纖維素纖維及纖維混雜混凝土抗裂抗?jié)B牲能的試驗研究及工程應(yīng)用

1、全國中文核心期刊桿建魄中國科技核心期lj纖維素纖維及纖維混雜混凝士抗裂抗?jié)B牲能的試驗研究及工程應(yīng)用錢紅萍(常州工學(xué)院土木建筑工程學(xué)院，江蘇常州213002)摘要：研究了纖維素纖維、PVA纖維及其兩者混雜摻入對混凝土抗裂抗?jié)B性能的影響。結(jié)果表明，纖維素纖維和PVA纖維均能有效提高混凝土的抗裂抗?jié)B性能，兩者混雜摻入對混凝土抗裂抗?jié)B性能的改善效果明顯。依托工程應(yīng)用表明，用于地下工程墻板中纖維素纖維混凝土具有良好的抗裂抗?jié)B性能和體積穩(wěn)定性。關(guān)鍵

2、詞：纖維；混雜；混凝土；抗裂抗?jié)B；工程應(yīng)用中圖分類號：TU528572文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：1001—702X(2012)03—0040—03ExperimentalstudyandengineeringapplicationofanticrackingandimpermeabilityperformanceofconcretemixedwithceHulosefiberandhybridfiberQIANHongping(Schoo

3、lofCivilEngineering，ChangzhouInstituteofTechnology，Changzhou213002，Jiangsu，China)Abstract：Inthispaper，effectsofthecellulosefiber，PVAfiberandhybridfiberonconcretecrackresistanceandimperme—abil1yperformancewerestudiedThete

4、stresultsshowthat，cellulosefiberandPVAfibercanimprovethecrackresistanceandimpermeabilityofconcrete，andtheeffectofhybridfiberisobviousEngineeringapplicationshowsthat，forundergroundengineeringwallofcellulosefiberconcreteha

5、sgoodcrackresistance’impermeabilityandvolumestabilityperfmanceKeywords：fiber；hybrid；concrete；crackresistanceandimpermeability；engineeringapplication隨著我國城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，混凝土結(jié)構(gòu)耐久性和服役壽命的提高己成為工程界日益關(guān)注的問題，良好的抗裂抗?jié)B性能是確?；炷辆哂休^高耐久性

6、的前提條件。在混凝土中摻入纖維能明顯改善和提高混凝土的抗拉強(qiáng)度、極限延伸率、韌性及沖擊性能等性能，對于鋼纖維、聚丙烯纖維等纖維的研究及實際工程應(yīng)用已較為廣泛【，而纖維素纖維及其混雜纖維對混凝土抗裂抗?jié)B；I生能影響的應(yīng)用研究較少。本文在混凝土中摻入纖維素纖維、PVA纖維及二者混雜纖維，并在基體中摻加聚羧酸高效減水劑、粉煤灰和礦粉以改善混凝土的綜合性能。通過對纖維素纖維及其混雜纖維混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度、早期塑性開裂、氯離子滲透系數(shù)等物理力學(xué)

7、性能的測試，對比分析纖維素纖維及其與PVA纖維混雜對基金項目：江蘇省交通廳科技計劃項目(09Y18)收稿日期：201109—15作者簡介：錢紅萍，女，1966年生，江蘇丹陽人，碩士，副教授，主要從事土木工程材料的教學(xué)與研究。地址：常州市通江南路299號，E—mail：qianhp@czucn。40新型建筑材料20123混凝土抗裂抗?jié)B性能的影響，為依托工程提供了抗裂抗?jié)B性能符合要求的混凝土配合比。1試驗●11原材料水泥，江蘇嘉新水泥集團(tuán)產(chǎn)

8、京陽425級普通硅酸鹽水泥，其堿含量(Na200658Kz0)為048％，各項性能符合GBl75—2007《通用硅酸鹽水泥》標(biāo)準(zhǔn)要求；粉煤灰，常州電廠的I級粉煤灰；礦粉，常州中盛磨細(xì)礦粉公司提供；粗、細(xì)骨料，技術(shù)指標(biāo)符合JGJ522006《普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法》標(biāo)準(zhǔn)要求；減水劑，江蘇建科院有限公司生產(chǎn)的聚羧酸高效減水劑；纖維，美國進(jìn)口纖維素纖維和常州天怡纖維廠提供的PVA纖維，2種纖維的物理力學(xué)性能見表I。表12種纖維的物理

9、力學(xué)性能學(xué)兔兔www.xuetutu.com錢紅萍：纖維素纖維及纖維混雜混凝土抗裂抗?jié)B性能的試驗研究及工程應(yīng)用空間三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有效減少了基體中水泥漿體和砂漿層上原生裂縫的產(chǎn)生。因而顯著減少了由于骨料沉降收縮、化學(xué)收縮等產(chǎn)生混凝土早期塑性裂縫和收縮裂縫的數(shù)量，抑制了裂縫的寬度，減小了裂縫的面積。同時，PVA纖維較高的劈裂抗拉強(qiáng)度抵抗混凝土后期因各類變形產(chǎn)生拉應(yīng)力而導(dǎo)致的開裂效果好，以上試驗結(jié)果體現(xiàn)了纖維素纖維和PVA纖維復(fù)摻的混雜抗裂效

10、果。222纖維對混凝土后期體積穩(wěn)定性的影響除了早期塑性開裂對混凝土抗?jié)B性能的影響至關(guān)重要外，混凝土硬化后的體積穩(wěn)定性對混凝土的抗裂抗?jié)B性能也有很大的影響，高抗?jié)B混凝土必須具備較高的體積穩(wěn)定性，即較小的收縮率。圖2為摻加不同品種纖維的混凝土56d、100d的收縮率。0_10008麥0l06＼瓢oOO20COPFCFHF試件編號圖2摻加不同品種纖維混凝土的后期收縮率由圖2可見，摻加不同品種纖維對混凝土的后期(56d、100d)收縮有著較明顯

11、的改善作用，其中又以纖維素纖維和混雜纖維的效果更好。混凝土收縮主要是水泥石的收縮，一是水泥石中吸附水的蒸發(fā)引起凝膠體的收縮，二是毛細(xì)孔內(nèi)自由水的蒸發(fā)產(chǎn)生的毛細(xì)孔負(fù)壓造成水泥石收縮。纖維素纖維的天然親水性和特有空腔結(jié)構(gòu)能夠顯著降低硬化水泥漿體的孔隙率，且在水泥石內(nèi)部濕度下降的情況下，可釋放空腔中的水分，這些都起到了減少水泥石干縮的作用。PVA纖維由于其彈性模量較高，對毛細(xì)孔壓力有一定的抵消作用，從而減小導(dǎo)致水泥石收縮的總壓力。因此，纖維素

12、纖維和PVA纖維混雜對混凝土收縮起到較好的抑制作用。23纖維對混凝土抗?jié)B性能的影響(見表5)表5混凝土抗?jié)B性能測試結(jié)果由表5可知，由RCM法測得的纖維混凝土氯離子擴(kuò)散系數(shù)和滲水高度相對于基準(zhǔn)混凝土C0均有所降低，纖維素纖維和混雜纖維對混凝土抗?jié)B性能的改善較為明顯。這與前面試驗所得纖維對混凝土阻裂、限縮效果是一致的。有研究表42新型建筑材料20123明【41，纖維素纖維可改善基準(zhǔn)硬化水泥漿體的孔隙結(jié)構(gòu)，使混凝土的孔徑分布向?qū)節(jié)B性能無害的

13、孔(20mm)發(fā)展，降低了混凝土中的滲水通道，提高了混凝土的抗?jié)B性能。由此可見，纖維素纖維及其與PVA纖維的混雜摻入能夠有效改善混凝土的抗裂抗?jié)B性能，可以配制出滿足工程要求的高抗裂抗?jié)B混凝土材料。3工程應(yīng)用常州市客運中心及綜合配套系統(tǒng)工程是集火車站、城鐵站、長途客運站(旅游巴士樞紐)、軌道交通1號線車站、公交樞紐站(含BRT支線)、社會停車場、出租車停靠站等多種交通功能以及商業(yè)、商務(wù)辦公于一體的現(xiàn)代化大型綜合交通樞紐。地面總建筑面積11

14、萬m，地下總建筑面積8萬m。混凝土強(qiáng)度等級為C35、抗?jié)B等級為P10。在預(yù)留地鐵站底板和墻體分別澆筑了纖維素纖維、PVA纖維和二者混雜纖維混凝土墻板。根據(jù)現(xiàn)場對底板和墻板混凝土的檢測和分析表明，底板由于特殊的結(jié)構(gòu)約束以及地基約束特點，摻加纖維對其抗裂阻裂的效果不明顯。但對于墻板，纖維摻入能顯著降低其裂縫的數(shù)量、寬度和面積，其中摻混雜纖維的混凝土抗裂、阻裂性能最佳。此外，采用光纖光柵應(yīng)變傳感器對4塊不同組分的混凝土板內(nèi)部變形進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測，

15、對澆筑后851d的混凝土板的應(yīng)變進(jìn)行了測量，結(jié)果見圖3。圖3地下工程纖維混凝土應(yīng)變的現(xiàn)場檢測結(jié)果圖3檢測結(jié)果表明，相對基準(zhǔn)混凝土板，摻加纖維對提高混凝土抵抗變形的能力效果顯著，而且不同品種纖維混凝土板的體積變化規(guī)律與實驗室早期抗裂性試驗結(jié)果基本相符，混凝土的抗?jié)B抗裂指標(biāo)滿足工程要求。4結(jié)語(1)纖維素纖維和PVA纖維的摻入可顯著改善混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度，相對于基準(zhǔn)混凝土，PVA纖維、纖維素纖維和二者混雜纖維可分別提高216％、108％和