【摘要】為避免橋面鋪裝混凝土的早期破壞, 增加行車的舒適性, 延長(zhǎng)鋪裝及橋梁主體的使用壽命, 研究以聚丙烯纖維網(wǎng)水泥混凝土替代普通水泥混凝土作為橋面鋪裝材料, 改善混凝土性能并利用聚丙烯纖維網(wǎng)良好的施工性能和化學(xué)穩(wěn)定性。通過(guò)試驗(yàn)研究其主要力學(xué)性能, 并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果加以分析。
【關(guān)鍵詞】纖維網(wǎng)混凝土; 抗壓強(qiáng)度; 抗折強(qiáng)度; 劈裂抗拉強(qiáng)度
【中圖分類號(hào)】U443.33 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A
【文章編號(hào)】1008- 5696- ( 2006) 05- 0003- 02
現(xiàn)代交通行車速度的提高、特別是大型載重車輛的增加，使橋面鋪裝早期破壞成為橋梁的一大病害，主要表現(xiàn)在：第一，引起跳車，影響行車舒適性，降低運(yùn)營(yíng)服務(wù)水平。而跳車產(chǎn)生沖擊力加劇橋面鋪裝的破損，形成惡性循環(huán)。第二，降低了橋面鋪裝的防水功能，可能危及橋梁主體的使用壽命。第三，增加維修養(yǎng)護(hù)的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。
有資料顯示，在常溫條件下聚丙烯纖維網(wǎng)可使水泥混凝土的塑性收縮小，裂紋少；堅(jiān)韌性、延展性和抗撞擊力高；抗壓強(qiáng)度、耐磨和抗?jié)B性能好，可提高橋面鋪裝混凝土的質(zhì)量和耐久性。以聚丙烯纖維網(wǎng)（ FibermeshTM）改善水泥混凝土橋面鋪裝抗凍性能的研究旨在探索低溫條件下聚丙烯纖維網(wǎng)加強(qiáng)水泥混凝土橋面鋪裝的使用效果，從而對(duì)解決我省橋面鋪裝開(kāi)裂破損問(wèn)題有所貢獻(xiàn)。本研究分為兩階段，第一階段進(jìn)行力學(xué)性能室內(nèi)試驗(yàn)研究；第二階段，進(jìn)行抗凍性能研究。本文為第一階段研究成果。
1 “聚丙烯纖維網(wǎng)”簡(jiǎn)介
“ 聚丙烯纖維網(wǎng)（”FibermeshTM）是美國(guó)于20 世紀(jì)80 年代中期研制成功的一種新型加強(qiáng)材料。它適合于公路水泥混凝土路面、機(jī)場(chǎng)跑道、橋涵等多種混凝土工程的加強(qiáng)。這種纖維加強(qiáng)技術(shù)不同于以往的聚丙烯長(zhǎng)絲和鋼纖維等，在外觀和分散過(guò)程上有較大不同，如圖1 所示。
2 聚丙烯纖維網(wǎng)混凝土力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)分析
試驗(yàn)用混凝土為牡丹江牌普通硅酸鹽水泥42（5# 摻火山灰），砂為松花江產(chǎn)中砂，粗集料為阿城產(chǎn)碎石，纖維摻量為0.9kg/m3，混凝土配合比如表1 所示。聚丙烯纖維網(wǎng)最突出的優(yōu)點(diǎn)是分散均勻、便于施工，無(wú)須改變?cè)兴嗷炷恋氖┕し椒ê突炷僚浜媳?，這也是有別于其它纖維（ 鋼纖維等）優(yōu)點(diǎn)之一。攪拌方法與普通混凝土一致，拌和時(shí)間取4 分30s。
2.1 聚丙烯纖維網(wǎng)增強(qiáng)混凝土的抗折強(qiáng)度試驗(yàn)
抗折強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如表2、圖2 所示。
從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，聚丙烯纖維網(wǎng)（ FibermeshTM）對(duì)提高水泥混凝土的抗折強(qiáng)度有一定效果，無(wú)論7d 還是28d 齡期，試件的抗折強(qiáng)度都高于基準(zhǔn)混凝土試件。
2.2 聚丙烯纖維網(wǎng)混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)
抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如表3、圖3 所示。
2.3 聚丙烯纖維網(wǎng)混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)
基準(zhǔn)混凝土和聚丙烯纖維網(wǎng)混凝土的立方體試件劈裂抗拉強(qiáng)度對(duì)比試驗(yàn)情況如表4 所示。
2.4 聚丙烯纖維混凝土抗?jié)B性試驗(yàn)
采用滲水高度試驗(yàn)方法，0.8MPa 恒壓12h，兩種混凝土的滲水高度如表5。
纖維混凝土的抗?jié)B性遠(yuǎn)優(yōu)于基準(zhǔn)混凝土，間接體現(xiàn)出纖維混凝土在密實(shí)度和內(nèi)部裂紋缺陷各方面要優(yōu)于普通的水泥混凝土。
2.5 混凝土毛體積密度測(cè)定
實(shí)測(cè)混凝土毛體積密度對(duì)比如表6 所示。
3 試驗(yàn)結(jié)果分析
聚丙烯纖維網(wǎng)能夠提高混凝土的力學(xué)指標(biāo)，但提高幅度不大。同時(shí)由于這種纖維具有低彈性模量和高延伸率的特點(diǎn)，因此不能替代鋼筋作為混凝土的主要受力材料，但作為橋面鋪裝材料已經(jīng)很好了。
纖維混凝土的發(fā)展趨勢(shì)是由硬纖維向軟纖維發(fā)展，軟纖維又由單絲纖維向網(wǎng)狀纖維發(fā)展。聚丙烯纖維網(wǎng)與單絲型聚丙烯纖維長(zhǎng)絲相比，施工和拌和分散更方便、容易。與碳纖維和鋼纖維相比，其優(yōu)點(diǎn)是不僅便于施工，分散容易，而且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，另外還避免了鋼纖維對(duì)輪胎的磨損。摻加聚丙烯纖維網(wǎng)的混凝土力學(xué)性能提高不很顯著，但抗?jié)B性的改善幅度很大，這意味著在低溫與冰雪的共同作用下，聚丙烯纖維網(wǎng)混凝土可以減少水分的滲入，進(jìn)而減少因混凝土所含水分凍結(jié)、膨脹而引起的表面剝蝕，這將非常有利于混凝土冰凍耐久性的提高，并有效延長(zhǎng)橋面鋪裝的使用壽命。
參考文獻(xiàn)：
[1] 陳磊, 陳太林. 聚丙烯纖維混凝土動(dòng)態(tài)力學(xué)性能試驗(yàn)研究[J]. 混凝土與水泥制品, 2005, (1): 41- 42.
[2] 姚志立, 胡伯學(xué), 袁同森.纖維網(wǎng)混凝土的性能及工程應(yīng)用[J]. 湖南交通科技, 2003, 29(3): 64- 66.
[3] 劉數(shù)華, 何林. 聚丙烯纖維混凝土抗裂性能的試驗(yàn)研究[J]. 化學(xué)建材, 2005, 21(2): 50- 52.
[4] 黃承逵. 纖維混凝土結(jié)構(gòu)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2005: 302- 324.
