聚丙烯腈纖維混凝土性能試驗(yàn)研究

姚轉(zhuǎn)奇，柯俊濤

聚丙烯腈纖維混凝土性能試驗(yàn)研究

姚轉(zhuǎn)奇，柯俊濤

（湖北省宜昌市鼎誠工程試驗(yàn)檢測有限公司，湖北宜昌443002）

以河北豐寧抽水蓄能電站上、下庫C30W12F400面板纖維混凝土為例，探討了不同石粉含量、摻加聚丙烯腈纖維對混凝土力學(xué)性能影響，得出：沙中石粉含量對混凝土用水量、強(qiáng)度等性能影響極大，建議石粉含量控制在（10±2）%；聚丙烯腈纖維使用得當(dāng)能夠提高混凝土抗裂性，也可使混凝土的抗壓強(qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度明顯增大。

河北豐寧抽水蓄能電站；聚丙烯腈纖維；混凝土性能；石粉含量

0　引言

20世紀(jì)60年代前期到80年代初，國外已經(jīng)陸續(xù)開發(fā)出一系列可以摻加在混凝土中的合成纖維。實(shí)踐證明，在混凝土中摻加聚丙烯增強(qiáng)纖維后，大量均勻分散的微細(xì)纖維握裹水泥基料，極大地保持了混凝土的整體性，增加了混凝土的韌性，減少了集中應(yīng)力的作用，阻礙了混凝土中微細(xì)裂縫的迅速擴(kuò)展，增強(qiáng)了混凝土抗沖擊及抗震能力，提高了混凝土抗疲勞壽命［1］。

豐寧抽水蓄能電站工程位于河北省豐寧滿族自治縣境內(nèi)，上水庫庫容為5 800萬m3，下水庫庫容為6 070萬m3，規(guī)劃裝機(jī)容量為360萬kW。該電站工程等級為一等，樞紐工程建筑物主要由上水庫、水道系統(tǒng)、地下廠房系統(tǒng)、蓄能專用下水庫及攔沙庫等組成，其中上、下庫面板均采用二級配C30纖維混凝土。本文以河北豐寧抽水蓄能電站工程上、下庫面板采用的二級配C30纖維混凝土為例，探討了不同石粉含量、摻纖維后對混凝土性能的影響。

1　原材料及混凝土指標(biāo)

1.1原材料

（1）水泥。采用唐山冀東水泥有限公司生產(chǎn)的盾石牌強(qiáng)度等級為42.5的普通硅酸鹽水泥。（2）粉煤灰。采用內(nèi)蒙古上都生產(chǎn)的F類Ⅰ級粉煤灰。（3）細(xì)骨料。采用葛洲壩第五工程有限公司料場生產(chǎn)的機(jī)制沙。（4）粗骨料。采用葛洲壩第五工程有限公司料場生產(chǎn)的碎石，其分級為：5～20mm、20～40mm。（5）外加劑。采用石家莊市長安育才建材有限公司生產(chǎn)的GK－4A型緩凝高效減水劑、GK－9A型引氣劑。（6）纖維。采用長度為12mm的聚丙烯腈纖維，摻量為0.9 kg／m3。

1.2混凝土指標(biāo)

豐寧抽水蓄能電站上、下庫面板二級配C30纖維混凝土的技術(shù)指標(biāo)如表1所示。

表1　C30纖維混凝土技術(shù)指標(biāo)Tab.1 C 30 fiber concrete technical index

2　聚丙烯腈纖維混凝土性能的影響因素

本試驗(yàn)主要以初步確定的面板混凝土推薦配合比為基準(zhǔn)，對其進(jìn)行拌和，從而研究不同石粉含量、摻纖維與否對混凝土各項(xiàng)性能的影響。

2.1不同石粉含量對纖維混凝土性能的影響

試驗(yàn)用C30混凝土的配合比如表2所示。當(dāng)沙中石粉含量分別為6%、10%、14%、18%、22%時(shí)，1m3纖維混凝土用水量、抗壓強(qiáng)度如表3所示。

由表3可以看出：隨著沙中石粉含量的增加，混凝土用水量明顯增加（石粉增加1%，用水量約增加1 kg／m3），抗壓強(qiáng)度先增大后減小。當(dāng)石粉含量在10%時(shí)，混凝土抗壓強(qiáng)度最高，為32.8 MPa（7 d）和44.2MPa（28 d）。另外，在拌和過程中，當(dāng)石粉含量為18%時(shí)，拌和物出現(xiàn)結(jié)團(tuán)現(xiàn)象。其結(jié)果與文獻(xiàn)［2］類似。

表2　纖維混凝土對比試驗(yàn)用配合比Tab.2 Proportion of fiber concrete contrast test

表3　不同石粉含量對纖維混凝土性能的影響Tab.3 Influence of different stone powder content on fiber concrete properties

2.2摻加聚丙烯腈纖維對混凝土性能的影響

該項(xiàng)試驗(yàn)主要通過對比法研究摻與不摻合成纖維對混凝土早齡期收縮裂縫有效性的影響。試驗(yàn)按照《纖維混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS：38－2004）［3］中附錄D進(jìn)行，裂縫測量采用裂縫測寬儀和鋼直尺相結(jié)合進(jìn)行，具體防裂效果如圖1所示。摻與不摻纖維的混凝土抗裂、抗壓等力學(xué)性能檢測成果如表4所示。

圖1　摻纖維與不摻纖維效果對比圖Fig.1 W ith or w ithout Fiber effect comparison

表4　摻與不摻纖維混凝土力學(xué)性能檢測成果表Tab.4 W ith or w ithout fiber concrete m echanical properties inspection results

由圖1可以看出，經(jīng)過覆蓋－吹風(fēng)后，未摻加聚丙烯腈纖維的混凝土試塊表面有明顯的8條裂縫，而摻加聚丙烯腈纖維的混凝土試快沒有裂縫出現(xiàn)。這表明，纖維使用得當(dāng)能夠提高混凝土抗裂性能。由表4可以看出，摻加聚丙烯腈纖維后，混凝土的抗壓強(qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度均明顯增大。

3　結(jié)語

通過對河北豐寧抽水蓄能電站上、下庫面板聚丙烯腈纖維混凝土試驗(yàn)研究，得出如下結(jié)論：

（1）混凝土施工配合比是在一定的使用條件下確定的，在實(shí)際使用過程中，由于原材料性質(zhì)波動、氣溫變化以及施工參數(shù)的改變，必須對現(xiàn)場混凝土配合比進(jìn)行有效調(diào)整。這是保證混凝土拌和質(zhì)量必不可少的環(huán)節(jié)。

（2）應(yīng)嚴(yán)格對原材料進(jìn)行進(jìn)場檢驗(yàn)，保證纖維各項(xiàng)性能滿足要求。

（3）因沙中石粉含量對混凝土用水量、強(qiáng)度等性能影響極大，聚丙烯腈纖維面板混凝土中建議控制石粉含量在（10±2）%。

（4）在面板混凝土中，均勻摻加長度為12mm的聚丙烯腈合成纖維，對混凝土澆筑初期有較好的防裂效果，能提高后期硬化混凝土的抗裂性能。

（5）為保證摻粉煤灰和聚丙烯腈纖維混凝土的均勻性，避免產(chǎn)生粉煤灰浮漿層和纖維分布不均勻等情況，攪拌時(shí)間應(yīng)比普通混凝土延長至少30 s。

［1］袁勇，邵曉蕓.合成纖維增強(qiáng)混凝土的發(fā)展前景［J］.混凝土，2000（12）：3－7.

［2］李果，白文輝.機(jī)制沙配制泵送防水混凝土的研究和應(yīng)用［J］.混凝土與水泥制品，2013（1）：79－82.

［3］CECS 38：2004，纖維混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程［S］.

[責(zé)任編輯楊明慶]

Experimental Study on Polyacrylonitrile Fibre Concrete Performance

YAO Zhuan－qi，KE Jun－tao
（Dingcheng Engineering Test Co.，Ltd.，Yichang 443002，Hubei，China）

Taking Hebei Fengning pumped－storage power station upper and lower reservoir C30W12F400 panel fiber concrete of as a case，this paper discusses the influence of different stone powder content，mixed with polyacrylonitrile fiber or not on concrete mechanical properties，and it comes to the conclusion that the stone powder content in the sand has enormous influence on the concrete water consumption，strength and other properties，it suggests that the stone powder content should be control in（10＋2）%；Polyacrylonitrile fiber used properly can improve the crack resistance of concrete，it also can make the concrete compressive strength and splitting tensile strength increases obviously.

Fengning pumped－storage power station of Hebei Province；polyacrylonitrile fibre；concrete properties；stone powder content

TU377.93

A

1008-486X（2016）01-0036-03

2015-09-29

姚轉(zhuǎn)奇（1987-），男，河南洛陽人，助理工程師，主要從事工程試驗(yàn)檢測技術(shù)工作。