試驗方法
根據文獻[6]的研究分析可知,水泥:石灰:粉煤灰:土:砂質量配合比為4.5:1.5:14:24:56時,該混合料具有較好的抗裂性能。本研究設計水泥:石灰:粉煤灰:土:砂:聚丙烯纖維的質量配合比為:①4.5:1.5:14:24:56:0.02;②4.5:1.5:14:24:56:0.03;③4.5:1.5:14:24:56:0.04;④4.5:1.5:14:24:56:0.05;⑤4.5:1.5:14:24:56:0.06。
本研究中所進行的擊實試驗、無側限抗壓強度試驗、劈裂試驗及干縮試驗均按照《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》(JTG E51-2009)的規定進行。本研究所用試件均按最大干密度95%成型,并按規程標準養生[8]。
2 試驗結果及分析
2.1 擊實試驗
按照《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》(JTG E51-2009)中的擊實試驗方法,測出混合料的最佳含水量為8.2%,最大干密度1.94g/cm3。
2.2 強度試驗結果及分析
三灰穩定砂不同齡期的無側限抗壓強度、劈裂強度試驗結果見表1、圖1。由表1及圖1可知,摻纖維三灰穩定砂無側限抗壓強度與原方案相比未見明顯增長,后期有所增加,但增加不顯著。造成這種結果的主要原因是,在強度形成的初期,聚丙烯纖維與基體連接較弱且阻隔了水泥網狀晶體的形成,并影響了基層材料整體性的形成;隨著齡期的增長,聚丙烯纖維與三灰穩定砂基體連接逐漸增強,纖維和基體共同受力,其抗壓強度增大。由表1及圖2可知,當聚丙烯纖維摻量為0.04%時,三灰穩定砂試件劈裂強度最大,與原方案相比60天劈裂強度增長26.7%,從而確定了三灰穩定砂纖維絲的最佳摻入量為0.04%。
3 結論
按照“安全耐久、節約資源、環境和諧”的路基路面設計理念,充分考慮路面基層的功能要求,旨在提高高速公路半剛性基層的抗裂性能,在三灰穩定砂基層中加入聚丙烯纖維,不但提高了其劈裂強度,而且降低了三灰穩定砂各個齡期的干縮量。經試驗研究得知:
1)三灰穩定砂聚丙烯纖維的最佳摻入量為0.04%;
2)摻加聚丙烯纖維三灰穩定砂具有較高的劈裂強度和較強抗收縮能力。
【參考文獻】
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聚丙烯纖維范文6
關鍵詞:聚丙烯纖維 現澆混凝土樓板抗裂防滲工法
一、前言
聚丙烯纖維對混凝土早期和中長期裂縫有很好的抑制作用,能有效改善混凝土的抗裂防滲性能。本工法根據作者做為技術負責人參與的廣西大業建設集團公司承建的多項聚丙烯纖維現澆混凝土抗裂防滲工程施工實踐,總結出一套較好避免樓屋面結構滲漏和開裂現象發生的施工技術。該工法在大業公司的有關項目施工中得到了成功應用,具有較好的經濟效益和社會效益。
二、工法特點
本工法采用在商品混凝土已雙摻粉煤灰、早強緩凝劑的基礎上摻入聚丙烯纖維和低堿膨脹劑并采用先進施工工藝和技術措施,較好地解決了現澆鋼筋混凝土樓屋面等結構裂縫和滲漏的難題。
三、運用范圍
本工法適用于工業與民用建筑鋼筋混凝土現澆抗裂防滲地下、地上結構,如,現澆樓板和屋面板、外墻、地下室墻板、露天游泳池、水池等。
四、工藝原理
1、雙摻材料作用原理:在商品混凝土雙摻粉煤灰,早強緩凝劑的基礎上再雙摻聚丙烯纖維和低堿膨脹劑(UEA),利用纖維抑制了塑性期混凝土表面和內部裂縫的產生和發展,通過濕養護,膨脹劑的水化產物鈣釩石不斷生成,在水泥硬化過程中使混凝土內部產生自應力,由此對混凝土產生補償收縮,起到防止開裂作用,提高了混凝土的抗滲性及耐久性。
2、施工技術控制原理:(1)施工時的鋼筋布置合理綁扎質量好,能起到約束混凝土的塑性變形,分擔混凝的內應力,抑制裂縫擴展減少裂縫寬度的作用。(2)根據結構體積和形狀設置足夠強度、剛度的混凝土模板支撐和模板。(3)采用不設施工縫的連續澆筑混凝的施工方案。(4)混凝上澆搗后,對混凝土結構采取保濕養護,確保膨脹劑的水化產物鈣釩石的不斷生成,使混凝土結構致密。
五、施工工藝流程
樓屋面結構裂縫原因和控制措施分析樓屋面梁板結構模板、鋼筋檢查驗收纖維砼配制、攪拌、運輸樓屋面梁板結構砼澆筑樓屋面梁板結構砼養護樓屋面梁板結構砼拆模
六、施工操作
1、纖維混凝土與普通混凝土相較粘稠性大,坍落度要控制在適宜范圍內,收面要適當加強。坍落度還會隨時間而減少,因此混凝土運輸時間和出機到入模的時間盡可能短。
2、絕不允許人為大量加水,澆筑確有困難時,在征得建設、監理單位同意后,可以稍微增大減水劑用量。纖維砼澆筑前若出現離析現象須二次拌和,砼采用泵送砼法輸送,自由落高不應超過2米以防止砼的分層離析。
3、樓板纖維混凝土下料不宜太快,先將混凝土攤鋪高出20 mm~40 mm,用插入式振動器振搗后,再用平板振動器振動、搶平。采用一刮、二滾、三縱、四抹的方法,確保樓面的平整度。振動棒的操作要做到“快插慢拔”,插點應均勻有序,插點間距宜為500mm左右,每點振搗時間宜為5s~15s 左右,以砼面不再下降,表面出現浮漿為止。
4、在纖維混凝土澆灌1―2小時后,須對混凝土進行二次振搗,并對纖維混凝土表面拍打振實。
5、收漿是聚丙烯纖維混凝土樓板很關鍵的施工工序,在施工中,應根據當時氣溫,風力大小等具體情況進行收漿,收漿過早或過晚,都有可能影響平整度或出現早期裂縫等。
6、連續澆筑不設施工縫,若因意外情況不得不留時,留設位置及處理方法必須符合規范及施工圖紙要求。
7、砼終凝后立即用塑料薄膜覆蓋養護。纖維砼澆水養護的時間不得少于14天,施工放樣后,也必須立即澆水并覆蓋養護。澆水次數應能保持砼始終處于濕潤狀態,并做好砼養護記錄。
七、材料
本工法使用的混凝土是在原摻粉煤灰、早強緩凝劑的基礎上再摻加聚丙烯纖維和低堿膨脹劑,而起到抗裂防滲作用的最關鍵材料則為聚丙烯纖維。
現以廣西大業公司實驗室做的聚丙烯纖維混凝土抗裂試驗為例,對聚丙烯纖維的抗裂防滲性能作介紹和分析。本試驗采用的聚丙烯纖維是格雷斯品牌,以C25混凝土為例,以抗壓強度為主進行配合比設計。
1、試驗試件分A1、 A2、 A3組(每組按摻量不同各4塊試件)和D組(無摻量的1塊試件),共13塊試件 ; 試件編號見表7-1。
平板試驗試件組別編號表7-1
注:纖維長:A1型- 6mm;A2型-12mm;A3型-19mm;D組:摻量為0 Kg/m3的對比組
2、試驗結果圖表和抗裂性能評價
早期抗裂效果圖表如:圖7-1
圖7-1不同類型、不同摻量情況下纖維早期防裂效果
中長期抗裂效果圖表如:圖7-2(a) 、 圖7-2(b)
圖7-2(a)圖7-2(b)
A2組不同齡期、不同摻量情況下纖維防裂效果;A3組不同齡期、不同摻量情況下纖維防裂效果。
由試驗結果圖表看出,聚丙烯纖維對混凝土的早期防裂具有非常好的效果,對混凝土中長期裂縫也有較好的抑制作用,對混凝土中長期防裂性能的提高有較大的貢獻。
八、機具選擇
本工法的機具選擇同一般鋼筋混凝土工程類似。
九、質量控制
1、混凝土拌站投料攪拌時,必須嚴格計量投料,保證攪拌時間,使混凝土的配料分布均勻,確保纖維均勻分布。
2、事先將聚丙烯纖維按攪拌用量分別過秤小袋包裝,攪拌時按袋投放。
3、模板施工時,除一般質量要求外,特別是池壁墻柱模板對拉螺栓應按混凝土側壓力分布情況進行設置,以防混凝土澆搗時模板變形,并設止水片,以防滲漏。
4、鋼筋設置嚴格按照設計,采用雙層細鋼筋,密間距要求設置,板四角宜設置幅射鋼筋。
十、安全措施
1、對攪拌工人進行安全教育:不要讓纖維進入眼睛,施工中不宜從高空拋灑,一旦進入眼睛,千萬不能揉眼,要翻開眼瞼用大量清水沖洗后就醫。
2、 本工法的其他安全措施與一般鋼筋混凝土工程類似。
十一、文明施工、環保措施
本工法的文明施工、環保措施同一般鋼筋混凝土工程類似。
十二、效益和施工效率分析
1、效益分析。(1)減薄樓板厚度,減少樓板中因為防裂而設置的構造鋼筋,縮短施工工期,從而能節省應此而可節約的一切費用。(2)樓板質量好、使用壽命長、減少維修費用等因此而節省的費用。(3)纖維混凝土具有良好的保水性,可節省養護的時間和費用及相關成本。
2、施工效率分析。(1)本工法可省去后澆帶設置,因此加快了部分材料周轉,省去后澆帶施工縫清理、支模、混凝土澆筑、養護、拆模等工作, 加快了工期。(2)由于不滲漏,無裂縫起到自防水作用,因此減少粉刷及防水層處理,可節約費用。(3)另外此成套施工技術對當前工業與民用建筑地下和地上工程抗滲、防裂提供了豐富的實踐經驗(今后同類結構可推廣應用),具有明顯的社會效益。
十三、工程應用實例
該工法由廣西大業建設工程有限公司2003年8月28日~2006年3月8日應用于南寧市榮寶華商城的地下車庫,2005年4月2日~2006年7月28日應用于邕寧縣機關工作人員住宅小區2#標工程,主體結構驗收時由建設單位、設計單位、監理單位、施工單位、邕寧縣質監站、南寧市質監站經開區分站共同驗收和審定,獲得優質結構獎等多項獎勵,該工法技術水平達到廣西區內領先水平,被自治區住房和城鄉建設廳授予2009年度自治區級工法,在廣西推廣使用。
參 考 文 獻
[1] 黃定顯,杜曉玲,曾銘. 建筑經濟與企業管理[M]. 南昌:江西高校出版社,1996
[2] 盛黎明. 鄧運清.混凝土聚丙烯纖維的發展與應用[J橋梁.2002.6