聚丙烯纤维对硅粉混凝土性能影响研究 薛 媛 ，娄 宗科 (1．甘肃农 业大学 工学院 ，甘 肃 兰州 730070；2．西北农林科技大学 水利与建 筑工程 学院，陕西 杨凌 712100) 摘 要 ：硅粉混凝土提 高 了水泥石 的抗 冲磨强度 ，但存在水化热 温升较 高、干 缩变形较 大、经常开 裂的现 象。试验研 究 了 在硅粉混凝土中掺入聚 丙烯纤维对混凝 土性 能的影响。结果表明 ：聚 丙烯纤维抑制 了硅粉 混凝土的干缩变形 ，提 高 了混 凝土的抗 冲磨性能 、劈拉 强度 ，同时获得 了良好的抗渗性 。综合考虑混凝土抗压强度 、劈拉 强度及抗渗性 ，硅 粉混凝土 中 纤维掺量最优值为 0．6k m 。 关 键 词 ：硅粉 ；聚 丙烯纤维 ；抗 冲磨性 能；耐久性 中图分类号-TU528．572 文献标识码 ：A doi：10．3969／j．issn．1000—1379．2010．09．055 水利水 电工程过水建 筑物混凝 土的磨 损是不 可忽视 的问 题 ，这种磨 损主要发生在 大坝 的溢洪道 、通航建 筑物 的闸室底 板 、输水廊道 以及 电站底部 的排沙孑L等部位 。船 闸 、输 水廊道 等建筑 物遭受破坏后 ，修复是十分 困难 的。采用抗 冲磨性能优 良的材料是延长大 型水利水 电工程使 用寿命 的重要 手段 。目 前国内外使用的抗冲磨 混凝 土主要有浸渍 混凝 土 、钢纤维 混凝 土 、硅粉混凝土、铸石混凝土等。铸石混凝土 、浸渍混凝土价格 昂贵 ；钢纤维混凝土施工 困难且成 本较高 ；硅 粉混凝 土增 加 了 水泥石的抗 冲磨强度 ，但硅粉 混凝 土存在水 化热温 升较 高 、于 缩变形较 大的不足 ，在工程 中经常 有硅粉混凝 土开 裂的现 象 ， 从而使混凝土耐久性降低 。 。 聚丙烯纤维是由丙烯 聚合物制成 的烯烃类 纤维 ，具有 强度 高、相对密度小 、不 吸水 、耐酸 碱腐蚀 、无毒 等特性 。在 水泥砂 浆或混凝土中掺入少量 的聚丙烯 纤维 能有效地 抑制混 凝土的 塑性收缩 开裂 ，改善混凝土抗渗 、抗冻 和抗 冲磨 等性能 ，提高混 凝土的柔韧性 、抗 冲击性 和抗疲劳 性。对于 高强混凝 土 ，水泥 用量较多 ，容 易产生裂 缝 ，掺 入聚丙烯 纤维 能有效地 抑制混 凝 土裂缝的产生 。 1 试验材料和方法 胶凝材料采用 C42．5普通硅酸盐水 泥 ，其各项性能 均满足 国家标 准的规定 ；硅粉 S；O：含量为 90．36％ ；聚丙 烯纤维长 为 19mm，其杨氏弹性模量 为 3．7GPa。河砂 采用天然河 砂 ，细 度 模数为 2．43，含泥量为 1％ ；卵石粒径为 5～20ram(占 45％ )及 20—40mm(占55％ )；减水 剂掺量为 1％；拌合用水为地方饮用 水 ，水质满足试验要求 。 混凝土设计为二级配 C40，水胶 比为 0．4，以坍 落度控制用 水量。测试硅粉掺量为 10％ 、聚丙烯纤维掺 量不 同的情况下 ， 混凝土抗压强度 、劈裂抗拉强度 、抗 冲磨强度 、于缩性能 及渗 透 性 。其 中抗冲磨 强度采用水下钢球法进行测定 ，渗透性采用抗 渗标号法进行测定 。 · 13O · 2 混凝土性能试验 2．1 抗 冲磨 强度 试验 试 验结果见 表 1。由表 1可 以看出 ，硅 粉与 聚丙 烯纤维 均 能提 高混凝土 的抗 冲磨 性 能，较之 单掺硅 粉 ，两者共 掺时混凝 土抗冲磨性能显著提高，增幅最大达 60％。其主要原因是聚丙 烯纤维可以有效地抑制早 期混凝 土 因离析 、泌水 、收缩等 而形 成的原生裂缝的发生和发 展 ，提高 了材料 的连续性 ，有效地 补 偿 了硅 粉对混凝 土产生 的塑性收缩 ，使 混凝 土的性能得 到显著 改善。 表 1 混凝土抗冲磨 强度 通过对比抗 冲磨前后试件 的外观 ，可以看出试件磨损较均 匀 ，水泥与骨料的黏结较好 ，说明纤维改善 了混凝 土的脆 性 ，阻 碍了冲击或磨损裂缝的发展。聚丙烯纤维掺量为 0．3、0．6、0．9 kg／m 和 1．2k m 时 ，混凝 土抗 冲磨强度 分别提 高 了 39％、 50％ 、58％和 60％ ，可见 当聚丙烯 纤维 掺量从 0．3kg／m 提 高 到 0．6kg／m 时混凝土抗 冲磨 强度增 幅最 大 ，而 掺量超过 0．6 kg／m 时增长幅度逐渐减小。 2．2 千缩性 能试 验 掺人 聚丙 烯 纤 维对 硅 粉 混

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