基于快冻法的四种聚丙烯纤维混凝土对比试验研究

2016-02-05苏文娟董宏斌

黑龙江交通科技 2016年12期

关键词：单丝抗冻冻融循环

苏文娟，董宏斌

(龙建路桥股份有限公司，黑龙江哈尔滨 150009)

基于快冻法的四种聚丙烯纤维混凝土对比试验研究

苏文娟，董宏斌

(龙建路桥股份有限公司，黑龙江哈尔滨 150009)

在论述桥面聚丙烯纤维混凝土及国内外抗冻性试验方法的基础上，采用快冻法，经过反复冻融试验，分析指标定为相对动弹性模量和质量减少率，对比研究了四种掺加了聚丙烯纤维的混凝土抗冻性，试验表明，掺加聚丙烯单丝纤维能提高混凝土的抗冻性，且改善效果优于其他三种纤维。

聚丙烯纤维；混凝土；快冻法；抗冻性

1 试验准备

1.1 材料准备

试验中采用的四种聚丙烯纤维的性能指标如表1所示。

表1 四种聚丙烯纤维的性能指标

1.2 试验混凝土配合比及基本情况

笔者将试验混凝土用代号加以区分，即编号0#代表没有掺加纤维的普通混凝土，编号1#、2#、3#、4#分别代表掺加了单丝纤维、腈纤维、网状纤维和束状绞联增强纤维的混凝土。

聚丙烯纤维混凝土配合比及聚丙烯掺加量如表2所示。

表2 聚丙烯纤维混凝土配合比

试验中，混凝土成型流程按照图1所示，保证了聚丙烯纤维的分散均匀，一定程度上避免试验误差；混凝土力学性能试验根据《水泥混凝土立方体抗压强度试验方法》(T0553-2005)和《水泥混凝土抗弯拉强度试验方法》(T0558-2005)完成，试验结果如表3所示。可以看出，混凝土的抗折强度和抗压强度均符合标准要求。

图1 混凝土成型流程

项目0#1#2#3#4#标准强度坍落度/mm9580253430—抗折强度/MPa4.975.275.385.275.5245抗压强度/MPa51.4651.9853.4052.4755.004.5

2 抗冻性试验方法

美国的抗冻性试验采用检测混凝土抵抗快速冻融能力的标准方法(ASTMC666-97)，其中的A法采用试件全部浸泡在盐水或清水中快速冻融。

欧洲的抗冻性试验方法大多采用国际材料试验协会制定的平板法和CIF法(RILEMTC176-IDC2002)。平板法进行冻融试验时，试件四周密封但只有顶部浸泡在3%的盐水或清水中，经过28或56次冻融循环完成试验，评价时通过测量试件超声传播时间和表面剥蚀量变化；CIF法与平板法基本相似，试验时只是溶液位于混凝土试件底部。

根据我国的《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》(GBT50082-2009)，本研究中选取混凝土抗冻性试验方法是快冻法，当混凝土试件发生下述情况任意一种时冻融试验即告停止：一是冻融循环次数300次；二是相对动弹性模量下降至≤60%；③质量损失率≥5%。

3 相对动弹性模量的试验结果

图2显示，0#的相对动弹性模量下降较快，经过200次冻融循环后下降趋势越加明显，300次后为51.5%；1#和3#的相对动弹性模量保持了较高的稳定性，前250次降低幅度非常小，只是在最后50次，1#由95.5%降至90.4%，3#由95.1%降至90.2%；2#和4#提前结束试验，分别经过200次和250次冻融循环降至59.0%和58.5%。值得注意的是，经过50次冻融循环，所有试件均降至95%左右。

图2 混凝土相对动弹性模量

3.2 回归分析

(1) 相对动弹性模量与冻融循环次数的关系

以冻融循环次数为x，相对动弹性模量为P，0#、1#和3#的变化趋势分别为P1=103.225 4-0.000 49x2、P2=98.246 67-0.017 89x和P3=96.42-0.013 83x，相关系数分别为0.93、0.72和0.72。对回归方程进行数学分析可以得到：P2>P1和P3>P1，并且P2≈P3。即1#和3#在相对动弹性模量方面，均能改善混凝土的抗冻性，且改善效果大致相同。

(2) 质量减少率与冻融循环次数的关系

以冻融循环次数为x，质量减少率为W，0#、1#和3#的变化趋势分别为W1=-1.301 33+0.014 503x、W2=-0.475 33+0.003 126x和W3=-1.688+0.010 589x，相关系数分别为0.94、0.88和0.88。对回归方程进行数学分析可以得到：W2