水泥基体对路用纤维混凝土性能的影响分析

2017-07-19王秀杰李景仲

黑龙江交通科技 2017年5期

关键词：胶砂胶凝粉煤灰

王秀杰，李景仲

(江苏财经职业技术学院，江苏淮安 223003)

水泥基体对路用纤维混凝土性能的影响分析

王秀杰，李景仲

(江苏财经职业技术学院，江苏淮安 223003)

为提高水泥混凝土路面的性能和使用寿命，研究水泥基体和纤维对纤维混凝土性能的影响，为纤维混凝土的推广提供了依据。

水泥混凝土；水泥基体；纤维混凝土

1 水泥基体试验研究方案

水泥基体的主要原料有：水泥、粉煤灰、河砂(风积沙)。

(1)采用粉煤灰作掺合料，可提高混凝土的工作性能，使混凝土坍落度提高的幅度在20%以上。

(2)随着掺入的粉煤灰比例的增加，混凝土表现出的水压力抗渗系数呈明显的递增趋势，但粉煤灰的掺入对混凝土的水压力抗渗性能的影响不大。

(3)试配表明，大掺量粉煤灰的加入有效缓解裂缝的开展，有望将裂缝宽度控制在0.2 mm以下，使之成为无害裂纹。另外，大量掺入粉煤灰可以提高水泥基体的粘结性能，增强其与原基材的粘结。

通过试验将水灰比定为0.4，试件做成40 mm×40 mm×160 mm的水泥胶砂抗折件，标准养护7 d、28 d后，用电动抗折试验机KZJ-5000型测量其抗折性能，用YAW-300B电液伺服压力试验机测量其抗压强度。

表1 胶砂坍落度及抗压、抗折试验结果

2 试验结果分析

由表1可见，随着砂胶比的增加，胶砂的坍落度下降明显。当砂胶比变化范围在1～3范围内，粉煤灰的掺量为胶凝材料的50%时，坍落度最大。考虑后期纤维的加入必然影响胶砂的坍落度，良好的流动性是保证纤维分散的前提，为此，在各项力学性能指标允许的条件下，粉煤灰的掺量越大越好。

随着砂胶比的增加，胶砂7 d和28 d强度均呈现下降趋势，这与混凝土的规律相同。粉煤灰掺量对胶砂7 d和28 d的影响很大。可见，粉煤灰的存在一定程度上影响了胶砂的早期强度和28 d强度。通过进一步试验发现，60 d后粉煤灰的强度指标与无粉煤灰的强度指标无明显差别，而90 d后的强度指标高于无粉煤灰的胶砂强度。因此，需进一步研究大粉煤灰掺量的胶砂的早期强度变化，使其强度和流动度满足要求。

注：通过预先试验及项目前期工作可知，若胶凝材料充足，可保证胶凝材料界面后于骨料发生破坏。砂胶比的变化对混凝土的强度影响有限，较大的影响流动度和后面研究的纤维分散性。当砂胶比为3时，粉煤灰的掺量50%，胶砂的坍落度为140 mm；砂胶比为1时，同样的粉煤灰掺量，胶砂的坍落度为230 mm，这是本研究项目比较理想的混凝土流动状态。在本项目的研究参数范围内，砂胶比取1、2、3进行研究，以便找出强度、纤维分散性、流动度综合指标控制的最佳砂胶比，考虑试验室搅拌与现场搅拌的区别，在材料路面铺设具有经济优势的条件下，确定安全的砂胶比，为现场搅拌质量留有一定安全余地。

3 早强水泥基体试验研究

研究发现，粉煤灰的掺量高，造成的胶砂的早期力学性能差，尤其是抗压、抗折指标，与薄层路面的指标要求相差很大，为此，需要进一步研究早强性能指标的水泥基体。

适合硅酸盐水泥基体的常见早强剂有硫酸钠，甲酸钙，以及氯化钙、氯化钠等，其中氯化物由于对钢筋有一定腐蚀，甲酸钙的价格较高。硫酸钠的价格较低，但如果过量易造成返碱现象，早强效果也不明显，其与醇类化合物复配，组成复合早强剂的使用，早强效果更好一些，可以避免返碱现象的出现。由于早强剂的加入，造成砂浆的凝结时间过短，不能满足施工要求，为此引入价格较低的葡萄糖酸钠来保证施工操作时间。当早强剂含量范围在胶凝材料的0.6%～1.0%之间时，缓凝剂的掺量应为胶凝材料的0.05%～0.1%范围内。早强剂与缓凝剂含量使用主要考虑操作时间：初凝在2 h以上，保证运输时间，初凝到终凝在2 h左右，保证施工操作时间。早强剂含量过多容易造成后期强度下降，影响其它综合性能，缓凝剂过多则失去了早强的研究目的。

表2 早强砂浆抗压、抗折试验结果(铁岭)

为进一步提高力学性能，加入一定量的减水剂，通过减小水灰比来提高砂浆基体的密实度，从而提高抗渗、抗碳化以及操作性和力学性能指标，减水剂的掺量取胶凝材料的0.6%～1.0%，减水率为20%。考虑纤维界面的需要，增加了少量微硅粉，以提高纤维与水泥基体之间的握裹力，同时起到一定的保水作用。将上述组分搅拌均匀，称其为优化组分。优化组分的掺量为胶凝材料的5%左右，水料比确定为0.15%。优化组分的加入总体对砂浆流动度有所改善，考虑下一步加入纤维，本次未对流动度进行测试。将上述优化组分加入表1的配合比中，试验结果见表2将上述优化组分加入表1的配合比中，试验结果见表2。

由表2可以看出，各个参数对性能指标的影响总体规律与普通配合比的规律基本一致，优化组分的加入大大提高了胶砂的早期强度。原因有三点：(1)减水剂和微硅粉的作用，使水灰比降低，基体密实度增强，提高了早期性能指标；(2)早强组分促进了水泥及粉煤灰的水化速度；(3)缓凝组分及醇类物质的加入影响了水泥基体反应的水化生成物，进一步提高了密实度。