掺聚丙烯纤维的补偿收缩混凝土抗渗性能研究

范灵芝

（杨凌职业技术学院，陕西 杨凌 712100）

0 引言

在混凝土中掺入适量膨胀水泥或膨胀剂的混凝土称为补偿收缩混凝土。补偿收缩混凝土除了具有普通混凝土所具有的高抗压性能，广范围的强度等级，较好的耐用性，简单的生产工艺，低廉的造价，丰富的材料来源等优点外，还具有在凝结时膨胀受到约束产生的压应力，能大致地抵消由于干缩而出现的拉应力的独特性能[1-3]。

聚丙烯纤维被称为混凝土中的“次要增强筋”，聚丙烯纤维能够有效地阻止混凝土裂缝的产生，提高混凝土的抗冲击、抗折、抗疲劳、抗震、抗渗透性能，改善混凝土的耐久性和抗老化性，提高混凝土的抗冻融性能和耐火性能[4-5]。本文对掺聚丙烯纤维的补偿收缩混凝土抗渗性能进行研究，分析其抗渗性与各因素之间的关系，找到各因素之间的最优组合[6-9]。

1 试验内容

1.1 试验目的

通过设置不同掺量UEA、MgO、聚丙烯纤维及固定掺量掺入粉煤灰的混凝土培养实验，测定其抗渗性和力学性能。根据实测数据计算不同条件下混凝土的相对渗透系数，找到UEA、MgO、聚丙烯纤维与相对渗透系数之间的关系；再通过方差分析，确定影响补偿收缩混凝土的显著因素并确定最优组合。

1.2 试验设计

根据三因素三水平正交组合设计安排9组试验，用于测定补偿收缩混凝土的相对渗透系数，每组3个试件，共27个试件。试验因素水平见表1。

表1 因素水平表

1.3 试验结果处理方法

（1）以各等分点渗水高度的平均值作为该试件的渗水高度。

（2）相对渗透性系数按下式计算：

Kr——相对渗透性系数，cm∕h；

Dm——平均渗水高度，cm；

H——水压力，以水柱高度表示，cm；

T——恒压时间，h；

α——混凝土的吸水率，一般为0.03。

1MPa水压力，以水柱高度表示为10200cm。

2 试验结果分析

2.1 极差分析

L9（34）正交试验结果及极差分析见表2。

41例患者中男性28例，女性13例，年龄44～80岁，中位年龄64岁；胰腺头颈部肿瘤34例，体尾部肿瘤7例；病灶直径1.6～8.2 cm，中位直径3.7 cm；CA19-9水平2～1 600 IU/ml，中位水平500 IU/ml；16例装有胆管支架，11例转移后接受其他治疗(其中2 例接受TACE、3例口服抗肿瘤中药、2 例射频消融、3例吉西他滨化疗、1例接受I125内照射)，32例联合口服S-1。截止2017年8月31日，37例患者死亡，4例存活。中位生存期352 d(84～697 d)。

表2 L9（34）正交试验结果及极差分析

以相对渗透系数作为纵坐标，各因素水平的实际用量为横坐标，绘制相对渗透系数随各因素水平变化的折线图，称为因素趋势图（图1）。因素趋势图中，曲线的变化可以直观地反应出因素对试验结果的影响程度。若曲线波动比较大，说明该因素是主要因素；若曲线变动比较小，则该因素是次要因素。

由表2和图1可知：

（1）本实验中所选三个因素对补偿收缩混凝土抗渗性影响的强弱顺序依次为：聚丙烯纤维（因素B）、UEA（因素A）、MgO（因素C）。

（2）掺入UEA以后，明显降低了补偿收缩混凝土的相对渗透系数，即提高了其抗渗性。UEA掺量从0～10%变化时，相对渗透系数从2.63×10-6cm∕h到1.31×10-6cm∕h，降低50%，平均每增加5%的UEA掺量，相对渗透系数降低25%。UEA掺量在10%～15%变化时，相对渗透系数降低幅度减小，且随着掺量的增大有所提高。

（3）掺入聚丙烯纤维以后，补偿收缩混凝土的相对渗透系数明显降低。从图1（b）中可以看出，聚丙烯纤维掺量在0.4～0.9kg∕m3范围内时，相对渗透系数为一条直线，即基本不受掺量变化的影响。掺量从0.9kg∕m3增大到1.4kg∕m3时，相对渗透系数明显减低。

（4）从图1（c）可以看出，掺入MgO后，混凝土的相对渗透系数明显减小，掺入4%MgO的混凝土相对渗透系数降低了54%，随着MgO掺量的增加，混凝土的抗渗性越来越好。但掺量在2%～3%时，相对渗透系数有所波动。

图1 各因素趋势图

2.2 方差分析

方差分析结果见表3。

表3 方差分析表

方差分析表明：聚丙烯纤维掺量为补偿收缩混凝土抗渗性的显著影响因素。按方差分析的观点，只需要对有显著影响的因素选取最佳水平，而对试验结果影响较小的可根据实际工程需要选取。在本试验中，指标越小越好，对因素B分析，确定最优水平为B3，即聚丙烯掺量为1.4kg∕m3。因素A和因素C水平改变对实验结果几乎无影响，直接参照极差分析确定A1和C2。最优水平组合为A1B3C1。即UEA掺量为7%，聚丙烯纤维掺量为1.4kg∕m3，MgO掺量为2%。

3 结束语

通过实验分析，得出如下结论：

（1）本实验中所选三个因素对补偿收缩混凝土抗渗性影响的强弱顺序依次为：聚丙烯纤维（因素B）、UEA（因素A）、MgO（因素C）。

（2）掺入UEA以后，明显降低了补偿收缩混凝土的相对渗透系数，即提高了其抗渗性。UEA掺量从0到10%变化时，相对渗透系数降低50%，平均每增加5%的UEA掺量，相对渗透系数降低25%。UEA掺量在10%～15%变化时，相对渗透系数降低幅度减小，且随着掺量的增大有所提高。

（3）掺入聚丙烯纤维以后，补偿收缩混凝土的相对渗透系数明显降低。聚丙烯纤维掺量在0.4～0.9kg∕m3范围内时，基本不受掺量变化的影响。掺量从0.9kg∕m3增大到1.4kg∕m3时，相对渗透系数明显减低。

（4）掺入MgO后，混凝土的相对渗透系数明显减小，随着MgO掺量的增加，混凝土的抗渗性越来越好。但掺量在2%～3%时，相对渗透系数有所波动。

（5）最优组合：UEA 掺量为7%，聚丙烯纤维掺量为1.4kg∕m3，MgO掺量为2%。