合成纤维与膨胀剂对桥梁流态高性能混凝土初期(2) - 合成纤维杂志社投稿

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合成纤维与膨胀剂对桥梁流态高性能混凝土初期(2)

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2.2 膨胀剂补偿收缩机理

收缩在大多数情况下是引起混凝土开裂的直接原因，目前桥梁工程高性能混凝土中使用膨胀剂补偿混凝土收缩是非常有效的技术路线。高强混凝土自收缩大，结构密实，外界水难以渗入，掺入膨胀剂形成膨胀结晶，在绝湿状态下能产生为膨胀，补偿混凝土的自收缩;高强混凝土的水化热高，掺入膨胀剂可产生限制膨胀率(1～2)×10－4，可补偿冷缩10～20℃;掺膨胀剂的高强混凝土在养护期间产生体积的膨胀，在钢筋和邻位约束下，可在结构中建立0.2～0.7MPa的预压应力补偿部分干缩引发的拉应力。因此，膨胀剂能够很有效的补偿混凝土的收缩。

2.3 相关试验结果

2.3.1 混凝土的收缩试验

采用非接触式混凝土收缩变形测定仪对单掺15%矿渣粉、15%矿渣粉+0.9kg/m3杜拉纤维、15%矿渣粉+8%GNA膨胀剂、15%矿渣粉+8%GNA膨胀剂+0.9kg/m3杜拉纤维等4组材料进行收缩试验，相关试验结果表明:相同配比下，对于未掺膨胀剂的前两组，纤维混凝土比未加纤维的混凝土收缩率降低大约0.92%;对于掺入膨胀剂的后两组混凝土，纤维混凝土比未加纤维的混凝土收缩率降低了14%。说明纤维的加入可以降低混凝土的收缩，特别是对掺入膨胀剂的混凝土，由于膨胀剂的补偿收缩作用，纤维对抑制其收缩效果更好。

2.3.2 温度—应力试验

采用温度－应力试验机进行混凝土抗裂性能研究，通过监测一定环境条件下，受约束混凝土的温度、应变、应力和弹性模量等指标随时间的变化关系，分析其开裂趋势来评价混凝土的抗裂性。抗裂性评价指标主要包括开裂温度、开裂应力和应力储备。开裂温度越低，开裂应力越大，应力储备越高，混凝土抗裂性越好。

通过对单掺粉煤灰、复掺粉煤灰和矿粉、掺膨胀剂、掺聚丙烯纤维等4组不同配合比混凝土进行温度—应力试验，相关试验结果说明:

(1)聚丙烯纤维对混凝土抗裂性能的影响主要体现在提高了混凝土开裂应力，以0.75kg/m3聚丙烯纤维为例，可使混凝土开裂应力提高30%，在室温应力几乎不变的条件下，应力储备增加，开裂温度降低，抗裂性提高。

(2)一定掺量的GNA膨胀剂(8%～10%)可以使混凝土有较大的预压应力，这部分预压应力可以抵消部分温度收缩、自收缩和干缩引起的拉应力，使得室温应力减小，在开裂应力几乎不变的条件下，应力储备增加，开裂温度降低，抗裂性提高。

3 工程应用实例

3.1 重庆石板坡长江大桥C60高性能混凝土抗裂措施

重庆石板坡长江大桥加宽改造工程为高墩、大跨度连续刚构桥，最大跨度为330m，多次超静定连续刚构结构中，混凝土收缩、徐变，温度变化、预应力作用，墩台不均匀沉降等引起的附加内力对结构影响较大，所以，必须从材料性能方面降低混凝土的收缩、徐变，减少或阻止混凝土裂缝的产生，由于该工程采用了钢—混凝土组合结构，要求在钢—混凝土接头处，混凝土具有一定高的强度和足够小的变形性，否则，很难与钢筋接头处很好地衔接起来。为了从材料性能方面解决上述问题，保证结构物的安全性，0号段、钢—混凝土接头及合拢段都采用了60号高性能纤维混凝土。将杜拉纤维应用于混凝土中，并在钢—混凝土接头及合拢段使用了膨胀剂。

(1)0号段C60高性能混凝土材料组成方案

0号段C60高性能混凝土配合比主要针对拌和物工作性和立方体抗压强度进行试验调整，材料组成方案为:地维52.5普通硅酸盐水泥+环亚$95磨细矿渣粉+杜拉纤维+混凝土泵送剂+(5～25)石灰岩碎石+混合砂(机制砂+渠河砂)

水胶比W/B=0.34;灰胶比 C/B=75%;矿渣粉与胶凝材料比BFS/B=25%

混凝土单方材料用量见表1。

表1 C60混凝土单方材料用量(kg)W 水泥C 磨细矿渣粉BFS杜拉纤维DL 5～25碎石混合砂泵送剂A 170 400 100 0.9 1100 680 6.00

(2)钢混凝土接头及合拢段C60混凝土材料技术方案

为减少施工中的控制环节，材料组成方案为:普通硅酸盐水泥混凝土+磨细矿渣+膨胀剂(GNA)+杜拉纤维+石灰岩碎石+简阳中砂+混凝土泵送剂

采用补偿收缩技术，掺加GNA膨胀剂，掺量通过测试混凝土限制膨胀率及自由收缩率确定，尽量减少混凝土收缩以保证混凝土与钢筋的结合。GNA掺量:对高配筋混凝土为7%～8%，对填充性混凝土为8%～10%，一般工程为6%～8%，从混凝土自由膨胀结果看，GNA的加入对混凝土早期收缩的补偿是有益的。考虑到钢—混凝土接头及合拢段混凝土结构特点，从混凝土长期收缩性能及保证混凝土的综合性能角度考虑，掺量确定为8%。为减少混凝土沉降收缩、提高混凝土均匀性，掺入杜拉纤维，以对混凝土工作性能影响不大为控制确定掺量。混凝土浇注后，工作性能良好。

文章来源：《合成纤维》网址: http://www.hcqwzz.cn/qikandaodu/2021/0714/614.html