低弹模聚丙烯纤维混凝土本构模型及力学性能研究

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发布时间：2021-09-10

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低弹模聚丙烯纤维混凝土本构模型及力学性能研究
潘超，冯仲齐，陈凯
【1．西安建筑科技大学理学院，710055；2．西安建筑科技大学西部建筑科技国家重点实验室(筹)1
摘要：利用聚丙烯纤维对混凝土的影响，选用对防渗墙、路基等有利的低弹模混凝土配合比，并同时兼顾混凝
土强度、弹性模量、抗裂抗渗性能，做了本构模型和力学性能分析。结果表明，在混凝土q-掺入一定量的聚丙烯纤维
是克服混凝土开裂的有效途径，能够有效提高混凝土的延性，改善混凝土的变形性能。当水灰比为0．65，聚丙烯纤维
掺量为0．9％时，低弹模混凝土的抗裂、防渗性能达到最优。
关键词：低强度；低弹模；聚丙烯纤维；抗裂防渗；本构模型
Abstract：Using the influence of polypropylene fiber on concrete，selecting a fight mix—proportion with a low elastic
modulus concrete for anti—permeability wall and road base，and considering the concrete strength，elastic modulus，
crack—
resistance and anti—permeability，the constitutive model and the analysis on mechanical properties are carried out．1’he
results show that mixing a suitable amount of polypropylene fiber into concrete can overcome the eonerete cracking
，
efectively improve the ductility of concrete and improve the deformation property of concrete．When the water—cement
ratio is 0．65 and the dosage of polypropylene fiber is 0．9％．the crack—resistance and anti-permeability of low elastic
modulus concrete can achieve an optimal perform ance．
Key words：Low strength；Low elastic modulus；Polypropylene fiber；Crack——resistance and anti——permeability；
Constitutive model
中图分类号：TU528．572 文献标识码：A 文章编号：1000—4637(2011)05—36—04
O 前言
防渗墙技术已经由大型工程普及到中小型工
程，由永久工程推广到临时围堰工程，由新建工程
延伸到病险水库的防渗处理】。低弹模混凝土作为
防渗墙的主要材料，怎样保证其高抗渗性、高抗裂
性就显得尤为重要。防渗墙混凝土的迅速发展，也
势必会给人们提出这样的问题：“怎样使防渗墙混
凝土具有较小的弹性模量，从而适应较强的变形能
力，表现出优良的抗裂抗渗性~[2--4]?”聚丙烯纤维增
强混凝土(FRSCC)具有优良的工作性能和力学性
能，其中的纤维可有效限制混凝土收缩裂缝的产生
和发展翻。目前，很多国家已将纤维混凝土用于实际
工程中[61，国内这方面的研究还不是十分成熟I7-9]。针
对上述情况，本文研究了不同聚丙烯纤维掺量和不
同水灰比正交试验条件下，混凝土的抗裂及抗渗性
能，以寻求符合防渗墙技术要求的最佳配合比。
1 低弹模聚丙烯纤维混凝土配制技术要求
1．1 原材料
低弹模混凝土的特点是低强度、低弹模和高抗
渗、大流动性。通常，低弹模混凝土的弹性模量比普
基金项目：国家自然科学基金重大研究计划项目(908150
05)。
一36一
通混凝土小几倍甚至几十倍，而原材料的品质对混
凝土配合比、强度和耐久性均有较大影响。本试验
选用了32．5级普通硅酸盐水泥；砂为中砂，细度模
数2．81，含水率0．5％，表观密度2．60g／cm。，堆积密度
1340kg／m ，含泥量1．5％；石为粒径5~20ram的卵石，
级配良好。掺合料为Ⅱ级膨润土、Ⅱ级粉煤灰和
VICK聚丙烯纤维。外加剂选用DH3G高效减水剂
和DH9引气剂。
1．2 混凝土配合比
低弹模聚丙烯纤维混凝土应具有适宜的强度、
较低的弹性模量和良好的抗渗性能等。本试验低弹
模聚丙烯纤维混凝土设计强度为10MPa，坍落度为
18～22cm。聚丙烯纤维采用外掺法【lel，混凝土密度不
小于2100kg／rn 。由于采用较大砂率可以降低混凝土
的强度和弹性模量，故塑性混凝土的砂率一般大于
50％，根据文献经验，本试验采用60％的砂率。粉煤
灰掺量30％t“q 31，膨润土含量15％，聚丙烯纤维掺量
分别为0．6％、0．9％和1．2％，减水剂掺量为0．7％。同
时，根据对试拌的混凝土含气量测定，掺加了0．01％
的引气剂。
2 试验方法及试验结果
试验分三组，水灰比分别为O．60、0．65和0．7