抗裂合成纖維混凝土在尼爾基發(fā)電廠房工程中的應(yīng)用

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1、工程簡介  

    尼爾基發(fā)電廠房蝸殼為混凝土蝸殼，為了提高混凝土蝸殼的抗裂性能，為檢驗(yàn)抗裂合成纖維性能，水電六局試驗(yàn)室對中國紡織科學(xué)研究院生產(chǎn)的抗裂合成纖維（CTA Fiber）進(jìn)行性能試驗(yàn)。試驗(yàn)內(nèi)容為用尼爾基三大系統(tǒng)生產(chǎn)的原材料進(jìn)行C25W6纖維增強(qiáng)混凝土（纖維摻量為每m³混凝土0.7kg）性能試驗(yàn)。試驗(yàn)中進(jìn)行了不摻纖維和摻纖維混凝土對比試驗(yàn)研究，現(xiàn)根據(jù)試驗(yàn)成果，提供如下分析結(jié)論。
2、試驗(yàn)原材料
2.1水泥
　采用撫順?biāo)鄰S生產(chǎn)的中熱525^＃水泥，其試驗(yàn)成果見表1。
                                                    表1　　　               水泥物理力學(xué)性能檢測成果表

 

類型 水泥品種 密度 g/cm³ 細(xì)度% 凝結(jié)時(shí)間 安定性 抗壓強(qiáng)度MPa 抗折強(qiáng)度MPa 初凝min 終凝h 3d 7d 28d 3d 7d 28d GB175-1999標(biāo)準(zhǔn)要求 中熱525^＃ － 不得超過12 不得早于60 不得遲于12 必須合格 不得低于20.6 不得低于31.4 不得低于52.5 不得低于4.1 不得低于5.3 不得低于7.1 檢測值 3.15 1.4 2：21 3：25 合格 33.2 47.2 59.7 7.0 7.3 8.7

 

2.2細(xì)骨料
  　采用三大系統(tǒng)生產(chǎn)的天然砂，其試驗(yàn)成果見表2。
                                           表2　　　　　　　　  　天然砂檢測成果表 項(xiàng)目 細(xì)度模數(shù) F.M 表觀密度 g/cm3 云母含量 % 堅(jiān)固性 % 含泥量 % 有機(jī)物含量 吸水率（%） 依據(jù)DL/T5144－200規(guī)范要求 2.3－3.0（中砂）3.1－3.7（粗砂） ≥2.55 ≤2 ≤8 ≤3 淺于標(biāo)準(zhǔn)色 － 三大系統(tǒng)天然砂 2.87 2.62 0 4.0 0.4 淺于標(biāo)準(zhǔn)色 1.0
2.3 粗骨料
    采用三大系統(tǒng)人工碎石，其試驗(yàn)成果見表3。
                                           表3　　　　　　　　　人工碎石檢測成果表 粒徑 mm 表觀密度 g/cm³ 堆積密度 g/cm³ 吸水率 % 壓碎指標(biāo) % 針片狀含量（%） 三氧化硫 % 堅(jiān)固性 % 有機(jī)物含量 DL/T5144－2001 規(guī)范要求 ≥2.55 ≥1.35 ≤2.5 ≤16 ≤15 ≤0.5 ≤5 淺于標(biāo)準(zhǔn)色 5－20 2.62 1.57 2.1 3.6 5.5 0.12 1.0 淺于標(biāo)準(zhǔn)色 20－40 2.68 1.36 2.1 5.4 6.5 0.14 1.0 淺于標(biāo)準(zhǔn)色 從表1、表2、表3中可知，水泥、骨料均滿足國家標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范要求。
3.4外加劑
    采用哈爾濱生產(chǎn)的JL－10型引氣減水劑。外加劑物理性能檢測結(jié)果如下：
                             表4　　　　　　外加劑性能檢測成果?。z驗(yàn)依據(jù)：GB8076－1997） 試驗(yàn)項(xiàng)目 性能指標(biāo) 檢驗(yàn)結(jié)果 一等品 合格品 減水率，%不小于 10 10  12一等 泌水率比，%不大于 70 80 20.6　一等 含氣量，% ＞3.0 4.2一等 凝結(jié)時(shí)間差min 初凝 －90－＋120 ＋110　合格 終凝 ＋120　合格 抗壓強(qiáng)度比，%不小于 3d 115 110 114　　合格 7d 110 112　　合格 28d 100 103　　　合格 結(jié)論 經(jīng)檢測以上各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合GB8076－1997技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。
3、抗裂合成纖維（CTA Fiber）     由中國紡織科學(xué)研究院生產(chǎn)，其主要參數(shù)見表5
                                          表5　　　　　　　    CTA Fiber纖維主要參數(shù)

 

纖維類型： 束狀單絲 　　規(guī)格： 19mm 比重： 0.91 　　抗拉強(qiáng)度： >400MPa 抗酸堿性： 極高 　　彈性模量： >3.5GPa 熔點(diǎn)： 約160℃ 　　纖維直徑： 48μm 導(dǎo)熱性： 極低 　　燃點(diǎn)： 約580℃ 含濕度： <0.1% 　　安全性： 無毒材料 抗低溫性：經(jīng)－78℃實(shí)驗(yàn)檢測纖維性能無變化。 抗老化性：纖維經(jīng)過了特殊的抗老化處理。

 

4、摻抗裂合成纖維與不摻抗裂合成纖維混凝土的空白對比試驗(yàn)
    采用上述原材料進(jìn)行混凝土性能試驗(yàn)，試驗(yàn)用混凝土配合比見表6，試驗(yàn)成果見表7，檢驗(yàn)依據(jù)DL/T5150－2001進(jìn)行。
                                表6　　　　　　　　　　試驗(yàn)用混凝土配合比 種類 設(shè)計(jì)標(biāo)號 骨料級配 砂率（%） 水灰比w/c 坍落度（cm） 每m³混凝土用量（Kg/m³） 外加劑（%） 水泥 砂 5－20mm 20－40mm 水 品種 摻量 摻纖維 C25W6 二 40 0.42 16.4 359 731 548 548 150 JL-10 0.7 不摻纖維 C25W6 二 40 0.42 17.2 359 734 550 550 151 JL-10 0.7
                                      表7　　　　　　　　　　混凝土性能試驗(yàn)成果表 種類 含氣量（%） 抗壓強(qiáng)度 Mpa 劈拉強(qiáng)度 MPa 極限拉伸值 ×10^－4 彈模×10⁴ MPa 抗?jié)B標(biāo)號 7d 28d 90d 7d 28d 90d 28d 90d 7d 28d 90d 28d 摻纖維 3.45 31.9 37.3 39.8 2.3 3.48 4.68 1.14 1.28 3.06 3.35 4.13 10 不摻纖維 3.26 27.9 34.2 36.2 2.2 2.88 3.98 0.96 1.12 3.16 3.46 4.25 8
5、抗裂性試驗(yàn)     大體積、大面積混凝土和砂漿在澆筑成型1h后，表面在材料硬化前往往會失水收縮引起拉應(yīng)力，產(chǎn)生不可恢復(fù)的塑性收縮裂縫。原因是由于砂漿表面水分蒸發(fā)速率超過內(nèi)部水分滲透到表面的速率，以及混凝土和砂漿的早期抗拉強(qiáng)度達(dá)不到其收縮所產(chǎn)生的應(yīng)力造成的。水分蒸發(fā)是使砂漿及混凝土產(chǎn)生塑性收縮裂縫的主要原因。     參考水利部長江科學(xué)院工程質(zhì)量檢測中心的方法進(jìn)行混凝土膠砂抗裂試驗(yàn)。     混凝土抗裂試驗(yàn)所用膠砂的重量配合比為水泥：砂＝1：2.8。水膠比0.55，纖維摻量按0.7kg/m³計(jì)算。板狀試件尺寸為610mm×914mm×19mm，成型后在28±2℃、相對濕度70%的試驗(yàn)室內(nèi)，風(fēng)扇下吹1.5h。然后置于40±3℃、相對濕度50%、2.5m/s風(fēng)速環(huán)境中。在24h裂縫基本穩(wěn)定以后測裂縫的寬度和長度。觀測結(jié)果見表8。
                                            表8　　　　　　　　　膠砂開裂試驗(yàn)結(jié)果 編號 裂縫寬度（mm） A 裂縫長度（mm） B 裂縫面積（mm2） A×B A×B 加和值 對比百分率 （%） 無纖維 2.0 0 0     1.0 373 373 813.6 100 0.5 440.6 440.6     摻纖維 2.0 0 0     1.0 307 307 504.5 62 0.5 395 197.5    
6、試驗(yàn)結(jié)果分析
　從表7、表8試驗(yàn)結(jié)果可以看出，纖維混凝土較不摻纖維混凝土7、28、90d抗壓強(qiáng)度分別提高14%、9%、10%；劈拉強(qiáng)度分別提高4.5%（7d）、20.8%（28d）、17.6%（90d），28d、90d的極限拉伸值較不摻纖維混凝土分別提高19%、14%，混凝土摻纖維后可有效控制混凝土塑性收縮裂縫的產(chǎn)生、擴(kuò)展、降低裂縫寬度和長度。有效的提高混凝土抗裂性。對早期硬化過程中的混凝土有很顯著的阻裂效果。     從以上試驗(yàn)中可以得出如下結(jié)論：     在混凝土中摻加抗裂合成纖維后，混凝土的抗裂強(qiáng)度有顯著提高，而且其抗壓強(qiáng)度也有提高。     在混凝土中加入CTA Fiber纖維，可以提高混凝土強(qiáng)度(特別是早期強(qiáng)度)，抑制混凝土內(nèi)部自由水蒸發(fā)，提高其變形能力，提高混凝土的抗裂性能，改善混凝土的抗?jié)B性，為解決混凝土表面龜裂提供了一個(gè)新途徑。     CTA Fiber纖維在水中可以自行均勻分散。摻量適宜時(shí)，經(jīng)機(jī)械或人工拌和后，在每立方米混凝土中含幾千萬根的纖維量，在混凝土中呈三維亂向均勻分布。     CTA Fiber纖維對混凝土拌合物含氣量影響不大，坍落度雖有所降低，但和易性好。CTA Fiber纖維可以顯著減少塑性裂縫和早期干縮裂縫，對尚處在塑性狀態(tài)和硬化后的混凝土有明顯的阻裂作用。
7、結(jié)語
    科學(xué)管理，過程控制，質(zhì)量一流。向業(yè)主提供一流工程，一直是我局追求的目標(biāo)。在在建工程中推廣應(yīng)用新的施工工藝、施工技術(shù)對六局及我們二分局提高施工工藝水平，增強(qiáng)技術(shù)儲備能力，都具有十分重要的意義。抗裂合成纖維在尼爾基工程中的應(yīng)用，必將進(jìn)一步提高我們對新工藝、新技術(shù)的掌握，使尼爾基水利樞紐工程質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良。