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)和擴展, 提高混凝土材料介質的連續(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, 提出杜拉纖維混凝土的設計和施工工藝。
關鍵詞: 杜拉纖維混凝土; 配合比試驗; 施工工藝
中圖分類號: TU528.572 文獻標志碼: 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, 但大面積應用較少, 在三峽水利樞紐這樣的巨型工程中應用則更少。EL.120m 施工棧橋是溝通三峽工程大壩施工的重要通道, 棧橋寬度為19.0m, 主要承擔引水壓力鋼管的吊裝、壩頂門機的吊裝及壩體混凝土的澆筑等重要任務, 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, 作為試驗段, 為杜拉纖維混凝土在三峽工程的應用提供技術參考。
1 杜拉纖維混凝土配合比試驗及分析
1.1 試驗原材料
根據(jù)設計文件規(guī)定引道路面的控制標準為: 要求28d 抗折強度≥7.5MPa, 軸拉強度3.9MPa, 抗剪強度≥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行安定性檢驗。
(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參數(shù)為: 纖維類型為束狀單絲; 密度0.91kg/m3; 無吸水性; 熔點是165℃; 抗拉強度為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;導熱性極低; 彈性模量3 793MPa; 拉伸極限15%。
1.2 水泥砂漿強度對比試驗
按照標準進行水泥砂漿強度對比試驗, 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。水泥砂漿強度對比試驗成果見表1。
從表1 可以看出, 摻入0.7kg/m3 的杜拉纖維后, 水泥膠砂抗折強度、抗壓強度早期無顯著變化; 28d 齡期的抗折強度達到10.8MPa, 比普通水泥膠砂抗折強度提高約25%; 28d 抗壓強度為78.4MPa, 比普通水泥膠砂抗壓強度提高了21%。
1.3 混凝土拌合物性能試驗
拌和時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強度和變形性能試驗
不同齡期的杜拉纖維混凝土強度試驗結果見表3, 變形性能試驗成果見表4。
從表4 可以看出, 杜拉纖維混凝土的抗壓強度、抗拉強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, 并相應降低混凝土的脆性; 杜拉纖維獨特的表面處理工藝使其可
以和水泥基料緊密地結合在一起, 極大地保持了混凝土的整體強度, 阻礙了混凝土中裂縫的迅速擴展, 增強了混凝土的抗沖擊能力, 這一特點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
按照JGJ053-9《4 公路工程水泥混凝土試驗規(guī)程》中混凝土抗磨性試驗, 進行杜拉纖維混凝土的抗磨損試驗。試件尺寸為150mm×150mm×150mm 立方體標準試塊, 將試件放至耐磨耗試驗機上, 用夾具將其緊固, 在200N 負荷下磨50 轉。試驗結果表明, 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理分析: 杜拉纖維混凝土除了組成材料水泥漿體和粗細骨料對耐磨性的貢獻外, 纖維的阻裂效應, 使混凝土在磨損過程中始終保持其整體性, 纖維的連結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)部結構的連續(xù)性, 而材料的整體性直接增強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計強度指標, 以抗壓強度和抗折強度作為雙控指標。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)技術規(guī)范及經(jīng)濟合理的原則,經(jīng)室內(nèi)試配, 確定試驗室配合比見表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計和施工工藝
杜拉纖維混凝土是杜拉纖維亂向摻與的混凝土, 可視為一種高強混凝土。因而可充分應用現(xiàn)行的剛性路面的設計規(guī)范及其標準試件的試驗方法, 把其試驗值通過數(shù)值統(tǒng)計理論就可以建立半經(jīng)驗半理論的路面結構設計方法。這種方法主要決定路面結構三大要素: 彎拉強度與立方體抗壓強度; 標準軸載次數(shù)與疲勞強度; 彎拉強度與彎拉彈性模量等方面建立關系, 就可以直接參照剛性路面所公布的設計規(guī)范的有關條例進行路面結構設計。杜拉纖維混凝土路面結構設計方法就是根據(jù)上述路面設計的三大要素建立起來的設計方法。
在道面杜拉纖維混凝土施工時, 先測試當天的砂、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嚴格計量, 投料按碎石、砂、水泥、外加劑、杜拉纖維、水的順序進行加料拌和, 拌和時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行振搗, 再用振動梁進行拖平振搗, 確?；炷琳駬v均勻、密實、不漏振。在混凝土初凝前采用圓盤式抹光機抹面加人工精抹, 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加強早期的養(yǎng)護工作, 杜拉纖維混凝土終凝后的3d 內(nèi)要24h 灑水養(yǎng)護, 7d 內(nèi)保持濕潤養(yǎng)護。終凝前嚴禁行人及其他重物通行, 在交通開放前的3d 內(nèi)嚴禁一切車輛通行。切縫時間必須恰到好處,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)過幾年的通車運行, 引道部位鋪裝層未出現(xiàn)任何質量問題, 工程質量明顯優(yōu)于普通混凝土鋪裝, 達到了預期目的, 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, 工程造價略有提高, 但由于其強度和耐久性明顯優(yōu)于普通混凝土,工程質量提高, 維修周期延長, 長遠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用。
參考文獻:
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