粉煤灰聚丙烯纤维混凝土在水利工程中的应用

摘　要:在水利工程混凝土中复合掺入聚丙烯纤维( PPF) 、Ⅰ级粉煤灰和缓凝高效减水剂,可改善混凝土拌和物性能,满足混凝土夏季泵送、浇筑振捣等施工要求,并能满足设计和《水闸施工规范》对混凝土强度验收的要求。混凝土中掺入PPF ,能阻止混凝土温度收缩裂缝的开展,提高混凝土早期的抗裂能力。

关键词:粉煤灰混凝土;纤维;混凝土抗裂

中图分类号: TU52812 　　　文献标识码:B 　　　文章编号:1005 - 8249 (2006) 05 - 0046 - 02

　　某套闸工程为大二型水工建筑物,工程规模为12(16) m ×190m ×2. 5m。套闸上下闸首为空箱结构,闸室分12 节,每节长16m ,采用分离式坞式结构,导航墙为钢筋混凝土扶壁结构,闸门为三角门,液压启闭。套闸上下闸首、闸室墙、上下游导航墙近20000m3 混凝土量,混凝土设计强度等级C25 ,采用泵送施工工艺,为防止混凝土产生温度收缩裂缝,在混凝土中掺入粉煤灰、PPF、缓凝减水剂,取得较好效果。

1 　混凝土原材料

　　原材料包括: P. O32. 5 水泥(物理性能见表1) 、碎石(级配为16mm～31. 5mm 和5mm～16mm ,针片状含量7 %～12. 5 %、压碎值7 %～9. 2 % ,含泥量0. 3 %～0. 6 %) 、细集料(细度模数2. 5～2. 8 ,含泥量0. 4 %～0. 9 %) 、Ⅰ级粉煤灰(45μm 方孔筛余10. 6 % ,需水量比94 %～95 % ,烧失量1. 6 %) 、NAF23 缓凝高效减水剂、拌和水, (符合《水闸施工规范》技术要求) 、PPF(线密度1. 33Dtex , 弹性模量3. 85GPa , 抗拉强度326MPa ,密度0. 91g/ cm3 ,熔点168. 2 ℃) 。

2 　混凝土配合比

　　混凝土配合比见表2 ,加料顺序与正常混凝土相同,拌和时间150s ,所配混凝土粘聚性好,不产生分层、离析现象,泌水率比98 % ,说明其保水能力较强。

3 　混凝土性能

　　在环境温度为28 ℃时, C25 混凝土初凝时间8h13min ,终凝时间10h25min 。混凝土拌合物在静停状态下的坍落度损失测试结果见表3 。以粉煤灰取代部分水泥和砂,可改善混凝土拌和物性能,促使混凝土增稠,改善混凝土拌和物的和易性,其泌水率低于普通混凝土,且提高了混凝土的可泵性,降低混凝土的泵送阻力,便于混凝土浇筑振实。掺入粉煤灰、PPF 混凝土试块28d 抗压强度平均33. 2MPa ,平均劈裂抗拉强度4. 7MPa ;不掺纤维的混凝土28d 平均抗压强度33.

7 MPa ,劈裂抗拉强度4. 3MPa 。

4 　套闸泵送PPF 粉煤灰混凝土抗裂效果

　　套闸上下闸首、闸室墙混凝土属薄壁结构,表面系数大,混凝土易出现温度收缩裂缝,以往类似水利工程一般每节闸室墙出现1～3 条竖向裂缝,宽0. 05mm～0. 3mm。本工程闸室墙、闸首经检查,只有2 节闸室墙产生宽0. 05mm～0. 1mm 温度收缩裂缝。在混凝土中复合掺入粉煤灰、PPF、缓凝高效减水剂,较好地解决了水利工程闸室墙等薄壁结构混凝土温度收缩裂缝问题。

　　混凝土中掺入粉煤灰和缓凝减水剂,减少了水泥用量,降低了混凝土水化热。掺减水剂的C25 泵送粉煤灰混凝土较普通泵送混凝土减少水泥用量约80kg/ m3 ,理论计算混凝土中掺入减水剂和粉煤灰后水化热较不掺的绝热温升降低30 %左右,同时延缓了水泥水化热峰值出现时间,对提高混凝土抗裂有利。

　　掺入PPF 提高了混凝土的力学性能,特别是抗拉性能(见表4) 。文献[1 ] 试验认为掺入PPF 拌制的混凝土劈拉强度及极限拉伸值提高较多,弹性模量较低,混凝土的变形能力较好,能阻止混凝土中非结构性微裂缝的发展,从而提高混凝土早期的抗裂能力。原因在于PPF 高度分散于混凝土基体中,在混凝土产生裂纹源后,高度分散的纤维以及每条纤维表面、两端的微纤可在混凝土基体中充分发挥搭接作用和牵制作用,在混凝土内部构成一种乱向体系,起到次级加强筋的作

用,从而有效抵制裂纹的进一步扩展。

5 　结束语

　　某套闸工程在混凝土中复合掺入PPF、Ⅰ级粉煤灰和缓凝高效减水剂,改善了混凝土拌和物的性能,能满足混凝土夏季泵送、浇筑振捣等施工要求,其强度满足设计和《水闸施工规范》对混凝土强度验收的要求,混凝土中掺入PPF ,阻止混凝土温度收缩裂缝的扩展,提高混凝土早期的抗裂能力。混凝土中复合掺入PPF、粉煤灰、缓凝高效减水剂防裂技术值得在混凝土薄壁结构中推广应用。

参　考　文　献

　　[ 1 ] 　葛洲坝水利水电工程集团公司试验中心三峡试验室,江苏丹阳PPF 聚丙烯纤维混凝土性能试验成果报告,2001 年7 月16 日

　　[ 2 ] 　国家建筑材料工业房建材料质量检验测试中心,PPF 聚丙烯纤维砼性能检验报告,2003 年4 月21 日