纖維摻量再生混凝土力學(xué)性能影響分析

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摘要：本實(shí)驗(yàn)研究了混合纖維不同的摻量對(duì)再生混凝土基本力學(xué)性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：加入纖維在一定程度上會(huì)增強(qiáng)再生混凝土的力學(xué)性能。

關(guān)鍵詞：再生混凝土；聚丙烯腈纖維；聚丙烯仿鋼纖維；力學(xué)性能

引言

建筑垃圾資源化已成為國(guó)內(nèi)研究的熱點(diǎn)，以建筑垃圾為原材料制成的再生混凝土存在早期強(qiáng)度低、易開(kāi)裂、抗沖擊性能差等缺點(diǎn)，限制了其廣泛應(yīng)用。已有研究表明，在再生混凝土中加入鋼纖維可以提高其力學(xué)性能［1-2］，但其在施工工藝上存在和易性較差，粘結(jié)性較差等缺點(diǎn)，鋼纖維的替代產(chǎn)品——聚丙烯仿鋼纖維也存在著直徑粗、不易攪拌等缺點(diǎn)，因此大多數(shù)混凝土是采用混合纖維。本研究中為了降低環(huán)境污染，有效的利用工業(yè)廢料和建筑垃圾，將聚丙烯腈纖維和聚丙烯仿鋼纖維混合后摻入再生混凝土中以提高其力學(xué)性能。

1料及實(shí)驗(yàn)方法

1.1試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)水膠比采用0.35，以20%的粉煤灰代替部分水泥，用30%再生細(xì)骨料代替天然砂，纖維摻量控制為0.3%，減水劑的摻率為膠凝體總質(zhì)量的1%，為了改善再生混凝土的各項(xiàng)性能，本實(shí)驗(yàn)設(shè)定聚丙烯腈纖維和聚丙烯仿鋼纖維的摻入比例為1：1，通過(guò)改變纖維摻量，共設(shè)計(jì)了5組不同配合比的實(shí)驗(yàn)組?；炷翑嚢韬笙葴y(cè)試坍落度，然后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，并在規(guī)定的齡期測(cè)試再生混凝土抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度以及彈性模量等。

1.2原材料

水泥：吉林省生產(chǎn)的強(qiáng)度等級(jí)為42.5的普通硅酸鹽水泥，其密度為3150kg/m3粉煤灰：吉林省延吉市某發(fā)電廠生產(chǎn)的粉煤灰細(xì)集料：延邊朝鮮族自治州地產(chǎn)的天然中砂，級(jí)配良好，細(xì)度模數(shù)為2.9，含水率為2.2%，密度為2600kg/m3粗集料：天然粗骨料為粒徑5~25mm的具有連續(xù)級(jí)配的石子，其密度為2700kg/m3，含水率為2.2%，再生粗骨料是將混凝土經(jīng)實(shí)驗(yàn)室破碎機(jī)破碎后用水清洗晾干后使用，其粒徑為5-25mm，吸水率為5%外加劑：聚羧酸高效減水劑，減水率為20%聚丙烯腈纖維：纖維從廢棄腈綸中提取，長(zhǎng)度為19mm，其密度為1.18g/m3聚丙烯仿鋼纖維：長(zhǎng)度為19mm，其密度為0.91g/m3

1.3試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)根據(jù)GB/T50081-2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》與CECS13：2009《纖維混凝土試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》等規(guī)范規(guī)程的要求對(duì)混凝土的各項(xiàng)基本力學(xué)性能進(jìn)行試驗(yàn)操作。

2試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果分析 

不同摻量混雜纖維再生混凝土抗壓試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。隨著纖維摻量的增加，混凝土的28d的抗壓強(qiáng)度呈先減后增的趨勢(shì)，并在纖維摻入量0.1%時(shí)達(dá)到最大值，為65.6MPa，其次為0.2%，0.3%，0.4%，0.0%。隨著纖維總摻量的增加，混凝土的標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度有所降低，這是因?yàn)楫?dāng)水泥基材料硬化后，纖維的加筋增強(qiáng)作用會(huì)快速減弱，當(dāng)纖維模量低于基體模量時(shí)，纖維無(wú)法阻止基體受力后微裂紋的出現(xiàn)［3］。綜合考慮，0.1%是再生混凝土對(duì)于抗壓強(qiáng)度提高的最優(yōu)摻量。

2.2劈裂抗拉性能試驗(yàn)結(jié)果分析

不同摻量混雜纖維再生混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。隨著纖維摻量的增加，再生混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度呈先增后減的趨勢(shì)。其中在纖維摻入量0.1%時(shí)強(qiáng)度達(dá)到最大值，為2.56MPa，其次為0.2%，0.3%，0.0%，0.4%順序。混凝土開(kāi)始受力時(shí)，主要是混凝土在承受荷載，當(dāng)荷載變大時(shí)，引起混凝土較大變形時(shí)，纖維開(kāi)始發(fā)揮作用，由于聚丙烯腈纖維和聚丙烯仿鋼纖維的抗拉強(qiáng)度及彈性模量遠(yuǎn)大于混凝土，纖維開(kāi)始承受混凝土中的拉應(yīng)力，阻止混凝土的進(jìn)一步變形［4］，總的來(lái)看，摻入纖維會(huì)提高混凝土的劈裂抗拉能力，0.1%是提高再生混凝土劈裂抗拉的最優(yōu)摻量。

2.3彈性模量性能試驗(yàn)結(jié)果分析

不同摻量混雜纖維再生混凝土的彈性模量試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。隨著纖維摻量的增加，再生混凝土的彈性模量呈有起伏，但幅度不大的趨勢(shì)。其中在纖維摻入量0.0%時(shí)強(qiáng)度達(dá)到最大值，為32.85MPa，其次為0.4%，0.2%，0.1%0.3%順序。在混凝土中加入聚丙烯腈纖維和聚丙烯仿鋼纖維對(duì)并沒(méi)有提高混凝土的彈性模量，這是因?yàn)?，高?qiáng)混凝土的靜壓彈性模量基本不受纖維類型的影響［5］。

3結(jié)語(yǔ)

本研究對(duì)不同摻量混雜纖維再生混凝土進(jìn)行了相關(guān)力學(xué)性能試驗(yàn)，分析了不同摻量混雜纖維對(duì)再生混凝土的力學(xué)性能的影響，并得出以下結(jié)論：（1）混凝土的抗壓強(qiáng)度隨著纖維總摻量的增加而增強(qiáng)。（2）摻入纖維會(huì)提高混凝土的劈裂抗拉能力，且摻入總量為0.1%時(shí)對(duì)再生混凝土劈裂抗拉提高幅度最為顯著。

參考文獻(xiàn)

［2］李燕飛，楊鍵輝，丁鵬，等.混雜纖維混凝土力學(xué)性能研究［J］.玻璃鋼/復(fù)合材料，2013（2）：60-64.

［3］馬銀華，梁影等.纖維保水效應(yīng)對(duì)失水成型水泥基材料強(qiáng)度的影響.武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2015（1）：31-36

［4］陳景，蔣林華.鋼纖維增強(qiáng)高性能混凝土力學(xué)性能研究.混凝土與水泥制品.2006（1）：37-39.

［5］高丹盈，湯寄予，趙軍等.纖維高強(qiáng)混凝土彈性模量的試驗(yàn)研究.工業(yè)建筑，2004，34（10）：47-49.

作者：韓慧優(yōu) 遲翠萍 裴長(zhǎng)春 單位：延邊大學(xué)工學(xué)院