粉煤灰聚丙烯纖維混凝土在水利工程中的應用

摘　要:在水利工程混凝土中復合摻入聚丙烯纖維( PPF) 、Ⅰ級粉煤灰和緩凝高效減水劑,可改善混凝土拌和物性能,滿足混凝土夏季泵送、澆筑振搗等施工要求,并能滿足設(shè)計和《水閘施工規(guī)范》對混凝土強度驗收的要求?；炷林袚饺隤PF ,能阻止混凝土溫度收縮裂縫的開展,提高混凝土早期的抗裂能力。

關(guān)鍵詞:粉煤灰混凝土;纖維;混凝土抗裂

中圖分類號: TU52812 　　　文獻標識碼:B 　　　文章編號:1005 - 8249 (2006) 05 - 0046 - 02

　　某套閘工程為大二型水工建筑物,工程規(guī)模為12(16) m ×190m ×2. 5m。套閘上下閘首為空箱結(jié)構(gòu),閘室分12 節(jié),每節(jié)長16m ,采用分離式塢式結(jié)構(gòu),導航墻為鋼筋混凝土扶壁結(jié)構(gòu),閘門為三角門,液壓啟閉。套閘上下閘首、閘室墻、上下游導航墻近20000m3 混凝土量,混凝土設(shè)計強度等級C25 ,采用泵送施工工藝,為防止混凝土產(chǎn)生溫度收縮裂縫,在混凝土中摻入粉煤灰、PPF、緩凝減水劑,取得較好效果。

1 　混凝土原材料

　　原材料包括: P. O32. 5 水泥(物理性能見表1) 、碎石(級配為16mm～31. 5mm 和5mm～16mm ,針片狀含量7 %～12. 5 %、壓碎值7 %～9. 2 % ,含泥量0. 3 %～0. 6 %) 、細集料(細度模數(shù)2. 5～2. 8 ,含泥量0. 4 %～0. 9 %) 、Ⅰ級粉煤灰(45μm 方孔篩余10. 6 % ,需水量比94 %～95 % ,燒失量1. 6 %) 、NAF23 緩凝高效減水劑、拌和水, (符合《水閘施工規(guī)范》技術(shù)要求) 、PPF(線密度1. 33Dtex , 彈性模量3. 85GPa , 抗拉強度326MPa ,密度0. 91g/ cm3 ,熔點168. 2 ℃) 。

2 　混凝土配合比

　　混凝土配合比見表2 ,加料順序與正常混凝土相同,拌和時間150s ,所配混凝土粘聚性好,不產(chǎn)生分層、離析現(xiàn)象,泌水率比98 % ,說明其保水能力較強。

3 　混凝土性能

　　在環(huán)境溫度為28 ℃時, C25 混凝土初凝時間8h13min ,終凝時間10h25min ?；炷涟韬衔镌陟o停狀態(tài)下的坍落度損失測試結(jié)果見表3 。以粉煤灰取代部分水泥和砂,可改善混凝土拌和物性能,促使混凝土增稠,改善混凝土拌和物的和易性,其泌水率低于普通混凝土,且提高了混凝土的可泵性,降低混凝土的泵送阻力,便于混凝土澆筑振實。摻入粉煤灰、PPF 混凝土試塊28d 抗壓強度平均33. 2MPa ,平均劈裂抗拉強度4. 7MPa ;不摻纖維的混凝土28d 平均抗壓強度33.

7 MPa ,劈裂抗拉強度4. 3MPa 。

4 　套閘泵送PPF 粉煤灰混凝土抗裂效果

　　套閘上下閘首、閘室墻混凝土屬薄壁結(jié)構(gòu),表面系數(shù)大,混凝土易出現(xiàn)溫度收縮裂縫,以往類似水利工程一般每節(jié)閘室墻出現(xiàn)1～3 條豎向裂縫,寬0. 05mm～0. 3mm。本工程閘室墻、閘首經(jīng)檢查,只有2 節(jié)閘室墻產(chǎn)生寬0. 05mm～0. 1mm 溫度收縮裂縫。在混凝土中復合摻入粉煤灰、PPF、緩凝高效減水劑,較好地解決了水利工程閘室墻等薄壁結(jié)構(gòu)混凝土溫度收縮裂縫問題。

　　混凝土中摻入粉煤灰和緩凝減水劑,減少了水泥用量,降低了混凝土水化熱。摻減水劑的C25 泵送粉煤灰混凝土較普通泵送混凝土減少水泥用量約80kg/ m3 ,理論計算混凝土中摻入減水劑和粉煤灰后水化熱較不摻的絕熱溫升降低30 %左右,同時延緩了水泥水化熱峰值出現(xiàn)時間,對提高混凝土抗裂有利。

　　摻入PPF 提高了混凝土的力學性能,特別是抗拉性能(見表4) 。文獻[1 ] 試驗認為摻入PPF 拌制的混凝土劈拉強度及極限拉伸值提高較多,彈性模量較低,混凝土的變形能力較好,能阻止混凝土中非結(jié)構(gòu)性微裂縫的發(fā)展,從而提高混凝土早期的抗裂能力。原因在于PPF 高度分散于混凝土基體中,在混凝土產(chǎn)生裂紋源后,高度分散的纖維以及每條纖維表面、兩端的微纖可在混凝土基體中充分發(fā)揮搭接作用和牽制作用,在混凝土內(nèi)部構(gòu)成一種亂向體系,起到次級加強筋的作

用,從而有效抵制裂紋的進一步擴展。

5 　結(jié)束語

　　某套閘工程在混凝土中復合摻入PPF、Ⅰ級粉煤灰和緩凝高效減水劑,改善了混凝土拌和物的性能,能滿足混凝土夏季泵送、澆筑振搗等施工要求,其強度滿足設(shè)計和《水閘施工規(guī)范》對混凝土強度驗收的要求,混凝土中摻入PPF ,阻止混凝土溫度收縮裂縫的擴展,提高混凝土早期的抗裂能力?；炷林袕秃蠐饺隤PF、粉煤灰、緩凝高效減水劑防裂技術(shù)值得在混凝土薄壁結(jié)構(gòu)中推廣應用。

參　考　文　獻

　　[ 1 ] 　葛洲壩水利水電工程集團公司試驗中心三峽試驗室,江蘇丹陽PPF 聚丙烯纖維混凝土性能試驗成果報告,2001 年7 月16 日

　　[ 2 ] 　國家建筑材料工業(yè)房建材料質(zhì)量檢驗測試中心,PPF 聚丙烯纖維砼性能檢驗報告,2003 年4 月21 日