【摘要】通過對(duì)不同體積摻量的聚丙烯纖維混凝土的研究表明，在本實(shí)驗(yàn)參數(shù)范圍內(nèi)，粉煤灰摻量為50%，砂膠比為1：1時(shí)，纖維的體積摻量在0.9%最好；當(dāng)無粉煤灰，砂膠比為2.5時(shí)，纖維體積摻量為0.7時(shí)最好。

目前，關(guān)于纖維在混凝土中的作用，工程界與學(xué)術(shù)界均有不同觀點(diǎn)：有的認(rèn)為，纖維的加入僅起到抗裂的作用，對(duì)力學(xué)性能指標(biāo)沒有作用，甚至?xí)档蛷?qiáng)度指標(biāo)。有的認(rèn)為，適度的纖維摻量可以提高抗壓與抗折以及其他性能。本文的實(shí)驗(yàn)方案是，大部分纖維被拉斷，部分纖維被拔出。通過RPC（鋼纖維混凝土）及ECC（工程水泥基復(fù)合材料）的研究經(jīng)驗(yàn)來看，若能保證纖維的分散性，則纖維的摻量越高，纖維混凝土的綜合性能越好。如目前指標(biāo)最高的RPC抗壓強(qiáng)度可達(dá)250MPa，抗折強(qiáng)度達(dá)45MPa，均為加入4%的PVA或2%以上的RPC專用鋼纖維。為此，本本基于上述流動(dòng)度較好的水泥基體研究基礎(chǔ)上，在目前使用的纖維分散性條件允許的條件下，盡量增加纖維的體積摻量來實(shí)現(xiàn)材料綜合性能的提升。通過試驗(yàn)確定纖維的體積摻量在0.1%- 1.5%之間時(shí)，可基本保證纖維的良好分散性。具體試驗(yàn)結(jié)果如下。

1.配合比試驗(yàn)

由于粉煤灰的摻量比較大，為了不影響早期強(qiáng)度，本次試驗(yàn)采用了二元復(fù)配的早強(qiáng)劑，主要成分為硫酸鈉、硝酸鈉。

在整個(gè)配置過程中，所有試件均表現(xiàn)出良好的保水性、粘聚性。

通過分析發(fā)現(xiàn)，由于優(yōu)化組分的加入，各個(gè)配合比的性能均有很大提升。試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，表1序號(hào)1（水泥：粉煤灰：砂：優(yōu)化組分：水=1：1：2：0.1：0.6），性能指標(biāo)，尤其抗折指標(biāo)已經(jīng)不低于沒有粉煤灰配合比，且與40%，30%粉煤灰摻量的配合比相比，強(qiáng)度指標(biāo)接近，且流態(tài)更好。為此，優(yōu)先選用表1序號(hào)1配合比?？紤]到實(shí)際施工地區(qū)可能沒有合格的粉煤灰的客觀條件，選取表沒有粉煤灰的配合比進(jìn)行纖維混凝土的相關(guān)研究。但由于序號(hào)1、2的配合比的成本高，即使開發(fā)成功，也沒有應(yīng)用的價(jià)值。為此，僅研究3，4的配合比，考慮到序號(hào)3，4配合比的粘結(jié)力明顯低于有粉煤灰的配合比，且砂率較大，為此，要求施工中必須對(duì)新老界面層進(jìn)行嚴(yán)格的清理與潤(rùn)濕處理，并在優(yōu)化組分中增加膠凝材料的0.05%纖維素醚，以增強(qiáng)界面的粘結(jié)力，且在終凝前，應(yīng)進(jìn)行充分的打磨與壓實(shí)，以避免出現(xiàn)空鼓等現(xiàn)象。

通過試配發(fā)現(xiàn)，砂膠比為2.5時(shí)，通過增加纖維素增強(qiáng)粘聚力，仍可通過延長(zhǎng)攪拌時(shí)間的方法，使纖維分散。當(dāng)砂膠比增大到3以后，即使增加粘聚力，部分纖維仍然難以分散。

2.實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1破壞現(xiàn)象

（1）抗壓破壞

在所有試件抗壓試驗(yàn)時(shí)，各個(gè)配合比的破壞現(xiàn)象基本相似。與素砂漿的脆性斷裂不同，大摻量纖維混凝土表現(xiàn)出良好的延性特征。當(dāng)混凝土達(dá)到抗壓強(qiáng)度后，纖維混凝土試塊并沒有發(fā)生脆性破壞，而是呈現(xiàn)良好的延性破壞特性，抗壓應(yīng)變達(dá)到2%時(shí)，其破壞呈現(xiàn)圖1（a）的形式，可見，試塊仍保持著良好的整體性。

（2）抗折破壞

砂膠比為1的破壞現(xiàn)象

當(dāng)抗折試件達(dá)到抗折極限承載力后，電動(dòng)抗折儀出現(xiàn)了突然的波動(dòng)，此時(shí)，若停止加載，則整個(gè)抗折試件僅有一條微米級(jí)的裂紋，并沒有發(fā)生斷裂（此時(shí)我們把該狀態(tài)定義為極限抗折強(qiáng)度）。停止加載，則抗折儀保持在當(dāng)前狀態(tài)。繼續(xù)加載則抗折強(qiáng)度繼續(xù)增長(zhǎng)，通常仍能增長(zhǎng)1-2Mpa以后，試件變形速度加快，最終斷開。原因是，當(dāng)裂縫出現(xiàn)后，更多的纖維被拉緊，纖維受力更大，更多的纖維作用開始發(fā)揮，抵抗了由于混凝土退出工作而引起的裂紋進(jìn)一步開展?？梢姡w維混凝土表現(xiàn)出良好的延性破壞特征。考慮到工程實(shí)際，仍然把出現(xiàn)第一條微裂縫作為抗折強(qiáng)度指標(biāo)。

砂膠比為2、2.5的破壞現(xiàn)象

抗折試件達(dá)到強(qiáng)度極限承載力后，電動(dòng)抗折儀出現(xiàn)了波動(dòng)，波動(dòng)后不久很快出現(xiàn)急速下降，主裂縫開展很快，而砂膠比達(dá)到2.5以后，出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象更加明顯，且纖維拉斷為主，分析原因可能是因?yàn)槔w維與砂表面接觸較多，砂的尖角導(dǎo)致纖維斷裂。另外通過滾筒攪拌試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)砂膠比為1時(shí)，實(shí)驗(yàn)室攪拌效果與工程現(xiàn)場(chǎng)攪拌效果基本相同，纖維分散性很好，可保證工程質(zhì)量。而砂膠比在2以上后纖維偶有出現(xiàn)結(jié)團(tuán)不分散現(xiàn)象。

3.結(jié)論

（1）砂膠比為2.5時(shí)，通過增加纖維素增強(qiáng)粘聚力，仍可通過延長(zhǎng)攪拌時(shí)間的方法，使纖維分散。

（2）纖維體積摻量對(duì)7d的影響比28天的影響大一些，原因在于，28天后水泥基體水化更加充分，水泥基體的彈性模量變大，相同變形條件下，水泥基體所承擔(dān)的比重增加，相應(yīng)纖維所承擔(dān)的荷載部分相應(yīng)下降，但總體纖維承擔(dān)的荷載仍在增長(zhǎng)。

（3）保證纖維的分散性，則隨著纖維體積摻量的增加，砂漿試塊的抗壓、抗折強(qiáng)度均有所增長(zhǎng)。

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