1、工程简介
尼尔基发电厂房蜗壳为混凝土蜗壳，为了提高混凝土蜗壳的抗裂性能，为检验抗裂合成纤维性能，水电六局试验室对中国纺织科学研究院生产的抗裂合成纤维（CTA Fiber）进行性能试验。试验内容为用尼尔基三大系统生产的原材料进行C25W6纤维增强混凝土（纤维掺量为每m3混凝土0.7kg）性能试验。试验中进行了不掺纤维和掺纤维混凝土对比试验研究，现根据试验成果，提供如下分析结论。
2、试验原材料
2.1水泥
采用抚顺水泥厂生产的中热525＃水泥，其试验成果见表1。
表1 水泥物理力学性能检测成果表
|
类型
|
水泥品种
|
密度
g/cm3
|
细度%
|
凝结时间
|
安定性
|
抗压强度MPa
|
抗折强度MPa
|
|||||
|
初凝min
|
终凝h
|
3d
|
7d
|
28d
|
3d
|
7d
|
28d
|
|||||
|
GB175-1999标准要求
|
中热525＃
|
－
|
不得超过12
|
不得早于60
|
不得迟于12
|
必须合格
|
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
|
|
检测值
|
3.15
|
1.4
|
2：21
|
3：25
|
合格
|
33.2
|
47.2
|
59.7
|
7.0
|
7.3
|
8.7
|
|
2.2细骨料
采用三大系统生产的天然砂，其试验成果见表2。
表2 天然砂检测成果表
|
项目
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细度模数
F.M
|
表观密度
g/cm3
|
云母含量
%
|
坚固性
%
|
含泥量
%
|
有机物含量
|
吸水率（%）
|
|
依据DL/T5144－200规范要求
|
2.3－3.0（中砂）3.1－3.7（粗砂）
|
≥2.55
|
≤2
|
≤8
|
≤3
|
浅于标准色
|
－
|
|
三大系统天然砂
|
2.87
|
2.62
|
0
|
4.0
|
0.4
|
浅于标准色
|
1.0
|
2.3 粗骨料
采用三大系统人工碎石，其试验成果见表3。
表3 人工碎石检测成果表
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粒径
mm
|
表观密度
g/cm3
|
堆积密度
g/cm3
|
吸水率
%
|
压碎指标
%
|
针片状含量（%）
|
三氧化硫
%
|
坚固性
%
|
有机物含量
|
|
DL/T5144－2001
规范要求
|
≥2.55
|
≥1.35
|
≤2.5
|
≤16
|
≤15
|
≤0.5
|
≤5
|
浅于标准色
|
|
5－20
|
2.62
|
1.57
|
2.1
|
3.6
|
5.5
|
0.12
|
1.0
|
浅于标准色
|
|
20－40
|
2.68
|
1.36
|
2.1
|
5.4
|
6.5
|
0.14
|
1.0
|
浅于标准色
|
从表1、表2、表3中可知，水泥、骨料均满足国家标准及规范要求。
3.4外加剂
采用哈尔滨生产的JL－10型引气减水剂。外加剂物理性能检测结果如下：
表4 外加剂性能检测成果 （检验依据：GB8076－1997）
|
试验项目
|
性能指标
|
检验结果
|
||
|
一等品
|
合格品
|
|||
|
减水率，%不小于
|
10
|
10
|
12一等
|
|
|
泌水率比，%不大于
|
70
|
80
|
20.6 一等
|
|
|
含气量，%
|
＞3.0
|
4.2一等
|
||
|
凝结时间差min
|
初凝
|
－90－＋120
|
＋110 合格
|
|
|
终凝
|
＋120 合格
|
|||
|
抗压强度比，%不小于
|
3d
|
115
|
110
|
114 合格
|
|
7d
|
110
|
112 合格
|
||
|
28d
|
100
|
103 合格
|
||
|
结论
|
经检测以上各项性能指标均符合GB8076－1997技术标准要求。
|
|||
3、抗裂合成纤维（CTA Fiber）
由中国纺织科学研究院生产，其主要参数见表5
表5 CTA Fiber纤维主要参数
|
纤维类型：
|
束状单丝
|
规格：
|
19mm
|
|
比重：
|
0.91
|
抗拉强度：
|
>400MPa
|
|
抗酸碱性：
|
极高
|
弹性模量：
|
>3.5GPa
|
|
熔点：
|
约160℃
|
纤维直径：
|
48μm
|
|
导热性：
|
极低
|
燃点：
|
约580℃
|
|
含湿度：
|
<0.1%
|
安全性：
|
无毒材料
|
|
抗低温性：经－78℃实验检测纤维性能无变化。
|
|||
|
抗老化性：纤维经过了特殊的抗老化处理。
|
|||
4、掺抗裂合成纤维与不掺抗裂合成纤维混凝土的空白对比试验
采用上述原材料进行混凝土性能试验，试验用混凝土配合比见表6，试验成果见表7，检验依据DL/T5150－2001进行。
表6 试验用混凝土配合比
|
种类
|
设计标号
|
骨料级配
|
砂率（%）
|
水灰比w/c
|
坍落度（cm）
|
每m3混凝土用量（Kg/m3）
|
外加剂（%）
|
|||||
|
水泥
|
砂
|
5－20mm
|
20－40mm
|
水
|
品种
|
掺量
|
||||||
|
掺纤维
|
C25W6
|
二
|
40
|
0.42
|
16.4
|
359
|
731
|
548
|
548
|
150
|
JL-10
|
0.7
|
|
不掺纤维
|
C25W6
|
二
|
40
|
0.42
|
17.2
|
359
|
734
|
550
|
550
|
151
|
JL-10
|
0.7
|
表7 混凝土性能试验成果表
|
种类
|
含气量（%）
|
抗压强度
Mpa
|
劈拉强度
MPa
|
极限拉伸值
×10－4
|
弹模×104
MPa
|
抗渗标号
|
|||||||
|
7d
|
28d
|
90d
|
7d
|
28d
|
90d
|
28d
|
90d
|
7d
|
28d
|
90d
|
28d
|
||
|
掺纤维
|
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
|
|
不掺纤维
|
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、抗裂性试验
大体积、大面积混凝土和砂浆在浇筑成型1h后，表面在材料硬化前往往会失水收缩引起拉应力，产生不可恢复的塑性收缩裂缝。原因是由于砂浆表面水分蒸发速率超过内部水分渗透到表面的速率，以及混凝土和砂浆的早期抗拉强度达不到其收缩所产生的应力造成的。水分蒸发是使砂浆及混凝土产生塑性收缩裂缝的主要原因。
混凝土抗裂试验所用胶砂的重量配合比为水泥：砂＝1：2.8。水胶比0.55，纤维掺量按0.7kg/m3计算。板状试件尺寸为610mm×914mm×19mm，成型后在28±2℃、相对湿度70%的试验室内，风扇下吹1.5h。然后置于40±3℃、相对湿度50%、2.5m/s风速环境中。在24h裂缝基本稳定以后测裂缝的宽度和长度。观测结果见表8。
表8 胶砂开裂试验结果
|
编号
|
裂缝宽度（mm）
A
|
裂缝长度（mm）
B
|
裂缝面积（mm2）
A×B
|
A×B
加和值
|
对比百分率
（%）
|
|
无纤维
|
2.0
|
0
|
0
|
|
|
|
1.0
|
373
|
373
|
813.6
|
100
|
|
|
0.5
|
440.6
|
440.6
|
|
|
|
|
掺纤维
|
2.0
|
0
|
0
|
|
|
|
1.0
|
307
|
307
|
504.5
|
62
|
|
|
0.5
|
395
|
197.5
|
|
|
6、试验结果分析
从表7、表8试验结果可以看出，纤维混凝土较不掺纤维混凝土7、28、90d抗压强度分别提高14%、9%、10%；劈拉强度分别提高4.5%（7d）、20.8%（28d）、17.6%（90d），28d、90d的极限拉伸值较不掺纤维混凝土分别提高19%、14%，混凝土掺纤维后可有效控制混凝土塑性收缩裂缝的产生、扩展、降低裂缝宽度和长度。有效的提高混凝土抗裂性。对早期硬化过程中的混凝土有很显著的阻裂效果。
从以上试验中可以得出如下结论：
在混凝土中掺加抗裂合成纤维后，混凝土的抗裂强度有显著提高，而且其抗压强度也有提高。
在混凝土中加入CTA Fiber纤维，可以提高混凝土强度(特别是早期强度)，抑制混凝土内部自由水蒸发，提高其变形能力，提高混凝土的抗裂性能，改善混凝土的抗渗性，为解决混凝土表面龟裂提供了一个新途径。
CTA Fiber纤维在水中可以自行均匀分散。掺量适宜时，经机械或人工拌和后，在每立方米混凝土中含几千万根的纤维量，在混凝土中呈三维乱向均匀分布。
CTA Fiber纤维对混凝土拌合物含气量影响不大，坍落度虽有所降低，但和易性好。CTA Fiber纤维可以显著减少塑性裂缝和早期干缩裂缝，对尚处在塑性状态和硬化后的混凝土有明显的阻裂作用。
7、结语
科学管理，过程控制，质量一流。向业主提供一流工程，一直是我局追求的目标。在在建工程中推广应用新的工艺、施工技术对六局及我们二分局提高施工工艺水平，增强技术储备能力，都具有十分重要的意义。抗裂合成纤维在尼尔基工程中的应用，必将进一步提高我们对新工艺、新技术的掌握，使尼尔基水利枢纽工程质量达到优良。