路面纖維增強高性能混凝土的試驗研究

高盼盼

（山西交通職業技術學院 山西太原 030619）

路面纖維增強高性能混凝土的試驗研究

高盼盼

（山西交通職業技術學院 山西太原 030619）

本文通過對當前國內外關于纖維混凝土材料理論與應用研究成果的綜合分析，結合南京地區的氣候特征，試驗室內的環境設備，對聚丙烯纖維混凝土在隧道路面工程中的配合比設計和聚丙烯纖維混凝土物理力學性能進行了較為系統的研究。利用正交法對各材料的摻量優選 , 確定最佳配合比。在此基礎上對纖維混凝土的抗壓、抗折強度進行了對比和分析。結果表明，聚丙烯纖維對路面混凝土的路用性能、耐久性具有良好的改善效果。本文的研究成果對纖維混凝土材料在路面工程中的推廣應用具有一定的參考價值。

聚丙烯纖維；正交試驗；對比試驗；力學性能；耐久性

緒論

公路是連接和溝通省市、城鄉、廠礦、機構、車站、港口之間的紐帶。路面工程是公路建設的一個重要組成部分，其好壞直接影響行車速度、運輸成本以及行車的安全和舒適性。水泥路面混凝土是一種剛度大、擴散荷載能力強、穩定性好的路面結構，但抗折強度則比較低，壓折比較大，因此有脆性大、彈性模量高、極限拉伸應變小、抗沖擊能力弱等缺點。聚丙烯纖維對混凝土改性作用的發掘，無疑給研究路面水泥混凝土路用性能改善和使用壽命延長指引了一條光明的道路。根據南京地區水泥混凝土路面現狀和該地區的實際情況，要求改性道路水泥混凝土必須具有優異的路用性能、良好的工程操作性與優良的經濟性。聚丙烯纖維改性技術主要為改善混凝土的物理力學性能。因此，本文在南京市緯三路過江通道項目開展纖維增強路用混凝土研究，旨在改善隧道鋪裝層、明挖斷路面混凝土的工作性，具有重要的現實意義。

一、原材料

1. 水泥

水泥選擇強度等級為 P·042.5MPa 的海螺牌普通硅酸鹽水泥。

2. 粉煤灰

選用南京化電粉煤灰有限公司規格Ⅱ級粉煤灰，細度均勻、穩定，顆粒級配合理，需水性小，水化活性高。

3. 粗集料

試驗采用和縣卓廟鄉中山石料廠碎石 5-25mm 連續級配，碎卵石或碎石小于75um的石粉不宜大于 1%，壓碎值為11.6%，針片狀顆粒含量為 7.5%，表觀密度為 2730kg/m3的碎石。

4. 細集料

本試驗采用江西贛江砂，細度模數為 2.5，表觀密度為2520kg/m3，含泥量1.4%，篩分析為Ⅱ區中砂。

5. 外加劑

江蘇百瑞吉新材料有限公司BRJ-YZ 脂肪族型高效減水劑，其建議摻量1.5%、減水率 35%、固含量 15%。

6. 纖維

杭州鍵青纖維制品有限公司生產的聚丙烯纖維。本章就纖維混凝土中的材料性能特點進行了分析。研究中主要以《公路水泥混凝土路面旌工技術規范》(JTG30--2003) 及相關資料為基礎對粗細集料、水泥、粉煤灰、減水劑及纖維的選用進行了規范

二、試驗方案設計

通過分析確定正交因素為砂率、纖維摻量。明確正交試驗中各因素水平。測試混凝土 28d 彎拉強度、3d 和 28d 抗壓強度，計算各因素的極差、離散性等。分析試驗結果，探討各因素對混凝土力學性能的影響，確定課題所需要的最佳配比。

三、試驗結果與分析

1. 纖維混凝土正交試驗方案

參考纖維水泥混凝土試驗，正交水平因素見表 4-1。

表4-1 正交因素水平表

正交試驗結果表見表4-2所示。

表4-2正交試驗結果表

2.結果與分析。

分析各正交因素對抗折強度的影響。極差大小對抗折強度影響如圖 4-1。各因素對混凝土 28d 抗折強度的影響順序為 A 粉煤灰 ＞C纖維 ＞B 砂率。由試驗結果繪出抗折強度隨各因素摻量的變化見圖 4-2～4-4。

分析圖 4-2，隨粉煤灰摻量 0 ～ 24% 增大，纖維混凝土28d 抗折強度降低。

砂率對抗折強度的影響程波動狀，當砂率為 40% (B2)，抗折強度平均值達到最大；隨著纖維摻量的增多，抗折強度并未持續增大，甚至在摻加 1.8kg/m3時還有小幅度回落。

四、結論與展望

1. 結論

本文探討了路面聚丙烯高性能混凝土，最終確定其各材料最佳參量。通過室內試驗，發現該聚丙烯對水泥混凝土具有良好的改性作用。具體研究結論如下：砂率對抗折強度的影響呈波動狀分布 , 但仍能觀察出各波峰的最高值 , 當砂率為 40% 時 ,符合其工作性和強度要求；配合比相同的條件下 , 聚丙烯維纖維摻量為 0.9kg/m3時能提高混凝土的抗壓、抗折強度。

2. 展望

本文在纖維改性混凝土的力學性能等方面進行了相關試驗，并取得了一定的成果。但在研究過程中發現一些問題值得進一步探索：鋼纖維纖維對路面混凝土的改性作用，鋼纖維與聚丙烯纖維混摻對路面混凝土的改性作用；不同外加劑摻量、參入礦粉對纖維混凝土性能的影響；纖維混凝土的凍融循環試驗、耐久性檢測、干縮性能也需要進一步分析探討。

[1]羅兆輝.我國聚丙烯纖維混凝土工程的研究與應用進展 [J].天津城市建設學院學報 ,2004.

[2]黃昊.聚丙烯纖維改性混凝土路用性能研究 [D]. 長安大學，2005∶1-7

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1007-6344（2017）01-0346-01