本文模擬青藏鐵路建設(shè)工程現(xiàn)場混凝土的溫度變化環(huán)境(日氣溫變化為5～-15°C),測試了聚丙烯腈纖維摻入后對混凝土抗壓、抗拉和抗彎強(qiáng)度的影響；研究了快速凍融試驗條件下聚丙烯腈纖維混凝土的抗凍性能,對纖維的作用機(jī)理進(jìn)行了分析。
1 試驗用原材料
P.O 42.5R水泥、高爐礦渣微粉；中河砂，碎石；FDN高效減水劑和JQ高性能引氣劑；海川路威○R2000型聚丙烯腈纖維。該纖維彈性模量隨溫度降低而提高,見圖1所示。
2 力學(xué)性能研究方法
混凝土為C50。高爐礦渣微粉為膠凝材料總質(zhì)量的40%。混凝土試件設(shè)計見表2所示。計算劈拉強(qiáng)度時,取劈拉荷載～位移全曲線第1峰值所對應(yīng)的荷載,而非最大荷載，見圖2。
3 試驗結(jié)果與討論
3.1 低溫環(huán)境下聚丙烯腈纖維對混凝土強(qiáng)度增長趨勢的影響
養(yǎng)護(hù)溫度為5°C和-15°C各12h。對照組試件置于標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中養(yǎng)護(hù)。表3為混凝土各齡期強(qiáng)度?；鶞?zhǔn)混凝土C0在28d齡期之前就出現(xiàn)了凍壞現(xiàn)象。低溫下混凝土的韌性均大于標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下的混凝土。圖4為3組混凝土荷載～撓度全曲線的比較圖。
3.2 聚丙烯腈纖維對混凝土抗凍性能的影響
表4中顯示,基準(zhǔn)混凝土C0的抗凍融性最差。摻入引氣劑的混凝土C1的抗凍性明顯提高,摻入微細(xì)聚丙烯腈纖維后的混凝土，抗凍融性能的提高幅度更加顯著。
從表3可見,普通混凝土在低溫干燥及吸水飽和狀態(tài)下,抗凍融性能大大低于其它混凝土。摻入聚丙烯腈纖維提高了混凝土的極限拉應(yīng)變。其彈模隨溫度降低而提高對混凝土低溫環(huán)境下抵抗凍脹破壞有正面效應(yīng)；聚丙烯腈纖維具有明顯的阻裂效應(yīng),增加了混凝土凍融損傷過程中的能耗,有效抑制了混凝土的凍脹開裂。
4 結(jié)論
低摻量聚丙烯腈纖維可以有效緩解由低溫循環(huán)而引起的混凝土損傷,同時纖維的阻裂機(jī)制使混凝土能抵抗較大的溫度應(yīng)力并具有較高的彎曲韌性。聚丙烯腈纖維的彈性模量隨溫度降低而提高的特性對纖維混凝土低溫環(huán)境下抵抗凍脹破壞具有正面加強(qiáng)效應(yīng)。微細(xì)聚丙烯腈纖維改善了混凝土的早期內(nèi)部缺陷,降低了原生裂隙尺度,提高了混凝土的抗拉極限應(yīng)變和斷裂能,有益于混凝土低溫環(huán)境下的強(qiáng)度增長和混凝土抗凍融耐久性的提高。
