胡海彥，張 濤

（黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 開(kāi)封 475004）

0 引言

目前，混凝土材料的開(kāi)裂已成為工程界十分關(guān)注的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。 隨著混凝土強(qiáng)度的提高，混凝土結(jié)構(gòu)開(kāi)裂問(wèn)題越來(lái)越明顯。 從產(chǎn)生機(jī)理來(lái)看，混凝土的裂縫主要分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是由荷載作用引起的荷載裂縫，一類(lèi)是由混凝土自身體積變形引起的裂縫。 其中，混凝土自身體積引起的裂縫占全部裂縫的80%。 預(yù)防混凝土裂縫的最簡(jiǎn)單、有效、易行的辦法是摻纖維。 但是，摻入纖維后混凝土的抗壓和劈裂抗拉強(qiáng)度會(huì)有改變。 筆者在錦屏二級(jí)水電站引水隧洞實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了混凝土的劈裂抗拉和抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，對(duì)這方面進(jìn)行了一些研究。

1 混凝土試驗(yàn)研究

1.1 原材料與配合比

本試驗(yàn)所用的PVA 纖維是由泰安同伴纖維有限公司生產(chǎn)的“同伴”P(pán)VA 微纖維，具體性質(zhì)如表1所示。

表1 同伴PVA 纖維的基本性質(zhì)Table 1 PVA fiber basic property

試驗(yàn)所用水泥為四川涼山彝族自治州乃托水泥有限公司生產(chǎn)的 “乃托”P(pán)·O42.5 普通硅酸鹽水泥，所用粉煤灰為貴州名川粉煤灰有限公司生產(chǎn)的“名川”煤灰，所用減水劑為北京冶建特種材料有限公司生產(chǎn)的JG-2H 型緩凝高效減水劑，所用細(xì)、粗集料為中國(guó)水利水電第七工程局有限公司錦屏二級(jí)東端模薩溝砂石加工系統(tǒng)生產(chǎn)的人工沙和人工碎石，所用水為成都郫縣生活飲用水。

試驗(yàn)采用的混凝土配合比為：人工碎石比例取50∶50（二級(jí)配），按石子選定的比例，JG-2H 型緩凝高效減水劑摻量為0.60%,固定粉煤灰摻量F=20%，固定水膠比W/C=0.40，用水量為148 kg/m3，PVA 纖維 摻 量 分 別 為0kg/m3，0.9kg/m3，1.2kg/m3，1.5kg/m3，沙率為35%。

1.2 試驗(yàn)條件

混凝土抗壓試件和劈裂抗拉試件均為150 mm×150 mm×150 mm（長(zhǎng)×寬×高）。 試件成型后，用濕抹布覆蓋表面，在室溫20℃±5℃、抗壓試件相對(duì)濕度大于50%、劈裂抗拉試件相對(duì)濕度大于90%的條件下，靜放1～2 晝夜，然后拆模，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，分別使養(yǎng)護(hù)齡期達(dá)到3、7、14、28、90、180 d。

1.3 試驗(yàn)方法

抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)以成型試件的側(cè)面為上下承壓面，加荷速度為0.5～0.8 MPa/s。 當(dāng)試件接近破壞而開(kāi)始變形時(shí)，停止試驗(yàn)，計(jì)算抗壓強(qiáng)度。 劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)將試件軸心對(duì)準(zhǔn)試驗(yàn)機(jī)下壓板的中心，墊條垂直于試件成型時(shí)的頂面，加荷速度為0.05～0.08 MPa/s。當(dāng)試件臨近破壞、變形迅速增長(zhǎng)時(shí)，停止試驗(yàn)機(jī)供油，直至試件破壞，再計(jì)算劈裂抗拉強(qiáng)度。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 摻入纖維后混凝土抗壓強(qiáng)度的變化

抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如表2 所示。 從表2 可以看出，在混凝土中加入PVA 纖維后，抗壓強(qiáng)度增大，而且抗壓強(qiáng)度隨著纖維摻入量的增加而增加。 但是，摻入纖維的混凝土強(qiáng)度與不摻入纖維的混凝土強(qiáng)度差距比較小。 也就是說(shuō)，在混凝土中加入纖維，對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度影響不是特別明顯。

表2 PVA 纖維摻量不同的抗壓強(qiáng)度、劈拉強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Compressive and splitting tensile strength test results with different PVA fiber proportion

摻入纖維后，混凝土抗壓強(qiáng)度變化如圖1 所示。由圖1 可以看出，隨著齡期的增加，不同摻量的混凝土抗壓強(qiáng)度變化是有所區(qū)別的。 當(dāng)齡期比較短時(shí)，纖維摻入量多少對(duì)混凝土強(qiáng)度影響沒(méi)有區(qū)別；當(dāng)齡期比較長(zhǎng)時(shí)，纖維摻入量在1.2%時(shí)，強(qiáng)度最高。也就是說(shuō)，纖維摻入過(guò)少和過(guò)多都會(huì)影響強(qiáng)度的增加。

2.2 摻纖維混凝土劈拉強(qiáng)度變化

劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果如表2 所示。 由表2 可以看出，在混凝土中加入PVA 纖維后，劈裂抗拉強(qiáng)度是增大的，而且隨著纖維摻入量的增加，強(qiáng)度增加會(huì)越來(lái)越多。 但是，與抗壓強(qiáng)度不同的是，摻入纖維的混凝土的強(qiáng)度與不摻入纖維的強(qiáng)度差距比較大。 比如，在180 d 時(shí)，摻入1.5%纖維后，劈裂抗拉強(qiáng)度就比不摻入纖維高了30%，增加幅度是特別明顯的。

摻入纖維后，混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度的變化如圖2 所示。 由圖2 可以看出，隨著齡期的增加，劈裂抗拉強(qiáng)度的增加基本一致，沒(méi)有很明顯的差距。 也就是說(shuō)，纖維摻入多少不會(huì)影響混凝土劈拉強(qiáng)度的增加。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)試驗(yàn)得出，混凝土的抗壓強(qiáng)度與劈裂抗拉強(qiáng)度均隨著齡期的增加而增大。 所以，在混凝土中加入PVA 纖維，給實(shí)際的工程帶來(lái)了很大好處。 但是，對(duì)于抗壓強(qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度增加與不同性質(zhì)纖維之間的關(guān)系，還需要進(jìn)一步研究。

[1] 袁勇. 混凝土結(jié)構(gòu)早期裂縫控制[M]. 北京:科學(xué)出版社,2004.

[2] 林暉. 摻PVA 纖維混凝土的力學(xué)及變形性能研究[D]. 南京:南京航空航天大學(xué),2006.

[3] 王永波, PVA 纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的性能研究[D]:重慶:重慶大學(xué)，2005.