C40纤维混凝土

2024-07-11

C40纤维混凝土（精选五篇）

C40纤维混凝土篇1

自密实混凝土属于高流动性混凝土,具有很高的流动性而不离析、不泌水,能不经振捣或少振捣而自动流平并充满模型和包裹钢筋的混凝土。自密实混凝土综合效益显著,特别是用于难以浇筑甚至无法浇筑的部位,可避免出现因振捣不足而造成的空洞、蜂窝、麻面等质量缺陷。近年来,随着我国高铁的发展,在引进创新的基础上研究出不同无砟轨道结构形式,而轨道板、道岔板的充填层由于其特殊性和重要性,一直被重点关注与研究,之前使用CA ( 水泥、沥青混合料) 砂浆作为其充填层, 但CA砂浆的灌注成本高、灌注工艺复杂。因此,设计在无砟轨道板、道岔板充填层中开始探索使用自密实混凝土。

石武(石家庄-武汉)客运专线河南段明港东站共有8组高速道岔,共160块道岔板,道岔板的尺寸为:长2.90~6.00m、宽2.57~5.45m。按照道岔板结构设计,路基上道岔区板式无砟轨道结构主要由道岔部件、预制道岔板、底座及找平层部分组成,在道岔板与底座之间设置剪力筋。其中, 底座为厚度180mm的C40混凝土, 采用自密实混凝土现场浇注,底座延展贯穿于整个道岔区。由于每块道岔尺寸都不相同,形状各异,因此,施工难度相当大。由于对高铁道岔板的铺设精度要求相当高,因而采用先对道岔板进行精调、而后再充填灌注混凝土的施工程序。基于以上原因,若道岔板与底座之间的充填层采用普通混凝土进行灌注,将会大大增加施工难度,因为在灌注过程中普通混凝土在不振捣情况下很难填充满整个道岔区,充填层也很容易出现空洞、分层等现象;同时,如果外界对普通混凝土实施振捣密实又会导致道岔板移位,影响道岔板的铺设精度。如果采用自密实混凝土施工,就能够很好地解决上述问题,因为自密实混凝土具有很高的流动性而不离析、不泌水,能不经振捣而自动流平并完全充满整个道岔区和包裹钢筋,确保了道岔板与底座之间充填层的密实、耐久以及道岔板的铺设精度。

1试验技术方案

参考CECS 203:2006 《自密实混凝土应用技术规程》和《京沪高速铁路道岔板充填层自密实混凝土暂行技术要求》,采用掺入膨胀剂、粉煤灰、矿渣粉、高性能减水剂复掺技术,解决新拌混凝土高流动性和抗离析性之间的矛盾,并且通过降低水化热和膨胀补偿收缩的方式有效提高混凝土的耐久性根据道岔板底座自密实混凝土的工作性、强度和耐久性要求采取下列措施:

(1) 选用掺粉煤灰、矿渣粉和高性能减水剂配制出机坍落扩展度为600~700mm、灌注坍落扩展度为600~650mm的大流动性泵送混凝土。优化混凝土配合比,尽量减少水泥用量,降低水化热,减少温度应力收缩裂缝,达到自密实的效果。

(2)选用膨胀剂,提高混凝土的自应力,抵消混凝土在硬化过程中产生的收缩应力,防止或减少混凝土收缩开裂,使混凝土致密化,提高混凝土的抗裂抗渗性能, 达到延长混凝土结构使用寿命的效果。

2原材料质量控制及性能检测

自密实混凝土受原材料的性能变化影响很大。因此, 相关规范对原材料的质量提出了较高要求, 把好原材料检测关是控制原材料质量的关键所在。在进行配合比设计前,必须对所有原材料按照有关检测项目批次规定,严格实施进场型式检验。混凝土生产过程中还需对每批次的原材料进行常规检验。

(1) 水泥: 宜选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥,混合材宜为矿渣或粉煤灰。水泥的测试结果见表1。

(2)粉煤灰:F类Ⅰ 级粉煤灰,粉煤灰的测试结果见表2。

(3)矿渣粉:S95矿渣粉,矿渣粉的测试结果见表3。

(4)细骨料:宜优先选用级配合理、质地均匀坚固、吸水率低、空隙率小的洁净天然河砂,细骨料的颗粒级配(累计筛余百分数)应满足GB/T 14684《建设用砂》的规定,宜优先选用Ⅱ区砂,河砂检测结果见表4。

(5) 粗骨料: 应选用级配合理、粒形良好、质地均匀坚固、线胀系数小的洁净碎石或卵石,也可采用碎卵石。粗骨料应采用连续级配,颗粒级配应符合GB/T 14684的规定, 最大公称粒径不宜大于16mm,粗骨料检测结果见表5。

(6)膨胀剂:硫铝酸盐型膨胀剂(UEA)检测结果见表6。

(7) 外加剂: 外加剂与胶凝材料之间应有良好的相容性,且能明显改善混凝土的性能。减水剂应采用减水率高、坍落度损失小、能明显提高混凝土耐久性且质量稳定的产品, 宜选用聚羧酸系减水剂,检测结果见表7。

3自密实混凝土配合比的选定

混凝土配合比的设计原则按照《京沪高速铁路道岔板充填层自密实混凝土暂行技术要求》执行, 综合考虑混凝土的设计强度、耐久性、可泵性等指标要求。参考CECS 203:2006和JGJ 55—2011《普通混凝土配合比设计规程》,并根据混凝土原材料、混凝土运输距离、泵送距离、气温等具体施工条件进行试配。经试拌调整,选取6个配合比,每个配合比分别成型4组抗压强度试件(150mm ×150mm × 150mm), 标准条件下养护56d, 用压力试验机进行强度测试,强度合格后测试其耐久性指标,配合比见表8。

4配合比试验结果与分析

4.1混凝土自密实性能试验结果与分析

自密实性能试验主要进行流动性、抗离析性、保水性和钢筋通过能力试验。其中混凝土流动性用坍落扩展度、坍落扩展度损失和J环试验检测;混凝土抗离析性能用J环、T50和L型仪检测; 混凝土保水性用泌水率试验检测; 混凝土钢筋通过能力用L型仪检测。 1、3、5号配合比出机测了扩展度后,观察其和易性较差,其他指标就没有进行检测,1~6号混凝土配合比试验结果见表9。

从表9可以看出,六组混凝土配合比的出机坍落度均符合要求,而从拌合物粘聚性、保水性来看2、4、6号配合比的和易性比1、3、5号配合比要好从测试其他拌合物性能来看,2、6号混凝土配合比的坍落扩展度损失过大,仅4号混凝土配合比的扩展度损失符合灌注要求。通过T50试验和肉眼观察可知,2号配合比的粘聚性不好, 抗离析性能较差这是因为混凝土已经出现了轻微离析现象;而6号配合比的T50太高,混凝土的粘性太大,这是因为号配合比由于粉体体积偏大、比表面积较大,导致混凝土的需水量变大, 混凝土表现为流动性不足, 坍落扩展度的损失较快。由J环试验可知,2号混凝土配合比的Bj值虽然在规范范围内,但是在J环中部出现了石子堆积、四周流浆的现象;6号配合比的流动性达不到灌注要求。通过L型仪试验可以看出,6号配合比的钢筋通过能力相当差,仪器两端的混凝土高度相差太大。而4号混凝土配合比各项性能指标均符合要求,通过观察坍落的浆体中部没有石子堆积现象,四周没有出现分层离析和泌水流浆现象,混凝土的和易性相当好,完全满足自密实的要求。

kg/m3

混凝土能够达到高流动自密实的效果,是由于加入的高性能减水剂和优质矿物掺合料的作用。其中高性能减水剂的表面活性发挥了吸附分散作用、湿润作用和润滑作用,阻止水泥产生絮凝体,释放水分和充分发挥水的润滑作用。而矿物掺合料中含有大量的玻璃微珠,珠型微粒使水泥砂浆粘度和颗粒之间的摩擦力降低,使水泥颗粒均匀分散,起到减水作用。二者共同作用使混凝土的工作性大大提高,使混凝土达到自密实的效果。

4.2混凝土力学性能试验结果与分析

从表9测试结果可以得到,2、4、6号配合比在保持胶凝材料总量不变的情况下,虽然增加了粉煤灰用量、减少了水泥用量,但并没有影响混凝土的强度,2、4、6号混凝土配合比的抗压强度完全满足C40强度等级要求。

4.3混凝土耐久性试验结果与分析

4.3.1混凝土补偿干燥收缩性能

混凝土的干燥收缩性能严重影响混凝土结构的质量及使用寿命。在混凝土中加入适量的UEA膨胀剂后,由于膨胀剂的膨胀作用,可抵消混凝土在硬化过程中的收缩应力, 补偿混凝土的干燥收缩, 减少或阻止混凝土收缩开裂。

按照GB/T 50082—2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》对4号配合比进行了56d干燥收缩试验。 4号混凝土配合比干燥收缩试验结果见表10。由表10可知,混凝土的干燥收缩值满足技术条件要求。

4.3.2混凝土的抗氯离子渗透性

抗氯离子渗透性反映了混凝土的密实程度以及抵抗外部介质向内部侵入的能力。按照GB/T 50082—2009对4号配合比进行了56d电通量试验,结果见表11。

根据氯离子渗透性在混凝土工程中渗透性能划分,表11中混凝土的电通量属于很低级别,满足技术条件要求,混凝土的电通量越低,说明混凝土越密实。

4.3.3混凝土的抗盐冻性能

为测试混凝土的抗盐冻耐久性能, 按照GB/T 50082—2009对4号配合比进行了该试验, 试验结果完全满足设计要求,见表12。

5自密实混凝土配合比确定

通过6组配合比拌合物性能、力学性能和耐久性能试验数据比对分析,得到4号配合比各性能指标均满足设计和施工要求,将该配合比确定为初步配合比。

6自密实混凝土揭板试验研究

从试验室试配出来的理论配合比是否能满足现场浇筑需要, 还需要通过现场揭板试验进行验证,该试验是对自密实混凝土灌注效果最直观的检测手段,一般在自密实混凝土浇筑后养护24h便进行揭板试验。

6.1揭板试验流程

自密实混凝土浇筑养护24h后进行揭板试验流程如下:

拆除四周模板, 观察周边及四个角灌注情况先用吊车吊起轨道板一端, 再将轨道板整体吊起观察自密实混凝土上表面有无灌注空洞、松软发泡层,表面是否密实、平整,有无露石,露筋、蜂窝现象,在断面处或绝缘卡后面无孔洞现象与模拟板底面的四周接触是否良好,充盈是否饱满。同时观察自密实混凝土与道岔板的粘结情况,撬起自密实混凝土, 观察自密实混凝土与找平层的粘结情况,并观察自密实混凝土有无分层现象,观察切开断面上骨料分布是否均匀,有无骨料堆积、浆骨分离、上下贯通气孔、蜂窝现象,分析自密实混凝土气孔孔径分布情况,表面气泡最大气泡不宜大于60cm2,或面积6cm2及以上气泡的面积之和不宜超过板底面积的2%。

6.2施工配合比调整

在揭板试验过程中,为使自密实混凝土浇筑效果满足设计要求, 需要对使用配合比进行反复调整。配合比调整以试验室理论配合比为基准,在此基础上适当变化砂率和减水剂掺量。本文以表8确定的配合比为基准,根据现场浇筑情况调整了其他三个不同配合比,见表13。

6.3揭板试验结果

本次分两批灌注8块板, 表13中每个配合比灌注2块板。灌注施工方式为混凝土经搅拌站拌制后,用罐车运输到现场,然后用中转漏斗将混凝土转移到固定下料漏斗中,最后由下料漏斗中将混凝土放出, 通过下料溜槽设置的灌注口灌入道岔板下,整个灌注过程很顺利,四组配合比自密实混凝土出机扩展度和入模扩展度结果见表14。

kg/m3

1号配合比入模扩展度为670mm, 经揭板后观察:自密实混凝土充满整个模板空间,但混凝土表面气孔较多,有骨料堆积、浆骨分离现象,表面有松软发泡层,揭板试验效果不佳。

2号配合比入模扩展度为650mm,,经揭板后观察:自密实混凝土充满整个模板空间,骨料分配均匀,表面平整,无露石、露筋现象,自密实混凝土与道岔板的粘结较好,但是气泡较多,表面气泡最大气泡为68cm2,揭板效果良好。

3号配合比入模扩展度为630mm, 经揭板后观察:自密实混凝土充满整个模板空间,骨料分配均匀,与道岔板、找平层粘结良好,揭板效果最佳。

4号配合比入模扩展度为590mm, 经揭板后观察:虽然整个模板分布有自密实混凝土,但有部分角落未完全充满,表面不平整,有露石、露筋现象, 切开断面观察,断面上骨料分布不均匀,有骨料堆积、浆骨分离现象。混凝土与道岔板粘结不良,吊车轻轻一吊就起,揭板效果最差。

经过揭板试验研究表明,入模坍落扩展度控制在600~650mm的混凝土灌注效果最佳。在进行施工现场灌注时,采用拌合站集中搅拌,运输方式采用混凝土罐车运输,在现场利用料斗进行全断面灌注,现场灌注时混凝土的入模坍落扩展度按照600~ 650mm控制,并随时通过观察孔观察混凝土在灌注过程中的均匀性和流动性。现场灌注的道岔板充填层表面平整光滑,无气泡,无裂缝,道岔板底座质量全部符合施工要求。

7工程应用实例

石武铁路客运专线河南段位于河南省信阳市明港境内, 里程范围:DK970 +147.81 ~DK980 + 018.61, 线路长度9.871km, 其中明港东站位于DK970+115~DK971+892.52范围内。整个明港东站共有八组道岔,需要铺设160块道岔板,每块道岔板底座都必须采用自密实混凝土施工,2010年9月7日开始进行揭板试验,2010年10月23日进行正式灌注,2012年12月27日灌注完成。在灌注施工中通过精心组织、加强科学管理,每块道岔板底座自密实混凝土严格按规范要求进行相关检测,T50 BJ、H2/H1、T700L以及坍落扩展度、力学性能、耐久性能等检测指标均满足设计要求。经过拆模观测后,八组道岔共160个道岔板底座没有一个出现裂纹现象,完全满足板式无砟轨道道岔施工的相关要求。目前,石武客专河南段已正式通车运行。

8结语

掺高性能减水剂和优质矿物掺合料, 优选混凝土配合比, 配制出坍落扩展度600~700mm大流动性混凝土, 并用T50、J环和L型仪检测其流动性抗离析性和钢筋通过能力。所配混凝土的工作性和稳定性良好, 解决了自密实混凝土坍落度损失较大, 容易出现分层离析的问题, 达到自密实的效果。

为满足现场施工需要,自密实混凝土应具有较小的扩展度经时损失值,也就是说,自密实混凝土拌合物的流动性从搅拌站到灌注现场均保持在较为稳定的水平范围内,才有利于扩展自密实混凝土的拌合物性能。经过多次揭板试验确定:自密实混凝土的入模坍落扩展度控制在600~650mm为最佳

钢纤维混凝土路面施工篇2

钢纤维混凝土用水泥为525号普通硅酸盐水泥。石子粒径5～15mm，含泥量<1%，质地坚硬。细骨料为中粗砂粒径0.3～0.5mm，含泥量＜2%，砂率为50%。钢纤维为Q／320223AAA001-89低碳结构钢扭曲型，型号DN-28，用孔眼为20mm×20mm的筛网过筛。

配合比由试验室确定为：水泥∶水∶砂子∶石子∶钢纤维=1∶0.48∶2.5∶2.05∶0.219。为使钢纤维在混凝土中分散均匀，采用二次投料三次搅拌法。先将石子和钢纤维干拌1min，加入砂子、水泥再干拌1min，最后注水搅拌。总搅拌时间不超过6min，超搅拌会形成湿纤维团。每次搅拌量应在搅拌机公称容量的1／3以下为宜。

混凝土运输采用自卸运输车，运至施工地点进行浇筑时的卸料高度不应超过1.5m，以防混凝土离析。

模板采用12号角钢支设，并应支设稳固，接头紧密平顺，不得有离缝、错茬、不平等现象。模板面应涂隔离剂，模板与基层在浇筑前应洒水湿润。

钢纤维混凝土采用人工摊铺。摊铺后用平板振动器振捣，振捣的持续时间应以混凝土停止下沉，不再冒气泡并泛出水泥浆为准，且不宜过振。振捣时辅以人工找平，并随时检查模板，如有下沉、变形或松动，应及时纠正。

混凝土整平采用振动梁振捣拖平，再用铁滚筒进一步整平，不得有钢纤维外露现象，做面分两次进行，先找平抹平，待混凝土表面无泌水时，再做第2次抹平，抹平后沿模坡方向拉毛，拉毛深度1～2mm。

钢纤维混凝土路面设有多种接缝。胀缝与路中心线垂直，缝壁必须垂直，缝隙宽度必须一致，缝中不得连浆，缝隙内应浇灌填缝料，不设置传力杆。本工程快慢车道交接处也设置胀缝。当混凝土达到强度25%～30%时，采用切缝机进行缩缝切割，切缝深3cm，缩缝每16m设置一道。施工缝位置宜与胀缝或缩缝设计位置吻合，施工缝应与路中心线垂直，不设置传力杆。对已浇混凝土板的纵缝缝壁涂刷沥青，浇筑邻板与其形成平头缝，纵缝不设传力杆。对胀缝、缩缝均采用10号石油沥青，灌式填缝。

混凝土做面完毕后，应及时采用湿法养护；终凝后覆盖草袋，每天均匀洒水，保持潮湿状态，养护14～21d。

路桥工程中钢纤维混凝土施工工艺 篇3

文献标识码：B文章编号：1008-925X(2012)07-0014-01

摘要：

城市的快速发展对建筑材料提出了更高的要求，钢纤维混凝土因其性能优越、施工方便、价格低等优点在路桥工程中得到了广泛应用。本文首先介绍了钢纤维混凝土的性能，然而结合具体的工程实例剖析了钢纤维混凝土的施工工艺，为同行提供一些借鉴。

关键词：路桥施工；钢纤维混凝土；施工技术

混凝土加入钢纤维是为了增强混凝土的强度，是一种新型复合建筑材料，可以提高建筑工程的质量，所以近几年来在国内外得到了广泛的应用。和普通混凝土相比较，它不仅质量轻、强度高且抗变形能力强，能够明显地减轻路桥的自身重量，提高桥梁的耐性，增强裂韧性与抗冲击性，加之施工简便，价格低廉，在路桥等工程建筑领域得到广泛应用。 

1钢纤维混凝土

将直径为0.3-0.6mm、长度为20mm或40mm的短钢纤维均匀地混合到混凝土中就构成了通常所说的钢纤维混凝土（SFRC），其中钢纤维占总混凝土体积的 1% 至2%的。根据掺入的钢纤维的种类不同，可以将钢纤维混凝土分为以下四类，加入切断钢纤维的混凝土，加入切削钢纤维的混凝土，加入剪切钢纤维的混凝土和加入熔抽钢纤维的混凝土，其中熔抽钢纤维拉强度最高，性能最优。依据有关纤维增强机理的各种理论，如纤维间距理论、微观断裂理论与复合材料理论等等，同时借助大量的试验数据，可以得出纤维的增强效果主要取决于以下因素的影响：基体强度（fm），钢纤维长度和直径的比，一般长度用L表示，直径用d表示；纤维的体积率，即在钢纤维混凝土中钢纤维所占总体积的比；钢纤维和基体间的粘结强度，一般用表示，和钢纤维在基体（混凝土）中的分布与方向，一般用字母表示。当钢纤维混凝土被破坏时，大都是钢纤维被拔出而不是被拉斷，所以改善钢纤维和混凝土间的粘结强度是提高钢纤维效果的主要策略。

钢纤维混凝土主要是通过代替路桥建筑等工程中的钢筋，缩减构件的截面面积或是减小路桥的厚度，调整缝间距等措施提高路桥工程的质量的同时，缩短施工工期，减少路桥工程的成本，还能确保路桥的使用寿命，可以看出钢纤维的优点还是比较显著的。

2钢纤维混凝土的应用

2.1桥梁中钢纤维混凝土的应用

2.1.1桥面装修。钢纤维混凝土的使用不仅可以增强桥面的抗裂性、耐久性与舒适性，还可以提升桥梁的抗折强度、桥梁自身的刚度，降低铺装厚度，改变桥梁结构自重，桥梁的受力状况也能得到改善。另外，采用钢纤维混凝土与橡胶沥青混凝土复合使用也是路桥施工中一个很好的选择。桥面铺装如图1所示：

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2.1.2桥梁上部载荷部位。桥梁主拱圈采用钢纤维混凝土可以改善结构受力性能，防止结构变形，减轻桥梁自身的重量，是桥梁结构向大跨度、轻型化方向发展的有效措施。另一方面采用钢纤维混凝土，使桥梁结构性能良好，造型美观大方，同时可减少桥梁上部用料，使下部墩台数量减少，从而降低成本，进而提高了经济效益。另外通过钢纤维混凝土的使用可以降低梁高，进而满足使用上的特殊要求。

2.1.3钢纤维混凝土的使用可以对桥梁墩台等局部结构进行加固。对桥梁墩台和桥面板裂缝或表层剥落等情况，采用转子Ⅱ型喷射机喷射 5-20cm钢纤维混凝土以解决上述问题。一般的钢纤维类型大都用剪切钢纤维，其掺量为1.0%；对旧混凝土表面则喷砂或是凿毛，以提升其整体性。

2.1.4钢纤维混凝土对桩的加强。采用钢纤维混凝土对桩尖局部结构进行增强，这样可以提高桩的穿透力，减少桩的锤击次数，从而大大提升打击速度。通常在桩的顶部或桩尖部位加入钢纤维混凝土，即增强了桩顶的抗冲击韧性，有效避免桩顶在打入预计深度以前出现破裂，又可提升桩尖的入土能力，打击速度提高明显。桩身等其他部位仍可用预应力或者非预应力钢筋混凝土。当然也可全断面整体浇筑钢纤维混凝土，但这样做会降低其经济效益。

2.2路面中钢纤维混凝土的应用。

钢纤维混凝土在路面施工时，可有效减少路面的铺设厚度，减少缝隙的设置，增强路面的耐磨性等优点，进而延长路面的使用时间。具体来看，钢纤维混凝地在路面的应用主要有以下两个方面：第一钢纤维混凝土在新建路面工程中的应用。在新建路面施工中，主要是减小路面的厚度，双车道路面无纵缝设置，进而延长路面的使用时间；第二是钢纤维混凝土在修补路面中的应用。在修补路面时，可采取结合式罩面面层和旧混凝土相粘结，使其成为一体，进而发挥结构的整体强度；也可采取分离式罩面层，即在中间设一个隔离层，使各个层次独立起作用。

3钢纤维混凝土施工技术

钢纤维混凝土的施工过程中主要注意从以下几个方面：

3.1 设置钢纤维分散装置。

钢纤维易结团，所以在投入搅拌机时，应多次少量进行。分散机功率设置成0.75kw-1.0kw最佳，分散力在20kg/min-60kg/min之间较合适。在投入搅拌机前应将钢纤维与细骨料均匀搅和，或搅拌多次。

3.2 搅拌时间与顺序。

为了达到钢纤维均匀分布于混凝土中的目的，就必须严格控制搅拌时间与投料顺序，这是与普通混凝土搅拌的不同之处，也是确保施工质量的关键环节。搅拌顺序一般为先填入砂，再钢纤维，第三放放碎石，最后投入水泥。料在搅拌机内先干拌一分半钟之后，再加水等其他外加剂，再搅拌两分钟。通常来说选择强制式搅拌机或双锥反转出料搅拌机较好。

3.3 浇注与振捣。

钢纤维混凝土在浇注时，应注意：第一不应该有明显的浇注接头。倒料必须相压15cm至20cm，保持钢纤维混凝土的整体连续性；第二，浇注必须连续进行。这是因为在使用插入式振动棒对钢纤维混凝土振捣时，会使钢纤维朝振动棒聚集，引发集束效应，所以应使用平板振动器振捣。当使用振捣棒时，要确保边角混凝土的密实，必须使钢纤维条状集束排列，这样有利于抵抗温度应力和载荷的传递。

3.4 成型。

因为钢纤维混凝土有砂率大、纤维乱向分布与粗骨料细等特征，所以钢纤维混凝土路面宜适合应用真空吸水技术，并用机械抹平以预防钢纤维暴露。采取压纹机压纹技术防止拉毛将纤维外露，若已外露，应及时采取措施。

3.5 接缝施工。

钢纤维混凝土具有收缩性小且抗裂性能好的优点，有的施工路段可以封闭交通的情况下进行，则可以将钢纤维混凝土整幅摊铺，不设纵缝。

3.6 运输。

在运输过程中，一方面钢纤维混凝土的坍落度与含气量都会有所损失，拌和物稠度下降；另一方面，在振动与重力的作用下使钢纤维下沉，造成钢纤维混凝土质量下降，所以应该尽可能缩短钢纤维混凝土的运输距离，尽量增大料斗的出口尺寸，有条件的可以采取泵送。

3.7 养护。

钢纤维混凝土浇筑完成以后，应该及时封闭交通，安排专人保养，尽可能避免干缩裂纹的产生，一般来讲，养护时间不得低于一周，必要时还可以采取塑料薄膜覆盖以湿养。

4结论

4.1钢纤维混凝土是一种具有优良力学性能、优质的复合材料，可以根据要求而调整的材料。伴随着钢纤维生产技术的逐步进步与基础理论的不断完善，钢纤维混凝土在路桥工程的应用将得到进一步的拓宽。

4.2复合路面结构的采用能够充分发挥钢纤维混凝土路用性能，并且可以大大降低工程的造价。应该加强钢纤维混凝土的施工质量，是确保证其性能发挥的关键环节。

4.3 开发砂浆渗浇高含量钢纤维与采用聚合物浸渍钢纤维可以进一步提高钢纤维混凝土的物理力学性能，提升路桥的经济效益等，推广应用价值很高。

参考文献

［1］赵冠鹏.钢纤维混凝土应用技术研究［J］.河北工业大学成人教育学院学报，2006(3).

［2］程庆国，高路彬.钢纤维混凝土理论及应用［M］.北京：人民大学出版社.2007.

［3］郭艳华.钢纤维混凝土增韧性能研究及韧性特征在地下结构计算中的应用［D］.西南交通大学,2008.

C40纤维混凝土篇4

硫酸盐侵蚀破坏是一个复杂的物理化学过程,多年以来,国内外许多学者在侵蚀机理方面作了大量的研究。其破坏实质是,环境水中的硫酸根离子进入其内部,与水泥石中一些固相组分发生化学反应,生成一些难溶的盐类矿物而引起。这些难溶的盐类矿物一方面可形成钙矾石、石膏等膨胀性产物而引起膨胀、开裂、剥落和解体,另一方面也可使硬化水泥石中CH和C-S-H等组分溶出或分解,导致水泥石强度和粘结性能损失。当硫酸盐浓度较高时干湿交替作用下会发生硫酸盐结晶破坏,结晶的硫酸盐会产生类似冻融的膨胀破坏,集料的坚固性实验就是直接用饱和Na2SO4溶液干湿交替5循环后的质量损失来衡量。

通常情况下,混凝土受硫酸盐侵蚀后表面泛白,风干后更为明显,损坏通常在棱角处开始,进而表面剥落,伴随着着裂缝发育层层推进,极端情况下有可能导致结构崩溃。

1 原材料、试验方法及试验结果

选用佛山某混凝土搅拌站日常供应C40商混实际使用的混凝土原材料。水泥为英德龙山水泥有限公司生产的海螺牌P.O42.5R水泥,广电Ⅱ级粉煤灰,细集料为肇庆西江砂,细度模数2.9;粗集料为广州增城永和石场生产的5~31.5mm花岗岩碎石;减水剂采用佛山瑞安建材科技有限公司生产的LS-300缓凝高效减水剂。具体配比见表1。

按标准成型150mm×150mm×550mm的混凝土抗折试件6个,试件于20±2℃静停24小时,脱模。标准养护至28天,取出试件擦干后再用电吹风仔细吹干,再以环氧树脂涂覆部分表面,如图1所示。

将已涂覆部分表面的试件分成两组,其中一组的三条试件在水中养护300天,另一组的三条试件在硫酸盐侵蚀溶液中浸泡300天。试件放在容器中浸泡时,浸泡液体积为试件体积的2倍,每个试件需有24.8升的侵蚀溶液。本实验将同组三条试件放在同一容器内浸泡,考虑到实验周期较长,可能存在蒸发等损失,浸泡溶液体积初始为75升,中途不补水,始终维持液面高出试件顶面40~60mm,采用化学纯无水硫酸钠配制5%的硫酸盐溶液。

在浸泡过程中,每隔7天用1N H2SO4(H+浓度1mol/L)滴定以中和试件在溶液中放出的Ca(OH)2,采用酚酞指示剂,边滴定边搅拌,使溶液的p H值保持在7.0左右。浸泡300天后,按GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》分别测定两组试件的抗折强度。

本实验以抗蚀系数来表征混凝土在侵蚀溶液中的抗蚀性能。抗蚀系数是指同龄期的混凝土试件在硫酸盐溶液中浸泡和在水中养护的空白样抗折强度之比,以k表示,计算精确到0.01,并按下式计算:

式中:

K——抗蚀系数;

R1——试件在5%硫酸钠溶液中浸泡300天抗折强度,MPa;

R0——空白样在水中浸泡300天抗折强度MPa。

与空白样相比在5%硫酸钠溶液中浸泡300天后的试件表面明显发白,但无肉眼可见裂纹,在浸泡217天时观察到一条试件一处掉角,掉角处斜面最大尺寸22mm。实测抗蚀系数:

2 机理浅析

混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能主要与其密实度(孔结构)、发生腐蚀反应的组分含量(水泥中C3A含量、胶材中活性Al2O3含量)有关。胶材用量大和掺加矿物掺合料,有利于提高密实度,也相对减少了C3A的含量;但胶材中活性Al2O3含量增加,可能对混凝土抗硫酸盐侵蚀性能不利。针对本实验,抗折强度的降低有可能基于以下原因:

2.1 钙矾石结晶破坏

硫酸钠、硫酸钾等多种硫酸盐都能与水泥石中的氢氧化钙作用生成硫酸钙。硫酸钙再与水泥石中的固态水化铝酸钙反应生成二硫型水化硫铝酸钙(3Ca O·A12O3·3Ca SO4·31H2O,简式AFt,又称钙矾石)。以硫酸钠为例,其反应方程式如下:

钙矾石是溶解度极低的盐类矿物,极限石灰浓度只有0.045g/L,即使在石灰浓度很低的溶液中也能稳定存在。钙矾石晶体形成时结合了大量的水分子,其体积是原水化铝酸钙的2.5倍,固相绝对体积增大94%。同时,钙矾石从碱性溶液中结晶析出时,往往形成极其微细的针状或片状晶体,这些小晶体在原始含铝固相表面成刺猬状析出并吸水肿胀。钙矾石晶体长大造成的结晶压力和微细的针状或片状晶体的吸水肿胀,在水泥石中产生很大的膨胀内应力,引起混凝土结构开裂破坏,表面出现少数较粗大的裂缝。这种膨胀内应力的大小与钙矾石结晶生成的晶体大小和形貌有很大的关系。液相碱度低时,形成的钙矾石往往为大的板条状晶体,这种类型的钙矾石一般不带来有害的膨胀;当液相碱度高时,如在纯硅酸盐水泥材料中,形成的钙矾石晶体一般为小的针状或片状,甚至呈凝胶状,这类钙矾石的吸附能力强,可产生很大的吸水肿胀作用,形成极大的膨胀应力。因此,合理控制液相的碱度是减轻钙矾石危害性膨胀的有效途径之一。

2.2 石膏结晶破坏

当侵蚀溶液的SO42-离子浓度大于1000mg/L、水泥石的毛细孔为饱和石灰溶液所填充时,不仅有钙矾石晶体生成,而且还有石膏结晶析出。其反应方程为:

这种反应的发生会产生两个负面效应:一是生成的二水石膏晶体体积增大124%,产生很大的内应力,引起混凝土膨胀、开裂;二是水泥水化生成的CH不仅是C-S-H等水化产物稳定存在的基础,而且它本身又以波特兰石的形态存在于硬化浆体中,对其力学性能有贡献。当硫酸盐与水泥水化产物反应生成石膏的同时,由于CH的消耗也能导致混凝土的强度损失和耐久性下降。石膏结晶侵蚀的特点是试件没有粗大裂纹但遍体遗散。

根据溶度积规则,只有当SO42-离子和Ca2+离子的溶度积大于或等于石膏的溶度积时,才会有石膏结晶析出。显然,侵蚀溶液中SO42-离子浓度和毛细孔中石灰浓度具有重要意义。有学者认为,当侵蚀溶液中SO42-离子浓度在1400mg/L以下时,只有钙矾石结晶形成;当SO42-浓度逐渐提高,开始平行地发生钙矾石—石膏复合结晶,两种结晶并存;当SO42-离子浓度非常高时,石膏结晶侵蚀才起主导作用。

3 结束语

混凝土结构耐久性问题是一个十分重要而迫切需要加以解决的问题,同时也是一个涉及方方面面异常复杂的问题。通过对C40普通混凝土抗硫酸盐侵蚀性能的研究,一方面能对已有的建筑结构进行科学的耐久性评定和剩余寿命预测提供硫酸盐侵蚀后的相关资料,对选择正确的处理方法提供依据;另一方面也可对新建工程项目进行耐久性设计与研究,探讨影响结构寿命的内部与外部因素,从而提高类似环境下工程的设计水平和施工质量,确保混凝土结构在设计合理期限内正常工作。

参考文献

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[4]马惠珠,李宗奇.混凝土中钙矾石的形成[J].建筑科学,2007