摘要: 在混凝土中摻入適量的杜拉纖維, 能有效改善混凝土材料的物理性能, 減少混凝土的塑性裂紋和內(nèi)部微裂紋的出現(xiàn)和擴(kuò)展, 提高混凝土材料介質(zhì)的連續(xù)性, 對抑制混凝土路面毛絲裂紋的出現(xiàn)和改善混凝土路面抗沖擊、抗凍、抗?jié)B等耐久性有重要的作用。通過對杜拉纖維混凝土配合比試驗(yàn), 提出杜拉纖維混凝土的設(shè)計(jì)和施工工藝。
關(guān)鍵詞: 杜拉纖維混凝土; 配合比試驗(yàn); 施工工藝
中圖分類號: TU528.572 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A 文章編號: 1002- 3550-( 2007) 02- 0073- 02
0 引言
杜拉纖維混凝土是一種性能優(yōu)良的新型建筑材料[1~3]。它能顯著提高混凝土的抗裂、抗沖擊、抗疲勞等性能, 延長路面使用壽命。近年來, 國內(nèi)對杜拉纖維混凝土路面和罩面開展了一系列研究, 但大面積應(yīng)用較少, 在三峽水利樞紐這樣的巨型工程中應(yīng)用則更少。EL.120m 施工棧橋是溝通三峽工程大壩施工的重要通道, 棧橋?qū)挾葹?9.0m, 主要承擔(dān)引水壓力鋼管的吊裝、壩頂門機(jī)的吊裝及壩體混凝土的澆筑等重要任務(wù), 它對三峽二期工程能否順利完成起著決定性的作用。為提高棧橋道面的質(zhì)量, 減少維修工作量, 保證交通暢通。因此, 在棧橋引道部位鋪筑厚15cm 的杜拉纖維混凝土道面, 作為試驗(yàn)段, 為杜拉纖維混凝土在三峽工程的應(yīng)用提供技術(shù)參考。
1 杜拉纖維混凝土配合比試驗(yàn)及分析
1.1 試驗(yàn)原材料
根據(jù)設(shè)計(jì)文件規(guī)定引道路面的控制標(biāo)準(zhǔn)為: 要求28d 抗折強(qiáng)度≥7.5MPa, 軸拉強(qiáng)度3.9MPa, 抗剪強(qiáng)度≥11.0MPa, 抗磨度≥300h/cm。其主要材料為:
(1) 水泥: 水泥統(tǒng)一使用荊門中熱42.5 級水泥, 水泥使用前特別注意進(jìn)行安定性檢驗(yàn)。
(2) 骨料: 基坑開挖的微新花崗巖人工粗骨料和下岸溪斑狀花崗巖人工砂, 骨料最大粒徑20mm, 砂細(xì)度模數(shù)2.4~2.8。
(3) 外加劑: 浙江龍游外加劑廠生產(chǎn)的ZB-1A 減水劑。
(4) 杜拉纖維的主要技術(shù)參數(shù)為: 纖維類型為束狀單絲; 密度0.91kg/m3; 無吸水性; 熔點(diǎn)是165℃; 抗拉強(qiáng)度為276MPa; 安全、無毒材料; 含濕率小于0.1%; 抗酸堿度極高; 規(guī)格約1.9cm;導(dǎo)熱性極低; 彈性模量3 793MPa; 拉伸極限15%。
1.2 水泥砂漿強(qiáng)度對比試驗(yàn)
按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行水泥砂漿強(qiáng)度對比試驗(yàn), 水灰比0.459, 用水量248g, 灰砂重量比1∶2.5, 材料用量: 水泥540g; 砂1 350g; 拌和水248g。水泥砂漿強(qiáng)度對比試驗(yàn)成果見表1。
從表1 可以看出, 摻入0.7kg/m3 的杜拉纖維后, 水泥膠砂抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度早期無顯著變化; 28d 齡期的抗折強(qiáng)度達(dá)到10.8MPa, 比普通水泥膠砂抗折強(qiáng)度提高約25%; 28d 抗壓強(qiáng)度為78.4MPa, 比普通水泥膠砂抗壓強(qiáng)度提高了21%。
1.3 混凝土拌合物性能試驗(yàn)
拌和時(shí)觀察杜拉纖維可以迅速與混凝土原材料混合, 混凝土拌合物中的纖維分布均勻, 而且混凝土拌合物插搗容易, 粘聚性良好, 無泌水、骨料分離現(xiàn)象產(chǎn)生。試驗(yàn)成果見表2。從表2 可看出, 杜拉纖維表面經(jīng)特殊的生產(chǎn)工藝處理, 能夠在混凝土拌合物中均勻分散, 而且不影響混凝土的外觀。摻
入杜拉纖維后, 有效地降低了混凝土表面的泌水與集料的沉降, 使混凝土拌合物具有良好的粘聚性和保水性。
1.4 杜拉纖維混凝土力學(xué)強(qiáng)度和變形性能試驗(yàn)
不同齡期的杜拉纖維混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果見表3, 變形性能試驗(yàn)成果見表4。
從表4 可以看出, 杜拉纖維混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度比普通混凝土都有明顯提高。杜拉纖維混凝土的彈性模量低于普通混凝土, 即其極限拉伸率高于普通混凝土, 故在動荷載與沖擊荷載作用下可吸收能量, 從而提高混凝土的變形能力, 并相應(yīng)降低混凝土的脆性; 杜拉纖維獨(dú)特的表面處理工藝使其可
以和水泥基料緊密地結(jié)合在一起, 極大地保持了混凝土的整體強(qiáng)度, 阻礙了混凝土中裂縫的迅速擴(kuò)展, 增強(qiáng)了混凝土的抗沖擊能力, 這一特點(diǎn)使之非常適用于路面工程。
1.5 杜拉纖維混凝土的耐磨損性能試驗(yàn)
按照J(rèn)GJ053-9《4 公路工程水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》中混凝土抗磨性試驗(yàn), 進(jìn)行杜拉纖維混凝土的抗磨損試驗(yàn)。試件尺寸為150mm×150mm×150mm 立方體標(biāo)準(zhǔn)試塊, 將試件放至耐磨耗試驗(yàn)機(jī)上, 用夾具將其緊固, 在200N 負(fù)荷下磨50 轉(zhuǎn)。試驗(yàn)結(jié)果表明, 杜拉纖維混凝土的耐磨性要優(yōu)于普通混凝土。杜拉纖維混凝土耐磨機(jī)理分析: 杜拉纖維混凝土除了組成材料水泥漿體和粗細(xì)骨料對耐磨性的貢獻(xiàn)外, 纖維的阻裂效應(yīng), 使混凝土在磨損過程中始終保持其整體性, 纖維的連結(jié)作用又使骨料之間不致于破損, 保證了杜拉纖維混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的連續(xù)性, 而材料的整體性直接增強(qiáng)了其抵抗微切削磨損破壞的能力, 因此杜拉纖維摻入混凝土中, 對于提高混凝土本身的耐磨性有很大幫助。
1.6 杜拉纖維混凝土配合比
杜拉纖維混凝土配合比設(shè)計(jì)強(qiáng)度指標(biāo), 以抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度作為雙控指標(biāo)。影響配合比的主要因素是水膠比、外加劑摻量、砂率以及杜拉纖維摻量, 根據(jù)技術(shù)規(guī)范及經(jīng)濟(jì)合理的原則,經(jīng)室內(nèi)試配, 確定試驗(yàn)室配合比見表5 所示。杜拉纖維摻量為0.7kg/m3, 水膠體積比為0.33, 外加劑摻量為1.2%, 砂率為45%。
2 杜拉纖維混凝土的設(shè)計(jì)和施工工藝
杜拉纖維混凝土是杜拉纖維亂向摻與的混凝土, 可視為一種高強(qiáng)混凝土。因而可充分應(yīng)用現(xiàn)行的剛性路面的設(shè)計(jì)規(guī)范及其標(biāo)準(zhǔn)試件的試驗(yàn)方法, 把其試驗(yàn)值通過數(shù)值統(tǒng)計(jì)理論就可以建立半經(jīng)驗(yàn)半理論的路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。這種方法主要決定路面結(jié)構(gòu)三大要素: 彎拉強(qiáng)度與立方體抗壓強(qiáng)度; 標(biāo)準(zhǔn)軸載次數(shù)與疲勞強(qiáng)度; 彎拉強(qiáng)度與彎拉彈性模量等方面建立關(guān)系, 就可以直接參照剛性路面所公布的設(shè)計(jì)規(guī)范的有關(guān)條例進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。杜拉纖維混凝土路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法就是根據(jù)上述路面設(shè)計(jì)的三大要素建立起來的設(shè)計(jì)方法。
在道面杜拉纖維混凝土施工時(shí), 先測試當(dāng)天的砂、碎石的含水量, 據(jù)此將理論配合比換算為施工配合比。外加劑、水、砂、碎石、水泥及杜拉纖維等材料應(yīng)嚴(yán)格計(jì)量, 投料按碎石、砂、水泥、外加劑、杜拉纖維、水的順序進(jìn)行加料拌和, 拌和時(shí)間較普通水泥混凝土延長30~60s 左右, 以確保杜拉纖維混凝土出料后分散均勻, 其降解紙袋也能完全分解在混凝土混合物中, 沒有絮凝成團(tuán)的現(xiàn)象。杜拉纖維混凝土出料后, 用攪拌車將拌合物送至指定位置, 人工將拌合物大致攤鋪整平。先用平板式振搗器進(jìn)行振搗, 再用振動梁進(jìn)行拖平振搗, 確?；炷琳駬v均勻、密實(shí)、不漏振。在混凝土初凝前采用圓盤式抹光機(jī)抹面加人工精抹, 確?；炷帘砻嫫秸麩o浮漿。待杜拉纖維混凝土收漿后及時(shí)遮蓋彩條布, 彩條布不得緊貼混凝土表面。杜拉纖維混凝土道面應(yīng)加強(qiáng)早期的養(yǎng)護(hù)工作, 杜拉纖維混凝土終凝后的3d 內(nèi)要24h 灑水養(yǎng)護(hù), 7d 內(nèi)保持濕潤養(yǎng)護(hù)。終凝前嚴(yán)禁行人及其他重物通行, 在交通開放前的3d 內(nèi)嚴(yán)禁一切車輛通行。切縫時(shí)間必須恰到好處,過早會因鋸片振動, 使碎石和纖維與水泥粘結(jié)松動, 形成不可愈合的早期損壞, 過遲則易造成混凝土先行收縮開裂。
3 結(jié)束語
三峽工程EL.120m 施工棧橋交通量大, 重載車多, 經(jīng)過幾年的通車運(yùn)行, 引道部位鋪裝層未出現(xiàn)任何質(zhì)量問題, 工程質(zhì)量明顯優(yōu)于普通混凝土鋪裝, 達(dá)到了預(yù)期目的, 確保三峽二期工程順利按期完工。杜拉纖維混凝土與普通混凝土相比, 工程造價(jià)略有提高, 但由于其強(qiáng)度和耐久性明顯優(yōu)于普通混凝土,工程質(zhì)量提高, 維修周期延長, 長遠(yuǎn)效益和社會效益較好, 因而值得在橋面鋪裝及舊路罩面工程中推廣應(yīng)用。
參考文獻(xiàn):
[1] 翁志峰, 黎志強(qiáng).杜拉纖維混凝土的應(yīng)用[J].廣西土木建筑,( 2002) 增刊, 267- 270.
[2] 徐至鈞.杜拉纖維在路橋工程中的應(yīng)用[J].特種結(jié)構(gòu), 2002, 2( 19) :65- 66.
[3] 戴建國.全國第七屆纖維水泥與纖維混凝土學(xué)術(shù)會議論文集[C].北京:中國鐵道出版社, 1998.
