隨著我國西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施及其標志性工程———青藏鐵路建設(shè)工程的全面開工,低溫、負溫混凝土以及混凝土的低溫特性逐漸成為人們最為關(guān)注的問題之一.建設(shè)中的青藏鐵路格(爾木)拉(薩)段,綿延1 118 km,因?qū)⒋┰礁咴?、高寒、缺氧及連續(xù)性永久凍土地區(qū),所以沿線地質(zhì)復雜,區(qū)內(nèi)氣候變化惡劣,年平均氣溫為- 5°C,且冰凍期每年在8個月左右.青藏鐵路線極度惡劣的自然環(huán)境對工程施工和所用工程材料都提出了嚴峻的挑戰(zhàn).在整個青藏鐵路規(guī)劃中,將有多座橋梁和幾十處涵洞、隧道,而混凝土是這些基本設(shè)施的最主要的建筑材料.青藏鐵路線混凝土的設(shè)計和施工所面臨的主要問題是凍土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和混凝土的低溫耐久性.凍土對溫度極為敏感,吸放熱不平衡將使得凍土內(nèi)部產(chǎn)生熱量積累,從而導致不可恢復的熱融變形和破壞.因此在混凝土設(shè)計和施工時往往使用低水化熱膠凝材料,并采取某些有效措施(如冷風輸送)來減少混凝土水化過程中的熱量聚積.然而由于許多隧道工程是穿越多年凍土甚至是含土冰層(即地質(zhì)構(gòu)造中以冰為主、含土量較少的地帶),極易使隧道周圍形成凍融圈,所以有效提高混凝土的低溫特性,防止隧道凍害的發(fā)生,是整個工程成敗的關(guān)鍵.

  由于高原隧道所處的特定的復雜的地質(zhì)和環(huán)境條件,其構(gòu)造混凝土面臨2種典型的低溫界面:一種是所澆筑的混凝土內(nèi)層與凍土或含土冰層接觸的界面.在此界面上,由于受混凝土水化熱和周圍氣候變化的影響,部分冰層會發(fā)生融化,從而使混凝土處于含水率較高的狀態(tài).這部分混凝土在正負溫度交替作用下,可能遭受由冰脹壓力和滲透壓力聯(lián)合作用所引起的凍融破壞;另一種是所澆筑的混凝土外層與空氣接觸的界面.此界面在不直接接觸水的條件下不存在凍融破壞問題.但是由于在施工過程中為了降低水化熱而實施了冷風輸送,因而導致新澆混凝土表面容易產(chǎn)生干縮裂紋,從而影響了混凝土的力學性能和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性.
  聚丙烯腈纖維是一種新型的有機纖維.該纖維具有直徑小(小于20μm)、單位體積數(shù)量多、易分散、抗酸堿和耐溫性強、彈性模量較低等特點,當以較低的摻量(纖維體積分數(shù)一般不大于0.2%)摻入混凝土拌合物中時,能有效減小混凝土因失水、溫差、自干燥等因素而引起的原生裂隙尺度,增強混凝土的抗塑性開裂能力.然而聚丙烯腈纖維的存在對混凝土低溫狀態(tài)下的強度增長以及混凝土抗凍融性能的影響卻鮮為人知.本文模擬現(xiàn)場混凝土的溫度變化環(huán)境(日氣溫變化為5～- 15°C),測試了聚丙烯腈纖維摻入后對混凝土抗壓、抗拉和抗彎強度的影響;研究了快速凍融試驗條件下聚丙烯腈纖維混凝土的抗凍性能。
 

聚丙烯腈纖維是一種抗裂強度高，分散效果好，混凝土摻量為每立方米0.5-1.0kg。應(yīng)用領(lǐng)域有：橋梁工程、道路工程、水利港口工程、建筑工程、隧道地鐵工程、機場工程等等。
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