聚烯烃粗纤维混凝土抗氯离子渗透性试验研究

2015-06-28蔡蕊

四川水泥 2015年4期

关键词：聚烯烃渗透性矿渣

蔡蕊

（中国城市建设研究院有限公司 100120）

聚烯烃粗纤维混凝土抗氯离子渗透性试验研究

蔡蕊

（中国城市建设研究院有限公司 100120）

本文针对纯水泥混凝土、添加40%矿渣和60%矿渣的混凝土，通过加速氯离子非稳态扩散试验、盐溶液长期浸泡试验，研究聚烯烃粗纤维对其抗氯离子渗透性能的影响。通过研究表明：纯水泥混凝土添加聚烯烃粗纤维对氯离子在混凝土中的扩散渗透没有太大影响；在矿渣混凝土中添加聚烯烃粗纤维，掺量在0.4-0.8%的情况下，氯离子的渗透性基本不变，再增加掺量扩散系数反而略有增加。因此，纤维的加入对混凝土的耐久性影响甚微。

聚烯烃粗纤维、渗透性试验、矿渣混凝土

1 前言

聚烯烃粗纤维是用改性聚丙烯或聚丙烯与聚乙烯的共聚物制成的直径大于0.1mm的合成纤维。此纤维的硬挺性好，可均匀的分散在混凝土中，对酸、碱与氯盐等有很高的耐蚀性[1]。目前国内外对聚烯烃粗纤维混凝土的研究主要集中于力学性能。通过研究发现，加入聚烯烃粗纤维可以减小混凝土的裂缝宽度，提高硬化混凝土的抗裂性能；提高混凝土的延性，使混凝土在出现裂缝后仍具有一定的承载与变形能力；可以吸收破坏能量，较大幅度地提高混凝土的韧性、抗冲击性与抗疲劳性能[2～5]。但是对聚烯烃粗纤维混凝土的耐久性研究较少。本文通过试验着重研究聚烯烃粗纤维混凝土的抗氯离子渗透性，为纤维的进一步应用提供理论基础。

2 试验研究

2.1 试验材料

本研究所用的水泥为PI水泥，矿渣为超细矿渣，比表面积为600 m2/kg。粗骨料比重为2.65，吸水率为1.44%，最大粒径为19mm，细度模数为6.59。细骨料比重为2.02，吸水率为1.58%，最大粒径为4.75mm，细度模数为2.62。

聚烯烃粗纤维是由美国3M公司生厂的，此纤维集合了钢纤维和化学纤维的优点，充分发挥了二者的长处，在工程中取得了良好的效果。

2.2 混凝土配合比

试验共设计了12组配合比，水胶比为0.55，固定砂率为36%，凝胶材料用量为367 kg/m3。混凝土中掺加的矿渣采用等量取代法分别取代水泥重量的40%、60%。在此基础上，聚烯烃粗纤维按体积比掺加0.4%、0.8%、1.6%。具体试验配合比如表1所示。

表1 试验配合比方案 (kg/m3)

2.3 试验方法

本研究采用了两种测试氯离子渗透性的方法：加速氯离子非稳态扩散试验（Rapid Chloride Migration Test，RCMT），盐溶液长期浸泡试验（Ponding Test，PT）。RCMT依据NT BUILD 492规范进行，试件切割成φ100mm×50mm的圆柱，根据初始电流，确定合适的电压及通电时间，通电结束后，轴向劈裂，喷硝酸银溶液，测量渗透深度，计算氯离子非稳态扩散系数。PT依据AASHTO T259规范进行，试件为φ100mm×200mm的圆柱，侧面密封，顶部底部暴露，在顶部加入20mm高3%的氯化钠溶液自然浸泡91天，喷涂硝酸银溶液，轴向劈裂，测量渗透深度，计算非稳态扩散系数。

3 试验结果及讨论

3.1 加速氯离子非稳态扩散试验

根据渗透深度，可以计算出氯离子非稳态扩散系数Dnssm，如图1所示。在混凝土中掺加矿渣，显著地降低了氯离子的扩散系数，且随着矿渣掺量及混凝土强度的增加，氯离子扩散系数降低，混凝土抵抗氯盐侵蚀的能力增加。在纯水泥混凝土中添加聚烯烃粗纤维，氯离子的扩散系数略有增加。在矿渣混凝土中加入聚烯烃粗纤维，氯离子非稳态扩散系数略有下降。这主要是因为成千上万根纤维分散在混凝土内部，形成了复杂的三维乱向体系，可以有效抑制混凝土中骨料的下沉，提高混凝土的匀质性，减少固有缺陷，阻隔水分溢出的通道，延缓了水分的散失，减少了混凝土的收缩裂缝。同时，纤维加入混凝土，当混凝土在凝结过程中产生拉应力时，纤维可以使混凝土内部应力分布更加均匀而且也抵消了部分内部应力，抑制了裂纹的产生和发展，从而提高了混凝土的抗氯离子渗透能力。但是，混凝土中加入纤维，纤维表面与混凝土之间会有微孔隙，增加扩散。考虑两方面的因素后，影响不大。

图1 RCMT所得Dnssm值

3.2 盐溶液长期浸泡试验

本试验是模拟现实状态下聚烯烃粗纤维混凝土氯离子渗透的情况，测得的91天氯离子渗透深度如图2所示。在对照组中，氯离子渗透的深度比较大，密实性不好。添加了聚烯烃粗纤维之后，其渗透深度改变不大。

在矿渣混凝土中添加纤维，其渗透深度改变也不明显。G40混凝土中，添加0.4%纤维，渗透深度略有下降；G60混凝土中，添加0.4%、0.8%纤维渗透深度下降，但幅度都较小。图3为不同配比的混凝土随着纤维掺量的增加，扩散系数Dnssm值的改变。在此图中，Dnssm曲线较缓和，起伏不大，可知三组配合比的混凝土，添加纤维，其抗氯离子渗透的能力变化甚微。纤维的加入对混凝土结构抗氯离子渗透的能力并没有太大影响，可以在实际工程中使用。