聚丙烯纤维喷射混凝土力学性能试验研究

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发布时间：2021-09-27

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聚丙烯纤维喷射混凝土力学性能试验研究
姚文杰，庞建勇，姚韦靖
(安徽理工大学土木建筑学院，淮南 232001)
摘要：掺入适量聚丙烯纤维可以阻止混凝土开裂、增加抗拉抗剪强度、增强韧性、抗渗性和抗疲劳性，能够很
好地改善混凝土延性和耐久性。本文在完成不同聚丙烯纤维掺量混凝土力学性能对比试验的基础上，得出了能够满
足软岩隧道喷层支护要求的混凝土配合比。
关键词：聚丙烯纤维；混凝土；增强机理；力学性能
Abstract：Adding polypropylene fiber concrete can prevent concrete crack，enhance tensile shear strength，toughness，
penetration resistance and fatigue resistance，which can effectively improve the concrete ductility and durability．Based on
the contrast test of mechanical properties for concrete in this paper，different contents of polypropylene fiber are completed，
mix proportion of concrete for spraying layer of soft rock tunnel is satisfied．
Key words：Polypropylene fiber；Concrete；Enhancement mechanism；Mechanical properties
中图分类号：TU528．572 文献标识码：A 文章编号：1000—4637(2016)04—60—03
0 前言
目前。喷射混凝土已广泛应用于隧道锚喷支护
中。随着隧道开挖的不断加深，将会遇到软弱岩层
或土层．当遇到这类地层时。地下工程地压显现，围
岩变形量大，隧道破坏严重，因此，需要对隧道周围
进行喷射混凝土支护 [】-2]。由观测可以发现，普通混
凝土喷层施工不久之后就会出现局部开裂、脱落甚
至整体坍塌现象．这是由于普通混凝土自身抗拉性
能弱，不能与隧道变形协调所致[31。为解决普通混凝
土容易开裂的问题。需要采用一种全新的喷层支护
技术来改善其抗拉性能弱的特性，以使喷射混凝土
的变形与隧道围岩的变形协调一致。
1 聚丙烯纤维混凝土增强机理
复合材料力学理论和断裂力学纤维间距理论
可以对纤维混凝土增强机理加以解释在纤维混凝
土中，纤维在基体中所起到的作用概括起来一般有
以下三种：阻止混凝土开裂、增加混凝土抗拉强度、
增强混凝土韧性。与普通混凝土相比，纤维混凝土
的各项物理力学性能得到了很大的改善和提高，这
都和纤维的以上三个作用相关联。
(1)阻止混凝土开裂：主要是指纤维对新拌混
凝土早期收缩裂缝及硬化后收缩裂缝的产生及扩
展起到阻碍作用[51。
(2)纤维增强基体抗拉强度：纤维不仅只是提
高了抗拉强度，而且在以拉应力为主应力的受力条
件下，弯拉强度及抗剪强度也得到相应提高；在掺
人较大掺量的高弹性模量纤维时，混凝土材料的抗
压强度也会有一定程度的提高。
(3)增强混凝土韧性：混凝土的韧性是指在不
同的应力状态下当混凝土进入塑性阶段后抵抗变
形的能力。纤维混凝土最大的优点是韧性得到了显
著改善嘲。
2 原材料与试验方法
2．1 原材料
水泥：本试验采用普通硅酸盐水泥，因为水泥
中的 C，S和 C，A含量较高，能够很好地与速凝剂相
融，且速凝时间短、早期强度高，同时后期的强度也
相当可观
细骨料：采用细度模数为 2．8的中粗砂，其中直
径小于 0．075mm 的颗粒不超过 20％，本试验所用砂
的级配见表 1。
粗骨料：选用卵石或碎石，其最大粒径不超过