本文模擬青藏鐵路建設(shè)工程現(xiàn)場(chǎng)混凝土的溫度變化環(huán)境(日氣溫變化為5～-15°C),測(cè)試了聚丙烯腈纖維摻入后對(duì)混凝土抗壓、抗拉和抗彎強(qiáng)度的影響；研究了快速凍融試驗(yàn)條件下聚丙烯腈纖維混凝土的抗凍性能,對(duì)纖維的作用機(jī)理進(jìn)行了分析。
1 試驗(yàn)用原材料
P.O 42.5R水泥、高爐礦渣微粉；中河砂，碎石；FDN高效減水劑和JQ高性能引氣劑；海川路威○R2000型聚丙烯腈纖維。該纖維彈性模量隨溫度降低而提高,見圖1所示。
2 力學(xué)性能研究方法
混凝土為C50。高爐礦渣微粉為膠凝材料總質(zhì)量的40%?；炷猎嚰O(shè)計(jì)見表2所示。計(jì)算劈拉強(qiáng)度時(shí),取劈拉荷載～位移全曲線第1峰值所對(duì)應(yīng)的荷載,而非最大荷載，見圖2。
3 試驗(yàn)結(jié)果與討論
3.1 低溫環(huán)境下聚丙烯腈纖維對(duì)混凝土強(qiáng)度增長(zhǎng)趨勢(shì)的影響
養(yǎng)護(hù)溫度為5°C和-15°C各12h。對(duì)照組試件置于標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境中養(yǎng)護(hù)。表3為混凝土各齡期強(qiáng)度。基準(zhǔn)混凝土C0在28d齡期之前就出現(xiàn)了凍壞現(xiàn)象。低溫下混凝土的韌性均大于標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下的混凝土。圖4為3組混凝土荷載～撓度全曲線的比較圖。
3.2 聚丙烯腈纖維對(duì)混凝土抗凍性能的影響
表4中顯示,基準(zhǔn)混凝土C0的抗凍融性最差。摻入引氣劑的混凝土C1的抗凍性明顯提高,摻入微細(xì)聚丙烯腈纖維后的混凝土，抗凍融性能的提高幅度更加顯著。
從表3可見,普通混凝土在低溫干燥及吸水飽和狀態(tài)下,抗凍融性能大大低于其它混凝土。摻入聚丙烯腈纖維提高了混凝土的極限拉應(yīng)變。其彈模隨溫度降低而提高對(duì)混凝土低溫環(huán)境下抵抗凍脹破壞有正面效應(yīng)；聚丙烯腈纖維具有明顯的阻裂效應(yīng),增加了混凝土凍融損傷過程中的能耗,有效抑制了混凝土的凍脹開裂。
4 結(jié)論
低摻量聚丙烯腈纖維可以有效緩解由低溫循環(huán)而引起的混凝土損傷,同時(shí)纖維的阻裂機(jī)制使混凝土能抵抗較大的溫度應(yīng)力并具有較高的彎曲韌性。聚丙烯腈纖維的彈性模量隨溫度降低而提高的特性對(duì)纖維混凝土低溫環(huán)境下抵抗凍脹破壞具有正面加強(qiáng)效應(yīng)。微細(xì)聚丙烯腈纖維改善了混凝土的早期內(nèi)部缺陷,降低了原生裂隙尺度,提高了混凝土的抗拉極限應(yīng)變和斷裂能,有益于混凝土低溫環(huán)境下的強(qiáng)度增長(zhǎng)和混凝土抗凍融耐久性的提高。
