【摘要】為了更好地了解纖維混凝土的力學(xué)性能,本文通過其耐磨性能試驗,對其耐磨性能進行了研究,結(jié)果表明:摻入纖維后,其耐磨性能大大提升。
與普通混凝土相比,超韌性纖維混凝土由于其內(nèi)部纖維充當(dāng)次要鋼筋的作用,避免了塑性開裂,減少了干縮,使用過程中裂紋極少且裂紋寬度小。同時,該材料變形能力強,不易斷板,無露骨,行車舒適度較好,克服了傳統(tǒng)混凝土路面的常見病害,進一步提高了其路用性能,提高了路面使用壽命,降低了維護成本。耐磨性能是纖維增強復(fù)合材料研究的一個重要方面,主要集中于抗磨性能與復(fù)合材料參數(shù)之間的關(guān)系以及磨損機理的研究,但對于纖維增強水泥基復(fù)合材料,這方面的研究還涉及不多。在高速公路、機場和橋梁路面等工程的材料應(yīng)用中,耐磨損往往是一個很重要的性能指標。,本文對聚丙烯纖維混凝土路面的耐磨性能進行了研究。
1試驗概況
基本配合比及力學(xué)強度見表1
混凝土磨耗試驗采用150mm×150mm×150mm立方體標準試件,每組三個試件。試件的成型和養(yǎng)護按規(guī)范T-0551的規(guī)定進行。
試件養(yǎng)護至27d齡期從養(yǎng)護地點取出,擦干表面水分放在室內(nèi)空氣中自然干燥12h,再放入60℃±5℃烘箱中,烘12h至恒重。
試件烘干處理后放至室溫,刷凈表面浮塵。將試件放至磨耗試驗機的水平轉(zhuǎn)盤上,磨削面應(yīng)與成型時的頂面垂直,用夾具將其輕輕緊固。在200N負荷下磨30轉(zhuǎn),后取下試件刷凈表面浮塵稱重記下相應(yīng)質(zhì)量 ,該質(zhì)量作為試件的初始質(zhì)量。然后在200N負荷下磨60轉(zhuǎn)然后取下試件刷凈表面粉塵稱重,并記錄剩余質(zhì)量 。 整個磨損過程應(yīng)將吸塵器對準試件磨損面,使磨下的粉塵被及時吸走。
單位面積的磨耗量 按照
以3塊試件磨耗量的算術(shù)平均值作為試驗結(jié)果結(jié)果計算精確至0.001kg/m2。當(dāng)其中一塊磨損量超過平均值15%時,應(yīng)予以剔除,取余下兩塊試件的平均值作為試驗結(jié)果,如兩塊磨損量超過平均值15%時,應(yīng)重新試驗。
2 試驗結(jié)果與分析
從表2可以看出,沒有加入聚丙烯纖維的JZ砂漿的耐磨性能,總體低于傳統(tǒng)的GD混凝土,摻入聚丙烯纖維后的砂漿的耐磨性能明顯提高,且28d及60d的耐磨性能均高于傳統(tǒng)的GD混凝土,而含膠凝材料少,砂膠比大的S1的砂漿的耐磨性能最好,60d質(zhì)量損失率已經(jīng)下降到2%??梢?,聚丙烯纖維的摻入對混凝土的耐磨性有了相當(dāng)大的改善,分析其原因主要由于有以下幾個方面:
首先,聚丙烯纖維與混凝土基體之間有較強的粘結(jié)作用,纖維在混凝土基材中形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成了混凝土的“筋骨”。纖維的搭接作用一方面阻礙了裂縫的繼續(xù)發(fā)展,另一方面纖維也能承受部分荷載,材料韌性增大,從而延緩了復(fù)合材料的破壞過程,減輕了被破壞的程度。
其次,在磨損過程中纖維對混凝土中水泥、砂、石等材料有牽制作用。磨損過程中基準試件部分水泥塊砂粒、小石等從整塊試樣中分離,然而聚丙烯纖維混凝土由于纖維的牽制作用能使其繼續(xù)停留在試樣表面,承擔(dān)磨損荷載。即使它們從纖維束縛中剝落,纖維仍能停留在孔洞中承受荷載。磨損過程中纖維與混凝土基體共同承擔(dān)磨損試驗荷載。
再次,聚丙烯纖維從混凝土中剝落時消耗了大量摩擦功。聚丙烯纖維在混凝土中所處的空間結(jié)構(gòu),使磨損纖維過程中必須克服纖維與混凝土基材之間的摩擦阻力。
3 結(jié)論
在磨損過程中纖維對混凝土中水泥、砂、石等材料有牽制作用,聚丙烯纖維從混凝土中剝落時消耗了大量摩擦功。從而提升了混凝土的耐磨性能。
參考文獻
[1] 劉家彬.聚丙烯纖維對混凝土動力學(xué)特性影響研究.混凝土,碩士論文,2010.
[2] 馬華堂.纖維混凝土的力學(xué)性能及其在路面工程中的應(yīng)用.大連理工大學(xué)碩士論文,2012.
[3] 梁峰.高性能路面混凝土配合比設(shè)計及路用性能研究.長安大學(xué)碩士論文,2011.
[4] 吳中偉,混凝土中心質(zhì)假說,北京水泥科學(xué)研討會報告集,2011.