向勝華 王耀立 劉勝光

1 機(jī)械工業(yè)第六設(shè)計(jì)研究院有限公司（450000） 2 山東省濱州市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院（256600）

水泥混凝土路面是一種經(jīng)常被采用的路面形式。公路的使用壽命和使用功能的提高是人們關(guān)心的問題，目前，通過合理地選擇材料，將高強(qiáng)高彈模鋼纖維與低彈模合成纖維混雜在混凝土中，使它們在不同層次和受荷階段相互取長補(bǔ)短。

立足于層布式鋼纖維混凝土的結(jié)構(gòu)形式，在大量試驗(yàn)和理論分析的基礎(chǔ)上，就層布式鋼纖維混凝土（LSFRC）、層布式混雜纖維混凝土（LHFRC）兩種不同結(jié)構(gòu)形式，通過與素混凝土(C)的比對試驗(yàn)，進(jìn)行抗凍性研究。

1 試驗(yàn)研究

提高材料的耐久性己遍及材料科學(xué)與工程的各個領(lǐng)域。作為路面工程的新型結(jié)構(gòu)形式的層布式鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)，其耐久性也是研究的重要課題之一。通過對層布式鋼纖維混凝土和層布式混雜纖維混凝土抗凍性能的試驗(yàn)研究，探討其在耐久性方面的特點(diǎn)，為其廣泛應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

抗凍試驗(yàn)∶混凝土在經(jīng)受凍融作用后遭受破壞的程度主要反映在密實(shí)度、強(qiáng)度及動彈性模量的下降。試件產(chǎn)生嚴(yán)重剝蝕時，其承載面積減小，內(nèi)部結(jié)構(gòu)可能破壞。剝落量是反映試件表面局部破壞的參數(shù)。對測定終止凍融循環(huán)時試件的抗壓強(qiáng)度與同齡期的非凍融試件作比較。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

凍融試驗(yàn)結(jié)果如表1，經(jīng)過分析可以得到∶

1）相對動彈性模量∶隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，LSFRC和C的相對動彈性模量降低趨勢基本相同,并且都在凍融100次時降至60%以下,分別為46.4%和52.0%。因此層布式鋼纖維對混凝土的抗凍性能影響不大。LHFRC的相對動彈性模量在凍融初期階段與C有相同的下降趨勢。但在凍融25次以后,其降低率小于素混凝土的。在凍融100次時LHFRC的相對動彈性模量為71%,比素混凝土的高36.5%。

表1 凍融試驗(yàn)結(jié)果

2）質(zhì)量損失∶100次凍融循環(huán)后，C和LSFRC的質(zhì)量損失為0.2%，而LHFRC基本上沒有質(zhì)量損失，直到125次凍融循環(huán)后，LHFRC僅損失0.1%。

3）力學(xué)性能∶75次凍融循環(huán)后，LSFRC和C的抗壓強(qiáng)度與28 d強(qiáng)度相比都有較大幅度的降低，其降低率分別為8.9%和7.1%。而LHFRC的抗壓強(qiáng)度變化不大，僅降低1.9%。

綜上所述，LHFRC的抗凍性能明顯優(yōu)于普通混凝土，而LSFRC對混凝土的抗凍性能影響不大。

3 結(jié)論

層布鋼纖維對混凝土的抗凍性能改善不大。而聚丙烯纖維在混凝土中呈三維亂向分布。首先，它在混凝土中彼此粘連，起到了“撐托”骨料的作用，有效地抑制了混凝土硬化前連通裂縫的產(chǎn)生，避免了連通毛細(xì)孔的形成，改善了水泥石的結(jié)構(gòu)，從而提高了混凝土的抗?jié)B性能?？?jié)B能力的提高，使外界環(huán)境的水分就難以滲透進(jìn)入混凝土內(nèi)部孔隙之中，從而減少了孔內(nèi)可凍水，改善了混凝土抗凍性能；其次，亂向分布的微細(xì)纖維相互交錯搭接，阻礙了混凝土攪拌和成型過程中內(nèi)部空氣的溢出，使混凝土的含氣量增大，緩解了低溫過程中的靜水壓力和滲透壓力；再次，聚丙烯纖維的彈性模量相對高于凝結(jié)初期基體的彈性模量。這增加了塑性和硬化初期復(fù)合體的抗拉強(qiáng)度，使混凝土內(nèi)部自生微裂縫減少；最后，合理的摻配量和攪拌工藝保證了纖維在混凝土中的均勻性，增加了混凝土凍融損傷過程中的能量損耗，有效地抑制了混凝土的凍脹開裂。

[1]郭大智,馮德成.層狀彈性體系力學(xué)[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2001:1～27.

[2]王發(fā)洲,胡曙光,等.高性能復(fù)合道路水泥混凝土的研究[J].中國公路學(xué)報(bào),2001,13(3):12～14.