混杂纤维混凝土抗渗性能试验研究

研究 决定采 用 常规 抗 渗试 验 ， 即抗 渗 标 号法 来 研 究 纤 维对混 凝土抗 渗性 能 的影 响 。
有密切的关系 ， 抗渗性好的混凝土 ， 密实性高 ， 其 耐 久 性也较 好 。通 过对 混杂纤 维 混凝土 的抗 裂性 能试
验研 究 ， 步 证实 了合 理 掺量 的混 杂 纤 维 可 以有 效 初
抗 渗性 能影 响的机 理 ， 出 了最优 的混 杂纤 维的体 积 比。 得
关键 词 ： 杂纤 维 ； 混 混凝 土 ； 抗渗标 号法
中图分 类号 ： Ｕ５ ８ ５ ２ Ｔ ２ ． ７ 文 献标识 码 ： Ａ
Ｓ ｕ ｙ ｏ ｍｐ ｒ ａ ｉ ｙ ｔ ｓ ｆｈ ｂ ｉ ｉ ｅ ｏ ｃ ｅ ｅ ｔ ｄ ｎ ｉ ｅ ｍｅ ｂｌ ｅ ｔｏ ｙ ｒ ｆ ｒｃ ｎ ｒ ｔ ｉ ｔ ｄ ｂ
图 ４ 混凝 土试 件渗 水情 况
表 ４ 抗渗试 验 结果
一
／ ａ ＭＰ
的钢纤维与 ０ １ 的聚丙烯纤维混杂 ， ．％ 混凝土抗渗 等级分别为 ｌ ，５ １ ， Ｇ 相 比， ２ Ｇ Ｊ １１ ， 与 １Ｉ ５ Ｊ Ｇ Ｂ， ３１的 抗渗等级分别提高 了 ３ ． ％和 ３ ． ％。由此 可见 ６４ ６４ 在同等聚丙烯纤维体积掺量下 ， 随着钢纤维掺入量 的增 加 ， 在一 定 的范 围 内纤 维 混凝 土抗 渗 性 能有 一 定程度的提高， 但是对 于混凝土抗 渗等级提高的幅 度 并不 明显 。说 明钢纤 维对混 凝 土抗 渗 性能 的贡献
后再将试件侧面用熔化的石蜡密封 ， 接着 将密封好 的混凝土 圆台试 件 压人 预先加 热 的试 件套 。最后 将
试 件套 连 同试 件 安装 在 抗 渗 仪上 进 行 试 验 ， 图 ３ 如
所示。
２ １２ 考虑到本次试验加压耗时比较多， ．． 就将初始
试 验水压 加 到 ０ ６ＭＰ ， 后 每 间 隔 ８ｈ增 加 ０ １ ． ａ 之 ． Ｍａ Ｐ 。随时观察 试 件 上端 面渗 水情 况 。如果 其 中 ６ 个 混凝 土试件 中有 ３个 试 件表 面有 渗水 的情 况 时 ， 停 止加压 ， 录此 时 的水 压值 。 记 ２ １３ 如果发 现在 混凝 土周边 有水 渗 出时 ， ．． 应停 止 试 验 ， 新将 其密 封 。 重
ｃ ｎ ｒｔ．Ｔ ｉ ａ ｅ ｅｃ ｂ ｓｔｅｉ ｅｍｅ ｂｌ ｙ’ ｃ ａ ｉ ｏ ｙ ｒｄ ｆ ｅ ｏ ｃｅｅｂ ｍｐ ｒ ｅ ｂｌｙ ｇａ ｅ ｏ ｃ ｅｅ ｈｓｐ ｐ ｒｄ ｓ ｒ ｈ ｍｐ ｒ ａ ｉｔ Ｓｍｅ ｈ ｓ ｆｈ ｂ ｂ ｒｃ ｎ ｒｔ ｙ ｉ ｅ ｉ ｅ ｉ ｎ ｍ ｉ ｉ ｍ ａ ｉｔ ｒｄ ｉ
０
试件 编号
图 ７ Ｇ Ｊ 、 ２１Ｇ Ｊ １１Ｇ Ｊ 、３１三组 试件 抗渗 等级对 比 从 表 面上 来 说 ， 钢纤 维 比聚丙 烯 纤维 对混 凝 土 的粘 结效 果要 好 ， 以有效 避免 了混凝 土早 期裂 缝 ， 可 但是 钢纤 维 与混凝 土粘 结就更 可能会 形成 较多 的初
１ 试 验 设 计及 试 件 制作
１ １ 试验 原材料 ．
本试验采用 的钢纤维为武汉某公司生产的钢板 剪切型纤维 ； 聚丙烯采用聚丙烯单丝纤维 ； 水泥采用 湖北华新水泥股份有 限公 司生产 的 Ｐ Ｃ ２ ５复合 ． ３．
作者 简介 ： 黄杰（ ９５ ） 男 ， １８ 一 ， 硕士研究生 ， ． ａ ： １ ８ １１ ＠１ ３ ｃｍ Ｅｍ ｉ ￣ ９ ５ ０ ５ ６ ．ｏ ｌ 通讯 作者 ： 李继祥（９ ２ ） 男 ， １６ ・ ， 教援 ，Ｅｍ ｉ Ｊ ｉ ｇ ＠ｗ ｐ ．ｄ ．ｎ ， － ａ ： ｘ ｎｌ ｈｕ ｅ ｕ ｃ． ｌ ｉａ ｉ
Ｄ Ｉ１．９９ｊ ｉ ｎ １０ － ８ ．０２０ ．１ Ｏ ： ３６／．ｓ ．０９４ １２ １．１０ ８ ０ ｓ ８
混 杂 纤 维 混凝 土 抗 渗 性 能试 验 研 究
黄 杰 ， 肖凡 ， 刘 李继祥
（ 武汉工业学院 土木工程与建筑学 院， 湖北 武汉 ４ ０ ２ ） ３０ ３
摘 要： 普通混凝土在凝结与硬化过程 中具有收缩大、 抗拉 强度低 以及容易产生塑性收缩裂 缝 等缺 点 。通 过在 混凝 土 中掺 加 纤 维 （ 纤维 ， 钢 合成 纤 维等 ） 以有 效 改进 混 凝 土一 系列 的缺 可 点 。通过 采 用抗 渗标 号法 的试验 对 混杂 纤维 混凝 土进 行 试验 研 究 ， 阐述 了混 杂纤 维 混凝 土对
观结构上来看是多孔结构 ， 在周 围存在 内外压力差 的情况下 ， 必然引起液体或气体从其高压处 向低 压
处 迁移 、 渗透 的 现象 。混 凝 土 的抗 渗 性 与 其 耐久 性
大ห้องสมุดไป่ตู้水压力 ， 就有可能体现 出纤维对混凝土裂缝扩
展 的抑制 能力 ， 而 反 映 出其 抗 渗 性 能 的提 升 。本 进
一
组试件 中出现三个试件渗水 时停止试验 ， 渗水情
１ 期
黄杰 ， 肖凡 ， 继祥 ： 刘 李 混杂纤维混凝土抗渗性能试验研究
７ ３
加
况 如 图 ４所示 。所有 试 验结果 列 于表 ４ 。
量一 定 的情 况下 ， 聚丙 烯 纤 维 对混 凝 土 的抗 渗 性 能
有着 非常 显著 的影 响 。以 Ｇ Ｊ 、 ２ １ Ｇ Ｊ １ １ Ｇ Ｊ 、 ３ １三组 试 件 为例 （ 图 ７ ， 见 ） 在混 凝 土 中掺 人 ０ ５ － ． ５ ． ％－ ０ １ ％ －
１ ２ 试 验配 合 比设 计 ．
本次 抗渗试 验 的步骤 如下 。
２ １１ 在开始试 验 之前 从 养 护 室取 出混 凝 土试 件 ．． 将 其表面 晾干 。首 先 将试 件 套 放 人 烘箱 里 加 热 ， 然
不同纤维混凝土及素混凝土配合比如表 ３ 所示。 表 ３ 纤维混凝 土 的配合 比 ／ ｇ－ ｌ ｋ ｎ
Ｋ ｙ ＷＯ ｄ ｈ ｂ ｄｆ ｒ ；ｃ ｎ ｒｔ ；ｉ ｅ ｅ ｉ ｔ ｒｄ ｔｏ ｅ ｒ ｓ：ｙ ｒ ｂ ｓ ｏ ｃ ｅ ｍｐ ｒ ａ ｌｙ ｇａ ｅｍｅｈ ｄ ｉ ｉ ｅ ｅ ｍ ｂ ｉ
混凝 土 作 为一 种 多相 非 均 质 的 复合 材 料 ， 微 从
在 外力作 用下混 凝 土微裂 缝 的发展进 而增 加其抗 渗 性 能 。水 压力 法试验 由于对混 凝土试 件施加 了比较
纤维 长度 直径 密度 抗拉强度 拉伸极 限 弹性模 量
／ ％ ／ Ｐ Ｇａ
２ 试 验 过 程 以及 结 果 分析
２ １ 抗 渗试验 过程 分析 ．
类型 ／ ｍ ／ ｍ ｍ ／ ｇ・ ｌ３ ／ Ｐ ｋ ｎ＿ Ｍ ａ
堕 ９ ８ ． 毒幺１ ４ ｏ１ ２ ｌ ３ ＞５ 幺 状 ９ ８ ５ ５ ３ ７ ＿ ．
ｉ ｇ ｐ ｏ ｅ ｔ ｌ ｔ ｈ ｉ ｋ ｇ ｒ ｃ ｓ ｙ ｍｉ ｉｇ ｆ ｅ ｏ ｃ ｅｅ ｃ ｎ ｅ ｆｃ ｉｅｙ ｉ ｒ ｖ ｅ ｅ ｆｓ ｏ ｔｏ ｎ ｓｏ ｎ ｒ ｎ ｏｐ ａ ｉ ｓ ｒｎ ａ ｅ ｃ ａ ｋ ．Ｂ ｘｎ ｂ ｒ ｎ ｃ ｎ ｒ ｔ ａ ｆ ｔ ｌ ｓ ｃ ｉ ｉ ｅ ｖ ｍｐ ｏ ｅ ａ ｓ ｒ ｓｏ ｒ ｍｉ ｇ ｆ ｉ ｈ ｃ
第 ３ 卷第 １ １ 期 ２１ ０ ２年 ３月
武
汉
工
业
学
院
学
报
Ｖ０． ｌ ． １ ３ Ｎｏ １
Ｍ ａ ． ０ｌ ｒ２ ２
Ｊ ｕｎ ｌ ｏ Ｗ ｕ ａ Ｐ ｌｔｃ ｎｃ Ｕｎｖ ｒｉ ｏ ｒ ａ ｆ ｈｎ ｏｙｅ ｈ ｉ ｉｅｓ ｙ ｔ
文 章编号 ：０９４８ （０２ ０ － ７ － １０ －８ １ ２ １ ） １ ０ １ ４ ０ ０
混凝土的抗渗等级以 ６个试件中 ４ 个试件未渗
１ ３ 试验 方案设 计 ．
水 时的最大水 压 为依据 ， 下式计算 ： 按
Ｓ ＝ １Ｐ 一１ ０ ． （） １
用于浇筑试件的模具如图 １ 所示 ， 其尺寸为 ： 上
部直 径为 ｌ． ｍ， ８５ｃ 下部 直径 为 １． ｍ， 度 为 １ ７５ｃ 高 ５ ｅ 的 圆台模 具 。将搅 拌 好 的混 杂 纤 维 混 凝 土 浇 注 ｍ 事先 涂好 油 的模具 里 ， 图 ２所 示 。试 件 浇 注 后 置 如 于振 动 台上 振 捣 充 分 ，４ ｈ后 脱 模 。脱 模 后 ， 钢 ２ 用
ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｙ ｒ ｂ ｒ ｃ ｎ ｒ ｔ ｔ ｏ ｎ ｈ ｂ ｄ ｆ ｅ ｏ ｃ ｅｅ，ａ ｄ ｒ ａ ｈ ｓ ｔ ｅ ｏ ｔ ｌ ｏｕ ａ ｉ ｆｍｉ ｅ ｂ ｒ ｉ ｉ ｎ ｅ ｃ ｅ ｐ ｉ ｌ ｍｅ ｒ ｔ ｏ ｘ ｄ ｆ ｅ ． ｈ ｍａ ｖ ｏ ｉ
式 中 ：一混 凝土 的抗 渗等级 ；
Ｐ 个试件中有 ４个试件未渗水时的最大水
压 （ Ｐ ） Ｍ ａ。
丝刷刷去试件上下表面的水泥浆膜 ， 放入标准养护 室进行养护 ， 养护时间为 ２ 。 ８ ｄ
图 ３ 抗 渗试验 机
２ ２ 抗渗 试验 结果 及分 析 。
本 文对 混 杂纤 维 混 凝 土进 行 抗 渗试 验 研究 ， 当 图 １ 纤维混凝 土抗 渗试验 模具
没有 聚丙 烯纤 维显 著 。
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２０
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由图 ５可 以看 出 ， 与基 准素 混凝 土 Ｓ相 比， 混 在 凝 土 中掺 人 混 杂 纤 维 并 没 有 降 低 混 凝 土 的抗 渗 性
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ＧＩｌ Ｊ Ｇ２Ｊ ｌ Ｇ３ Ｊ１
能。这说明在混凝土 中掺加纤维 ， 只要保证混凝土 搅拌工艺合理 ， 充分振捣密实 ， 养护条件充分 ， 就可 以有效地降低纤维与混凝土胶凝材料界面间可能存 在 的初始 裂缝 的数 量 ， 而起 到保 证 纤 维 混 凝 土 的 从 抗 渗 性能 不低 于普通 混凝 土 。
Ｈ Ａ Ｇ Ｊ ．Ｉ ｉ ｆ ｒ。 Ｊ 一 ／ｎ Ｕ Ｎ ＬＵ Ｘａ ａ，ｕ ／ ｘａ ｇ ｏ— （ ｃ ｏｌ ｆ ｉ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇａ ｄＡ ｃ ｉ ｃ ｒ ， ｈ ｏｙ ｃｎｃＵ ｉｅ ｉ ， ｈ ｎ４ ０ ２ ， ｈｎ ） Ｓ ｈ ｏ ｏ ｖ ｇ ｅ ｎ ｎ ｒｈ ｅｔ ｅ Ｗｕ ａ Ｐ ｌ ｅｈ ｉ ｎｖｒ ｔ Ｗｕ ａ ３ ０ ３ Ｃ ｉａ Ｃ ｉＥ ｎ ｉ ｔ ｕ ｎ ｔ ｓｙ
７ ２
武
汉
工
业
学
院
学
报
２１ ０ ２年
硅 酸盐 水 泥 ，砂 子 为 中砂 ； 子 为 碎 石 ， 大 粒 径 ； 石 最 ２ ５ｍｍ； 自来 水 。钢纤维 和 聚丙烯 规格 和性 能如表 １
和表 ２所示 。 表 １ 钢纤 维基本 材性
图 ２ 振 捣 充分后 混凝 土试件
表 ２ 聚丙烯 纤维基 本材 性
地抑制混凝土早龄期 的裂缝开展 ， 而混杂纤维的存 在是否会对混凝土抗渗性能产生直接影响 ， 对这一 问题 的研 究 ， 笔者 认 为 水压 力 法 试 验 比氯 离子 渗 透 试验更有说服力。因为纤维的掺加并不能通过使混 凝土变的更加密实而增强其抗渗性 ， 而是通过抑制
收稿 日期 ：０ １０ －５ ２ １ －６１ ．
Ａｂ ｔ ｃ ： ｓｒｃ ： ｒ ｉａｙ ｃ ｎ ｒｔ ａ ｏ ｆＳ ｏｔｏ ｎ ｓｗ ｔ ａｇ ｏ ｔ ｃ ｏ ｓｒ ｔＡｂ ｔ ｔＯ ｄｎ ｒ ｏ ｃｅｅｈ ｓａｌｔｏ ｈ ｒ ｍｉ ｇ ｉ ｌｒ ｅｃ ｎ ａ ｔ ｎ，ｌｗ ｔｎ ｉ ｔ ｎ ｔ ｎ ｅ ａ ａ ｃ ｈ ｒ ｉ ｏ ｓ ｅｓ ｅ ｇｈａ ｄ ｂ — ｅ ｌ ｒ
始缺陷， 而且随着钢纤维掺量的增多， 这种初始缺陷 也会 变得 更加 明显 ， 而 在 一定 的体 积 掺量 的范 围 从 内， 钢纤维掺入对混凝土抗渗等级 的提高远不如聚