混凝土開裂成為工程中普遍存在的問題,而收縮是導(dǎo)致混凝土開裂的重要原因。為了增強(qiáng)混凝土抵抗開裂的能力,減小混凝土收縮,均采用摻加聚丙烯纖維的方法。摻加聚丙烯腦微細(xì)纖維、聚丙烯網(wǎng)狀纖維和鋼纖維三種不同種類纖維在較低對混凝土收縮性能的限制作用,并對纖維在混凝土中限制收縮機(jī)理作出了解釋,同時(shí)應(yīng)用ACI提出的收縮預(yù)測公式推導(dǎo)出評價(jià)餛凝土早期收縮性能參數(shù)。

由于原材料的價(jià)廉易得,強(qiáng)度等級靈活等突出優(yōu)點(diǎn)使得水泥混凝土成為世界上用量最大的建筑材料。但隨著大量的工程應(yīng)用,普通水泥混凝土逐漸暴露出抗拉強(qiáng)度低、體積穩(wěn)定性差、抗沖擊性能差以及脆性較大等缺點(diǎn)。正是這些不足導(dǎo)致混凝土開裂成為工程應(yīng)用中的普遍間題,不少混凝土整體結(jié)構(gòu)的損壞往往是裂縫擴(kuò)展的結(jié)果。混凝土裂縫的存在使混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力降低,撓度增大,同時(shí)它也是侵蝕性介質(zhì)向混凝土基體滲透、遷移的通道,嚴(yán)重影響混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性?；炷潦湛s是導(dǎo)致混凝土開裂的重要原因。這主要是因?yàn)橛不尚秃蟮幕炷猎谒嗬^續(xù)水化、水分的遷移等作用下要產(chǎn)生收縮。在實(shí)際工程應(yīng)用中,混凝土構(gòu)件要受到各種約束,因此限制了混凝土的收縮,在混凝土內(nèi)就會產(chǎn)生應(yīng)力。當(dāng)應(yīng)力超過材料本身的極限應(yīng)力時(shí),混凝土就會產(chǎn)生裂縫。混凝土的收縮裂縫阻礙和限制了混凝土在結(jié)構(gòu)工程上更廣泛的應(yīng)用。

為了解決混凝土的收縮開裂問題,國內(nèi)外眾多學(xué)者均采用在混凝土中加人某種纖維來改善其收縮性能。例如:摻加2緯體積摻量的鋼纖維混凝土28d收縮比相同條件下素混凝土減少33.3%,摻加1%體積摻量的3mm碳纖維水泥漿14d收縮比同等條件水泥漿減少48%,單獨(dú)摻加聚丙烯纖維可以有效改善混凝土的塑性收縮但是對混凝土干縮影響不大,混摻1%體積摻量鋼纖維和聚丙烯混凝土收縮則與相同條件下的素混凝土幾乎沒有區(qū)別。上述研究都是在較大摻量條件下對混凝土收縮性能予以改進(jìn),但是在實(shí)際工程應(yīng)用中,我們對聚丙烯精纖維、聚丙烯網(wǎng)狀纖維以及鋼纖維等三種常用的纖維在較低摻t下對混凝土收縮性能予以比較,同時(shí)對纖維限制混凝土收縮的作用機(jī)理做了進(jìn)一步的探討。并且依據(jù)ACI預(yù)測混凝土干縮公式,推導(dǎo)得到一個(gè)反映混凝土早期收縮性能參數(shù),可以根據(jù)這一參數(shù)對混凝土早期收縮性能指標(biāo)化。

國內(nèi)外很多研究纖維在混凝土中作用主要表現(xiàn)在纖維在基體中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),但是筆者認(rèn)為纖維對混凝土收縮的限制作用主要有兩方面原因:一方面是纖維在混凝土基體中能夠形成均勻分布的、互相搭接的、間距較小的纖維網(wǎng)絡(luò),所以當(dāng)基體因失水收縮而引起收縮應(yīng)力時(shí),大量互相搭接的纖維網(wǎng)絡(luò)起到了分散應(yīng)力的作用,從而了提高額混凝土的限縮能力,這一方面因素主要取決于纖維在混凝土基體中分散狀況、纖維直徑、摻量和纖維根數(shù);另一方面是在纖維混凝土中不僅起到一個(gè)分散應(yīng)力的作用,同時(shí)還承擔(dān)收縮應(yīng)力,因此如果纖維的剛性越大,即彈性模量越大,可承擔(dān)的應(yīng)力越大,對分布在纖維網(wǎng)格中基體的限制作用越強(qiáng),從而上限制了整個(gè)混凝土的干縮。而纖維對混凝土收縮的限制取決于兩方面作用的組合,理論上認(rèn)為:具有較高彈性模量的微細(xì)纖維對混凝土收縮的限制作用最為明顯。針對混凝土收縮的限制作用取決于纖維的網(wǎng)絡(luò)作用和彈性模量的組合效應(yīng)。但是這種組合效應(yīng)并不是兩者單純的相加,是網(wǎng)絡(luò)作用與彈性模量的協(xié)調(diào)結(jié)果。

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