水泥基體對路用纖維混凝土性能的影響分析

王秀杰，李景仲

(江蘇財經職業技術學院，江蘇 淮安 223003)

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水泥基體對路用纖維混凝土性能的影響分析

王秀杰，李景仲

(江蘇財經職業技術學院，江蘇 淮安 223003)

為提高水泥混凝土路面的性能和使用壽命，研究水泥基體和纖維對纖維混凝土性能的影響，為纖維混凝土的推廣提供了依據。

水泥混凝土；水泥基體；纖維混凝土

1 水泥基體試驗研究方案

水泥基體的主要原料有：水泥、粉煤灰、河砂(風積沙)。

(1)采用粉煤灰作摻合料，可提高混凝土的工作性能，使混凝土坍落度提高的幅度在20%以上。

(2)隨著摻入的粉煤灰比例的增加，混凝土表現出的水壓力抗滲系數呈明顯的遞增趨勢，但粉煤灰的摻入對混凝土的水壓力抗滲性能的影響不大。

(3)試配表明，大摻量粉煤灰的加入有效緩解裂縫的開展，有望將裂縫寬度控制在0.2 mm以下，使之成為無害裂紋。另外，大量摻入粉煤灰可以提高水泥基體的粘結性能，增強其與原基材的粘結。

通過試驗將水灰比定為0.4，試件做成40 mm×40 mm×160 mm的水泥膠砂抗折件，標準養護7 d、28 d后，用電動抗折試驗機KZJ-5000型測量其抗折性能，用YAW-300B電液伺服壓力試驗機測量其抗壓強度。

表1 膠砂坍落度及抗壓、抗折試驗結果

2 試驗結果分析

由表1可見，隨著砂膠比的增加，膠砂的坍落度下降明顯。當砂膠比變化范圍在1～3范圍內，粉煤灰的摻量為膠凝材料的50%時，坍落度最大。考慮后期纖維的加入必然影響膠砂的坍落度，良好的流動性是保證纖維分散的前提，為此，在各項力學性能指標允許的條件下，粉煤灰的摻量越大越好。

隨著砂膠比的增加，膠砂7 d和28 d強度均呈現下降趨勢，這與混凝土的規律相同。粉煤灰摻量對膠砂7 d和28 d的影響很大。可見，粉煤灰的存在一定程度上影響了膠砂的早期強度和28 d強度。通過進一步試驗發現，60 d后粉煤灰的強度指標與無粉煤灰的強度指標無明顯差別，而90 d后的強度指標高于無粉煤灰的膠砂強度。因此，需進一步研究大粉煤灰摻量的膠砂的早期強度變化，使其強度和流動度滿足要求。

注：通過預先試驗及項目前期工作可知，若膠凝材料充足，可保證膠凝材料界面后于骨料發生破壞。砂膠比的變化對混凝土的強度影響有限，較大的影響流動度和后面研究的纖維分散性。當砂膠比為3時，粉煤灰的摻量50%，膠砂的坍落度為140 mm；砂膠比為1時，同樣的粉煤灰摻量，膠砂的坍落度為230 mm，這是本研究項目比較理想的混凝土流動狀態。在本項目的研究參數范圍內，砂膠比取1、2、3進行研究，以便找出強度、纖維分散性、流動度綜合指標控制的最佳砂膠比，考慮試驗室攪拌與現場攪拌的區別，在材料路面鋪設具有經濟優勢的條件下，確定安全的砂膠比，為現場攪拌質量留有一定安全余地。

3 早強水泥基體試驗研究

研究發現，粉煤灰的摻量高，造成的膠砂的早期力學性能差，尤其是抗壓、抗折指標，與薄層路面的指標要求相差很大，為此，需要進一步研究早強性能指標的水泥基體。

適合硅酸鹽水泥基體的常見早強劑有硫酸鈉，甲酸鈣，以及氯化鈣、氯化鈉等，其中氯化物由于對鋼筋有一定腐蝕，甲酸鈣的價格較高。硫酸鈉的價格較低，但如果過量易造成返堿現象，早強效果也不明顯，其與醇類化合物復配，組成復合早強劑的使用，早強效果更好一些，可以避免返堿現象的出現。由于早強劑的加入，造成砂漿的凝結時間過短，不能滿足施工要求，為此引入價格較低的葡萄糖酸鈉來保證施工操作時間。當早強劑含量范圍在膠凝材料的0.6%～1.0%之間時，緩凝劑的摻量應為膠凝材料的0.05%～0.1%范圍內。早強劑與緩凝劑含量使用主要考慮操作時間：初凝在2 h以上，保證運輸時間，初凝到終凝在2 h左右，保證施工操作時間。早強劑含量過多容易造成后期強度下降，影響其它綜合性能，緩凝劑過多則失去了早強的研究目的。

表2 早強砂漿抗壓、抗折試驗結果(鐵嶺)

為進一步提高力學性能，加入一定量的減水劑，通過減小水灰比來提高砂漿基體的密實度，從而提高抗滲、抗碳化以及操作性和力學性能指標，減水劑的摻量取膠凝材料的0.6%～1.0%，減水率為20%。考慮纖維界面的需要，增加了少量微硅粉，以提高纖維與水泥基體之間的握裹力，同時起到一定的保水作用。將上述組分攪拌均勻，稱其為優化組分。優化組分的摻量為膠凝材料的5%左右，水料比確定為0.15%。優化組分的加入總體對砂漿流動度有所改善，考慮下一步加入纖維，本次未對流動度進行測試。將上述優化組分加入表1的配合比中，試驗結果見表2將上述優化組分加入表1的配合比中，試驗結果見表2。

由表2可以看出，各個參數對性能指標的影響總體規律與普通配合比的規律基本一致，優化組分的加入大大提高了膠砂的早期強度。原因有三點：(1)減水劑和微硅粉的作用，使水灰比降低，基體密實度增強，提高了早期性能指標；(2)早強組分促進了水泥及粉煤灰的水化速度；(3)緩凝組分及醇類物質的加入影響了水泥基體反應的水化生成物，進一步提高了密實度。

4 結 論

采用砂膠比1∶1，粉煤灰摻量50%，增強組分5%的水泥基體配合比，得到了基體相對密實的砂漿，為進一步研究纖維對水泥基體的作用，奠定了良好的基礎。

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

[2] 潘永洪. 聚丙烯纖維在高性能混凝土及砂漿中的應用[J]. 重慶建筑, 2012, 11(1): 46-47.

[3] 劉軍. 聚丙烯纖維混凝土技術應用與研究進展[J].交通世界(建養機械), 2007, (Z1): 96-97.

2017-01-23

王秀杰(1970-)，女，遼寧人，從事實驗室工作。

U214

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1008-3383(2017)05-0040-02