黑色鋼纖維混凝土的性能研究及應用

高永恒 王燕

摘? ? 要： 通過多種早強水泥、染色材料、鋼纖維增強材料的優選復合實驗，配制出一種黑色鋼纖維混凝土，使其在應用過程中既能滿足早強性能，也能夠縮短硬化時間，達到快速修復檢查井周邊路面的性能。

關鍵詞：黑色鋼纖維混凝土;配比;路用性能

1? 引言

本文主要研究黑色鋼纖維混凝土在應用于檢查井周邊修復時各應用參數對黑色鋼纖維混凝土工作性的影響。在統計分析了檢查井沉降變形的原因和機理后，在普通混凝土中加入鋼纖維、硅灰、鐵黑和外加劑，按照一定的比例進行適配，選擇出最優的配合比，進行強度和時間關系的研究。

2? 實驗原料、儀器設備及方法

2.1? 試驗原料

鋁酸鹽水泥、細度模數為3.0的天然河砂、粒徑范圍為5mm～10mm連續級配的石灰巖碎石、鋼纖維、聚羧酸高效減水劑、自來水、鐵黑粉和硅灰。

2.2? 實驗儀器設備

磅秤、量筒、臺秤、振動臺、抗折實驗機、抗壓實驗機、膠砂攪拌機、稠度儀、坍落度筒、木尺，鋼尺等

3? 試驗結果及分析討論

3.1? 原材料用量對混凝土強度的影響

根據施工工期要求選擇不同的水泥及減水劑配制出3d、1d、12h等不同齡期開放交通的早強型混凝土。

參照GB/T 50107—2010《混凝土強度檢驗評定標準》對黑色鋼纖維混凝土進行強度的測定。

由表2可以看出摻入纖維、硅灰和鐵黑后按照試驗比率進行配制的混凝土早期強度較高，強度增加也較快，遠遠超出了普通混凝土的早期強度，抗壓強度在10h～3天這個時間段強度增加的比較平穩，而抗折強度在前期增加的速率比后期快。這在市政道路的應用方面將起到非常重要的作用。市政道路檢查井維修時由于受各種不良因素的影響需要使用這種早強混凝土才能有利于快速開放交通。

3.2? 黑色鋼纖維混凝土的早強性能

城市道路機動車道上常用的檢查井井蓋為球墨鑄鐵井蓋，其彈模約210GPa，而瀝青混凝土彈模約1.2 GPa～1.6 GPa，二者之間相差百倍，二種材料間出現不協調變形，這是檢查井周邊病害另一原因。因此，選擇摻入纖維以改善混凝土的彈性模量，使其彈模處于瀝青混凝土和球墨鑄鐵之間，能夠實現二者間的良好過渡。表3為不同纖維摻量混凝土配比，圖1為其抗折及抗壓強度。

由圖1試驗結果可以看出：隨著鋼纖維摻量的增加，混凝土的抗折強度和抗壓強度也都會隨之增加，但是當其質量摻量達到78 kg/m3時，混凝土強度低于摻量為59kg/m3的混凝土強度。且摻量達到59 kg/m3時黑色鋼纖維混凝土強度增長幅度較低，主要是因為當鋼纖維摻量過大時，攪拌過程中鋼纖維成團，導致鋼纖維與骨料與水泥基體之間的膠結困難，降低了混凝土的抗折強度。綜合看來鋼纖維最佳摻量為39kg/m3，有較好的強度增長效果，且經濟性較好。聚丙烯纖維的摻入可在一定程度上提高混凝土的抗折強度，但對其抗壓強度則無明顯增長，主要因為聚丙烯纖維需水量大，且拌制困難，必須通過增加用水量以達到較好的工作性，導致其抗壓強度比基準混凝土有所降低，當聚丙烯纖維摻量達到6 kg/m3時，與低摻量相同水灰比條件下混凝土無法成型。配比10#結果也可看出鋼纖維與聚丙烯纖維復摻效果要優于聚丙烯纖維單摻作用，但始終達不到鋼纖維單摻作用效果。

4? 結論

結合混凝土路面的有關特點對黑色鋼纖維混凝土制作的原材料進行了優選，摻入纖維、硅灰和鐵黑后按照試驗比率進行配制的混凝土早期強度較高，強度增加也較快，遠遠超出了普通混凝土的早期強度，抗壓強度在10h～3天這個時間段強度增加的比較平穩，而抗折強度在前期增加的速率比后期快。通過試驗對比分析，綜合各方面的考慮鋼纖維摻量為39 kg/m3，混凝土的強度達到最好的效果。

參考文獻：

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