西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院，四川 成都 611756

摘要：機(jī)制砂和天然砂相比，空隙率小，粒形和級配較差，影響拌和物和易性和硬化后的性能。本文主要研究了聚丙烯纖維對低強(qiáng)度機(jī)制砂混凝土和易性和凝結(jié)硬化后抗壓強(qiáng)度的影響。

關(guān)鍵詞：聚丙烯纖維；機(jī)制砂混凝土；和易性；抗壓強(qiáng)度

1、前言

由于機(jī)制砂生產(chǎn)設(shè)備、工藝差異，使得機(jī)制砂的性能差別很大，對機(jī)制砂母材也有影響。目前，在配置全機(jī)制砂混凝土?xí)r，基本沿襲了天然砂混凝土配制方法，對機(jī)制砂混凝土的特性考慮的很少，從而不能配制出性能良好的混凝土。

聚丙烯纖維一般分為單絲和網(wǎng)形兩種規(guī)格，長度在19mm-50mm之間，其物理性能基本相同。即聚丙烯纖維不溶于水，無味，無毒，密度約為0.91g/m3，熔點(diǎn)約為1600C，燃點(diǎn)約為5800C，耐熱性能好，導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性極低，抗酸堿性極高[1]。聚丙烯纖維對混凝土的性能影響很大，尤其是對其抗拉強(qiáng)度、抗凍、抗?jié)B等性能。其作用機(jī)理是由于纖維以單絲形式大量均勻分布于混凝土內(nèi)部，微裂縫在發(fā)展的過程中遭遇到纖維的阻擋，消耗了能量，難以進(jìn)一步發(fā)展，從而阻斷裂縫，達(dá)到了抗裂的作用。纖維的加入猶如在混凝土中摻入了巨大數(shù)量的微細(xì)筋，這些纖維筋抑止了混凝土的進(jìn)程，提高了混凝土的斷裂韌性，而這些單靠加強(qiáng)鋼筋是不能實(shí)現(xiàn)的，聚丙烯纖維成了混凝土（砂漿）抗裂抗?jié)B的有效手段。【2】本文通過在低強(qiáng)度機(jī)制砂混凝土中加入不同量的聚丙烯纖維，研究其對低強(qiáng)度機(jī)制砂混凝土和易性、抗壓強(qiáng)度的影響。

2、實(shí)驗(yàn)原材料

（1）水泥：采用都江堰拉法基牌42.5 級普通硅酸鹽水泥。密度3.06 g/cm3，比表面積380 ㎡/㎏。

表1 水泥性能指標(biāo)

檢測項(xiàng)目Mgcl2

含量/%SO

含量/%燒失量

/%凝結(jié)時間

（min）抗壓強(qiáng)度

/ MPa抗折強(qiáng)度

/ MPa

初凝終凝3d28d3d28d

P.042.53.132.472.7317623525.043.64.98.0

粗骨料：試驗(yàn)用粗集料為碎石。碎石為5～16mm和16～25mm兩種粒級碎石摻配使用，摻配比例分別為40%、60%。摻配后的混合粗集料為5～25mm連續(xù)級配碎石。符合《建筑用卵石、碎石》（GB14685-2001）規(guī)定的Ⅱ類骨料。

（3）Ⅱ級粉煤灰：細(xì)度（0.045mm方孔篩篩余）14.6%，需水量比101%，燒失量4.07%，含水量0.3%，三氧化硫含量2.57%，氧化鈣含量5.23%，氯離子含量0.006%。

（4）聚羧酸高效減水劑：減水率25%，摻量為0.66%。

（5）細(xì)骨料：花崗巖機(jī)制砂，表觀密度2.68kg/m3，堆積密度1.45 kg/m3，細(xì)度模數(shù)為2.67，亞甲藍(lán)值MB值=1.0，石粉含量12.7%。

（6）聚丙烯纖維材料性能

表2 丙烯纖維材料性能

項(xiàng)目密度

/g/cm3直徑

/μm長度

/mm抗拉強(qiáng)度

/MPa彈性模量

/MPa斷裂伸長率熔點(diǎn)

/℃燃點(diǎn)

/℃

聚丙烯

纖維0.920～4015～20≥500≥385010～28%160～180580

3、配合比計算原則

（1）以降低水泥用量、減小收縮，滿足節(jié)能減排的要求。

（2）用水量盡量少，可降低水泥及膠凝材料用量；

（3）采用體積法計算粗、細(xì)骨料用量，應(yīng)按下列公式計算

4、實(shí)驗(yàn)方法

混凝土采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌合，攪拌時間為3min，高效減水劑采用后摻法。試件采用振動臺振動成型，時間為2min。

配制混凝土拌合物為高流動性混凝土，混凝土的流動性則用坍落度與坍落擴(kuò)展法測定?；炷琳尘鄱群捅Ｋ榷ㄐ缘挠^察描述。試驗(yàn)時將拌好的混凝土分三層裝入標(biāo)準(zhǔn)圓錐筒中，每層用搗棒沿螺旋方向在截面上由外向中心均勻插搗25次，插搗筒邊混凝土?xí)r，搗棒可以稍稍傾斜，插搗底層時，搗棒應(yīng)貫穿整個深度。插搗第二層和頂層時，搗棒應(yīng)插透本層至下一層表面。待裝滿刮平后，垂直提起塌落筒，量測筒高與落后混凝土試體最高點(diǎn)之間的高度差，即為該混凝土拌合物的塌落度值，拌合物向四周擴(kuò)展停止后的最大直徑即為擴(kuò)展度。

5、實(shí)驗(yàn)及分析

5.1聚丙烯纖維對低強(qiáng)度機(jī)制砂混凝土和易性的影響

取水灰比為0.6，計算配合比。用水量為170L，砂率為45%，粉體當(dāng)量總體積為170L，粉漿體當(dāng)量體積為340L，不同外加聚丙烯纖維下的配比如表4所示：

表3

組號聚丙烯纖維摻量/kg坍落度（mm）擴(kuò)展度（mm）描述

K10195450無泌水，整體坍落

K20.6200350崩坍，干稠

K30.8200400粘稠，整體坍落流動性好

K41210400粘稠，整體坍落

K51.2235460干稠，整體坍落

表4 混凝土配合比

組號聚丙烯纖維

摻量/kg水泥

/kg外加石粉

/kg漿體

體積/L粉體當(dāng)量

總體積/L粉漿體

當(dāng)量體積/L減水劑

/%

K10170134.82781703400.80

K20.6170134.82781703400.83

K30.8170134.82781703400.90

K41170134.82781703401.03

K51.2170134.82781703401.41

如表4所示，K1到K5組中，通過加入不同量的聚丙烯纖維來研究其對低強(qiáng)度機(jī)制砂混凝土和易性的影響，減水劑的量從0.80%到1.41%。從實(shí)驗(yàn)中看到，不同的聚丙烯纖維用量所表現(xiàn)出的混凝土和易性是不同的。雖然隨著纖維的加入混凝土的坍落度差別較小，但是其保水性和黏聚性相差很大。同時隨著加入聚丙烯纖維的不同存在一個最佳減水劑的問題，當(dāng)減水劑的加入量小于1%時，機(jī)制砂混凝土的和易性較差。所以，在實(shí)際工程運(yùn)用中建議添加聚丙烯纖維的機(jī)制砂混凝土的減水劑加入量大于1%.這一結(jié)論與俞家歡等人[3]的結(jié)論大致相符即如果外加劑含量小于1%，和易性極差，混凝土流動時間長.建議使用纖維時，添加劑的含量要大于1%。

5.2聚丙烯纖維對低強(qiáng)度機(jī)制砂混凝土強(qiáng)度的影響

表5 抗壓強(qiáng)度

組號28天強(qiáng)度56天強(qiáng)度

K125.0033.39

K224.6027.58

K322.8131.55

K424.0328.30

K523.6331.12

圖1 聚丙烯纖維對抗壓強(qiáng)度的影響

由表5知，從K1到K5，加入不同含量聚丙烯纖維的機(jī)制砂混凝土抗壓強(qiáng)度有緩慢的下降趨勢，由此說明聚丙烯纖維對混凝土的抗壓強(qiáng)度影響不是很大。但是，K4、K5相對于K2、K3來說28天和56天的抗壓強(qiáng)度有所提高。從而也說明了當(dāng)減水劑含量大于1%時，不僅提高了機(jī)制砂混凝土的和易性，而且對混凝土的強(qiáng)度影響也不大，從而也說明了最佳減水劑含量的問題。

6、結(jié)論