摻聚丙烯纖維的補償收縮混凝土抗滲性能研究

范靈芝

（楊凌職業技術學院，陜西 楊凌 712100）

0 引言

在混凝土中摻入適量膨脹水泥或膨脹劑的混凝土稱為補償收縮混凝土。補償收縮混凝土除了具有普通混凝土所具有的高抗壓性能，廣范圍的強度等級，較好的耐用性，簡單的生產工藝，低廉的造價，豐富的材料來源等優點外，還具有在凝結時膨脹受到約束產生的壓應力，能大致地抵消由于干縮而出現的拉應力的獨特性能[1-3]。

聚丙烯纖維被稱為混凝土中的“次要增強筋”，聚丙烯纖維能夠有效地阻止混凝土裂縫的產生，提高混凝土的抗沖擊、抗折、抗疲勞、抗震、抗滲透性能，改善混凝土的耐久性和抗老化性，提高混凝土的抗凍融性能和耐火性能[4-5]。本文對摻聚丙烯纖維的補償收縮混凝土抗滲性能進行研究，分析其抗滲性與各因素之間的關系，找到各因素之間的最優組合[6-9]。

1 試驗內容

1.1 試驗目的

通過設置不同摻量UEA、MgO、聚丙烯纖維及固定摻量摻入粉煤灰的混凝土培養實驗，測定其抗滲性和力學性能。根據實測數據計算不同條件下混凝土的相對滲透系數，找到UEA、MgO、聚丙烯纖維與相對滲透系數之間的關系；再通過方差分析，確定影響補償收縮混凝土的顯著因素并確定最優組合。

1.2 試驗設計

根據三因素三水平正交組合設計安排9組試驗，用于測定補償收縮混凝土的相對滲透系數，每組3個試件，共27個試件。試驗因素水平見表1。

表1 因素水平表

1.3 試驗結果處理方法

（1）以各等分點滲水高度的平均值作為該試件的滲水高度。

（2）相對滲透性系數按下式計算：

Kr——相對滲透性系數，cm∕h；

Dm——平均滲水高度，cm；

H——水壓力，以水柱高度表示，cm；

T——恒壓時間，h；

α——混凝土的吸水率，一般為0.03。

1MPa水壓力，以水柱高度表示為10200cm。

2 試驗結果分析

2.1 極差分析

L9（34）正交試驗結果及極差分析見表2。

41例患者中男性28例，女性13例，年齡44～80歲，中位年齡64歲；胰腺頭頸部腫瘤34例，體尾部腫瘤7例；病灶直徑1.6～8.2 cm，中位直徑3.7 cm；CA19-9水平2～1 600 IU/ml，中位水平500 IU/ml；16例裝有膽管支架，11例轉移后接受其他治療(其中2 例接受TACE、3例口服抗腫瘤中藥、2 例射頻消融、3例吉西他濱化療、1例接受I125內照射)，32例聯合口服S-1。截止2017年8月31日，37例患者死亡，4例存活。中位生存期352 d(84～697 d)。

表2 L9（34）正交試驗結果及極差分析

以相對滲透系數作為縱坐標，各因素水平的實際用量為橫坐標，繪制相對滲透系數隨各因素水平變化的折線圖，稱為因素趨勢圖（圖1）。因素趨勢圖中，曲線的變化可以直觀地反應出因素對試驗結果的影響程度。若曲線波動比較大，說明該因素是主要因素；若曲線變動比較小，則該因素是次要因素。

由表2和圖1可知：

（1）本實驗中所選三個因素對補償收縮混凝土抗滲性影響的強弱順序依次為：聚丙烯纖維（因素B）、UEA（因素A）、MgO（因素C）。

（2）摻入UEA以后，明顯降低了補償收縮混凝土的相對滲透系數，即提高了其抗滲性。UEA摻量從0～10%變化時，相對滲透系數從2.63×10-6cm∕h到1.31×10-6cm∕h，降低50%，平均每增加5%的UEA摻量，相對滲透系數降低25%。UEA摻量在10%～15%變化時，相對滲透系數降低幅度減小，且隨著摻量的增大有所提高。

（3）摻入聚丙烯纖維以后，補償收縮混凝土的相對滲透系數明顯降低。從圖1（b）中可以看出，聚丙烯纖維摻量在0.4～0.9kg∕m3范圍內時，相對滲透系數為一條直線，即基本不受摻量變化的影響。摻量從0.9kg∕m3增大到1.4kg∕m3時，相對滲透系數明顯減低。

（4）從圖1（c）可以看出，摻入MgO后，混凝土的相對滲透系數明顯減小，摻入4%MgO的混凝土相對滲透系數降低了54%，隨著MgO摻量的增加，混凝土的抗滲性越來越好。但摻量在2%～3%時，相對滲透系數有所波動。

圖1 各因素趨勢圖

2.2 方差分析

方差分析結果見表3。

表3 方差分析表

方差分析表明：聚丙烯纖維摻量為補償收縮混凝土抗滲性的顯著影響因素。按方差分析的觀點，只需要對有顯著影響的因素選取最佳水平，而對試驗結果影響較小的可根據實際工程需要選取。在本試驗中，指標越小越好，對因素B分析，確定最優水平為B3，即聚丙烯摻量為1.4kg∕m3。因素A和因素C水平改變對實驗結果幾乎無影響，直接參照極差分析確定A1和C2。最優水平組合為A1B3C1。即UEA摻量為7%，聚丙烯纖維摻量為1.4kg∕m3，MgO摻量為2%。

3 結束語

通過實驗分析，得出如下結論：

（1）本實驗中所選三個因素對補償收縮混凝土抗滲性影響的強弱順序依次為：聚丙烯纖維（因素B）、UEA（因素A）、MgO（因素C）。

（2）摻入UEA以后，明顯降低了補償收縮混凝土的相對滲透系數，即提高了其抗滲性。UEA摻量從0到10%變化時，相對滲透系數降低50%，平均每增加5%的UEA摻量，相對滲透系數降低25%。UEA摻量在10%～15%變化時，相對滲透系數降低幅度減小，且隨著摻量的增大有所提高。

（3）摻入聚丙烯纖維以后，補償收縮混凝土的相對滲透系數明顯降低。聚丙烯纖維摻量在0.4～0.9kg∕m3范圍內時，基本不受摻量變化的影響。摻量從0.9kg∕m3增大到1.4kg∕m3時，相對滲透系數明顯減低。

（4）摻入MgO后，混凝土的相對滲透系數明顯減小，隨著MgO摻量的增加，混凝土的抗滲性越來越好。但摻量在2%～3%時，相對滲透系數有所波動。

（5）最優組合：UEA 摻量為7%，聚丙烯纖維摻量為1.4kg∕m3，MgO摻量為2%。