路面纤维增强高性能混凝土的试验研究

高盼盼

（山西交通职业技术学院 山西太原 030619）

路面纤维增强高性能混凝土的试验研究

高盼盼

（山西交通职业技术学院 山西太原 030619）

本文通过对当前国内外关于纤维混凝土材料理论与应用研究成果的综合分析，结合南京地区的气候特征，试验室内的环境设备，对聚丙烯纤维混凝土在隧道路面工程中的配合比设计和聚丙烯纤维混凝土物理力学性能进行了较为系统的研究。利用正交法对各材料的掺量优选 , 确定最佳配合比。在此基础上对纤维混凝土的抗压、抗折强度进行了对比和分析。结果表明，聚丙烯纤维对路面混凝土的路用性能、耐久性具有良好的改善效果。本文的研究成果对纤维混凝土材料在路面工程中的推广应用具有一定的参考价值。

聚丙烯纤维；正交试验；对比试验；力学性能；耐久性

绪论

公路是连接和沟通省市、城乡、厂矿、机构、车站、港口之间的纽带。路面工程是公路建设的一个重要组成部分，其好坏直接影响行车速度、运输成本以及行车的安全和舒适性。水泥路面混凝土是一种刚度大、扩散荷载能力强、稳定性好的路面结构，但抗折强度则比较低，压折比较大，因此有脆性大、弹性模量高、极限拉伸应变小、抗冲击能力弱等缺点。聚丙烯纤维对混凝土改性作用的发掘，无疑给研究路面水泥混凝土路用性能改善和使用寿命延长指引了一条光明的道路。根据南京地区水泥混凝土路面现状和该地区的实际情况，要求改性道路水泥混凝土必须具有优异的路用性能、良好的工程操作性与优良的经济性。聚丙烯纤维改性技术主要为改善混凝土的物理力学性能。因此，本文在南京市纬三路过江通道项目开展纤维增强路用混凝土研究，旨在改善隧道铺装层、明挖断路面混凝土的工作性，具有重要的现实意义。

一、原材料

1. 水泥

水泥选择强度等级为 P·042.5MPa 的海螺牌普通硅酸盐水泥。

2. 粉煤灰

选用南京化电粉煤灰有限公司规格Ⅱ级粉煤灰，细度均匀、稳定，颗粒级配合理，需水性小，水化活性高。

3. 粗集料

试验采用和县卓庙乡中山石料厂碎石 5-25mm 连续级配，碎卵石或碎石小于75um的石粉不宜大于 1%，压碎值为11.6%，针片状颗粒含量为 7.5%，表观密度为 2730kg/m3的碎石。

4. 细集料

本试验采用江西赣江砂，细度模数为 2.5，表观密度为2520kg/m3，含泥量1.4%，筛分析为Ⅱ区中砂。

5. 外加剂

江苏百瑞吉新材料有限公司BRJ-YZ 脂肪族型高效减水剂，其建议掺量1.5%、减水率 35%、固含量 15%。

6. 纤维

杭州键青纤维制品有限公司生产的聚丙烯纤维。本章就纤维混凝土中的材料性能特点进行了分析。研究中主要以《公路水泥混凝土路面旌工技术规范》(JTG30--2003) 及相关资料为基础对粗细集料、水泥、粉煤灰、减水剂及纤维的选用进行了规范

二、试验方案设计

通过分析确定正交因素为砂率、纤维掺量。明确正交试验中各因素水平。测试混凝土 28d 弯拉强度、3d 和 28d 抗压强度，计算各因素的极差、离散性等。分析试验结果，探讨各因素对混凝土力学性能的影响，确定课题所需要的最佳配比。

三、试验结果与分析

1. 纤维混凝土正交试验方案

参考纤维水泥混凝土试验，正交水平因素见表 4-1。

表4-1 正交因素水平表

正交试验结果表见表4-2所示。

表4-2正交试验结果表

2.结果与分析。

分析各正交因素对抗折强度的影响。极差大小对抗折强度影响如图 4-1。各因素对混凝土 28d 抗折强度的影响顺序为 A 粉煤灰 ＞C纤维 ＞B 砂率。由试验结果绘出抗折强度随各因素掺量的变化见图 4-2～4-4。

分析图 4-2，随粉煤灰掺量 0 ～ 24% 增大，纤维混凝土28d 抗折强度降低。

砂率对抗折强度的影响程波动状，当砂率为 40% (B2)，抗折强度平均值达到最大；随着纤维掺量的增多，抗折强度并未持续增大，甚至在掺加 1.8kg/m3时还有小幅度回落。

四、结论与展望

1. 结论

本文探讨了路面聚丙烯高性能混凝土，最终确定其各材料最佳参量。通过室内试验，发现该聚丙烯对水泥混凝土具有良好的改性作用。具体研究结论如下：砂率对抗折强度的影响呈波动状分布 , 但仍能观察出各波峰的最高值 , 当砂率为 40% 时 ,符合其工作性和强度要求；配合比相同的条件下 , 聚丙烯维纤维掺量为 0.9kg/m3时能提高混凝土的抗压、抗折强度。

2. 展望

本文在纤维改性混凝土的力学性能等方面进行了相关试验，并取得了一定的成果。但在研究过程中发现一些问题值得进一步探索：钢纤维纤维对路面混凝土的改性作用，钢纤维与聚丙烯纤维混掺对路面混凝土的改性作用；不同外加剂掺量、参入矿粉对纤维混凝土性能的影响；纤维混凝土的冻融循环试验、耐久性检测、干缩性能也需要进一步分析探讨。

[1]罗兆辉.我国聚丙烯纤维混凝土工程的研究与应用进展 [J].天津城市建设学院学报 ,2004.

[2]黄昊.聚丙烯纤维改性混凝土路用性能研究 [D]. 长安大学，2005∶1-7

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1007-6344（2017）01-0346-01