聚丙烯纤维自密实混凝土的配合比设计研究

【摘 要】自密实混凝土是一种在自身重力作用下，即使存在致密钢筋也能完全填充模板，同时获得很好均质性，并且不需要附加振动的高性能混凝土。本文在已有的常见自密实混凝土配合比设计方法的基础上进行聚丙烯纤维自密实混凝土的配合比设计，对于研究聚丙烯自密实混凝土配合比设计有一定的参考意义。

【关键词】聚丙烯纤维自密实混凝土；配合比设计

混凝土因其原材料来源广，生产简单，抗压强度大，同时经济性好，施工方便等突出优点而成为全世界用量最大、用途最广的人造建筑材料。从发展趋势来看，在今后相当长的时期内水泥混凝土仍起着不可替代的作用，然而普通混凝土的局限性也随着人们对工程质量和效率的要求而显现出来，因此自密实混凝土的出现使得混凝土的施工过程更趋于合理化。而掺加了聚丙烯纤维的自密实混凝土的利用研究则更具有应用意义。

1.试验材料

1）水泥

根据规范的建议，试验采用的是重庆拉法基水泥有限公司生产的P.O 42.5 通用硅酸盐水泥，其表观密度为3100 kg/m3。

2）粉煤灰

将混凝土拌合物中胶凝材料的组成从单一的水泥改为由水泥和粉煤灰共同组成，可以很好地降低混凝土的水化温升效应，并且还可以以此调节混凝土粘稠度以实现混凝土的自密实性能。

试验用粉煤灰为重庆华能珞璜电厂生产的Ⅰ级灰，比表面积为4600 ，表观密度2300 kg/m3。

3）细骨料

本试验细骨料取自于洞庭湖的中粗砂。因拌制自密实混凝土宜选用保水性较好且不会引起过多胶凝材料用量的中沙，所以，在进行自密实混凝土配制前，先通过2.5mm方孔筛对洞庭湖中粗砂进行筛分。测得筛后细骨料属于细度模数为2.79的中砂，含泥量为3%，并且形状和级配良好。

4）粗骨料

本试验所采用的粗骨料为经过清洗的5～20连续级配的碎石，测得其表观密度为2700 kg/m3，针片状含量为6%，符合规范要求。

5）减水剂

本试验采用与水泥相容性好、减水率高的聚羧酸高效减水剂。

6）柔性纤维

试验选用由山东泰安砼伴纤维有限公司生产的6mm、12mm、19mm聚丙烯单丝纤维，详细参数见表1，外观形状见图1。

2.配合比设计

1）混凝土配制强度水胶比计算

2）自密实混凝土配合比设计

按照《自密实混凝土应用技术规程》JGJ/T283-2012，进行自密实混凝土配合比设计。

a.计算石子用量：每立方米混凝土粗骨料的体积取为0.284 ，粗骨料质量 。

b.计算砂子用量：砂浆体积 ，砂的体积分数 取为0.435，砂的体积 ，砂的质量 。

c.计算胶凝材料用量：浆体体积 ，每立方米混凝土中矿物掺合料占胶凝材料的质量分数 取为0.3，胶凝材料表观密度 ，矿物掺合料的胶凝系数 取为0.4，水胶比 ，由每立方米自密实混凝土的浆体体积、胶凝材料的表观密度、水胶比等参数可以计算每立方米自密实混凝土中的胶凝材料用量 。

通过试配，不断对混凝土拌合物的配合比进行调整，最后经试验验证，确定了满足强度及工作性要求的普通自密实混凝土中所用减水剂的用量为该胶凝材料总量的1.1%。最终确定的基准配合比见表2

CF为使用基准配合比的普通自密实混凝土组的编号。

由基准配合比计算得到，此配合比的水胶比为0.282，低于按设计强度计算得到的水胶比0.38，说明该配合比的配制强度满足设计要求。

3）掺纤维的自密实混凝土配合比设计

在基准配合比的基础上，考虑配制向基体中掺加纤维体积掺量分别为0.05%、0.1%、0.15%、0.2%的聚丙烯纤维自密实混凝土，纤维长度分别为6mm、12mm、19mm三种。如果纤维自密实混凝土不能满足自密实性能的要求，可以通过增加减水剂用量和胶凝材料用量的方式改善混凝土拌合物的自密实性能。经过一系列的试配、调整，最终得到了能够满足配制强度要求、满足混凝土自密实性能、胶凝材料用量经济合理的配合比。各组聚丙烯纤维自密实混凝土的配合比见表3

以TF06V05中各符号的含义：TF表示聚丙烯纤维，06表示纤维长度为6mm，V05表示聚丙烯纤维体积掺量为0.05%，其他符号含义同上所述。

【参考文献】

[1]吴红娟. 自密实混凝土配合比设计方法研究[D].天津：天津大学，2005

[2]罗钰. 中低强度自密实混凝土配合比参数优化研究[D].湖南：中南大学，2008