姜 健，朱 巍

(1.浙江建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江杭州311231;2.浙江水利水電學(xué)院，浙江 杭州310018)

自我強(qiáng)化混凝土，也稱之為自密實混凝土，其拌合物具有較高流動性，較好均質(zhì)性，能密實地填充模板，不需附加震動;其硬化后具有較好的強(qiáng)度、較小的收縮、良好的耐久性。由于自密實再生混凝土具有能保證混凝土良好地密實;不需振搗，可大幅提高施工效率;可提高施工環(huán)境和施工安全性能改善混凝土表面質(zhì)量，減少蜂窩、麻面等問題的出現(xiàn);有較好的抗?jié)B性能，可減少防水造價成本等優(yōu)點，因此，目前被廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)中。尤其在隧道、橋梁等工程中，對于混凝土防水處理要求較高，隧道的滲漏水會對隧道襯砌及內(nèi)部各種附屬設(shè)施如通風(fēng)、照明等設(shè)備帶來影響［1］;橋面防水不理想會造成橋面受損，行車環(huán)境惡化，做好此類工程的防水處理已成為評判工程整體施工質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。

再生混凝土是利用建筑固體廢棄物破碎成粗、細(xì)骨料，拌制而成的混凝土，是一種環(huán)保型建筑材料，其研究、推廣和應(yīng)用具有一定的經(jīng)濟(jì)價值和社會價值。但是目前的再生混凝土以研究普通混凝土性能為主，對再生混凝土應(yīng)用于自密實混凝土上研究較少。本試驗通過摻加聚丙烯纖維，制作自密實再生混凝土試件，檢測其抗?jié)B性能，分析聚丙烯纖維對自密實再生混凝土抗?jié)B性能的影響。

1 原材料與試驗方法

1.1 原材料

(1)聚丙烯纖維:化學(xué)成分指標(biāo)見表1。(2)固化劑(水泥):固化劑選擇為32.5級的普通硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥。(3)天然粗骨料(碎石):粗骨料選擇碎石，表觀密度2.70g/cm3，堆積密度1480kg/m3，空隙率42.54%，級配合格。(4)再生粗骨料:選用大顆塊破碎混凝土，經(jīng)破碎、篩分而成，粒徑5mm～25mm。(5)細(xì)骨料(砂):細(xì)集料選擇河砂，表觀密度2.55g/cm3，堆積密度1560kg/m3，空隙率38.2% ，級配合格，細(xì)度模數(shù)3.35。(6)水:采用自來水或清潔的江河水。(7)外加劑:聚丙烯纖維的使用必須和減水劑配合使用，本試驗選用液態(tài)高效減水劑。

表1 聚丙烯纖維化學(xué)成分指標(biāo)

1.2 試件制備

試驗采用上口直徑為175mm，下口直徑為185mm，高150mm圓臺形試件，一組6個試件［2］。試件制備步驟如下:

(1)根據(jù)試驗所需，稱量水泥、砂、石子、聚丙烯纖維、水及減水劑的用量，對原材料過篩，檢查其指標(biāo)是否符合相應(yīng)的技術(shù)要求。砂要求為干砂，碎石要求為干燥的石子，若為濕砂、濕石子需要換測出相對應(yīng)的含水量，并在配合比中減去相應(yīng)的用水量。

(2)將砂和石子放入攪拌機(jī)中進(jìn)行混合，具體攪拌時間和轉(zhuǎn)速根據(jù)混合物的重量確定;將水泥和聚丙烯纖維進(jìn)行混合后，倒入攪拌機(jī)中與砂石進(jìn)行混合;將減水劑倒入水中拌合后，倒入攪拌機(jī)中與拌合物進(jìn)行混合。

(3)將混凝土拌合物一次裝入試模，裝料時應(yīng)用抹刀沿各試模壁插搗，并使混凝土拌合物高出試模口;將試模固定在振動臺上，振動時試模不得有任何跳動，振動應(yīng)持續(xù)到表面出漿為止;不得過振［3］。

(4)將試模放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱(室)內(nèi)養(yǎng)護(hù)到規(guī)定齡期后拆模。

1.3 試驗方法

對于密實度較好的自密實再生混凝土而言，其滲透性不宜用滲透系數(shù)表示，一般應(yīng)用抗?jié)B標(biāo)號(即滲透壓力)表示，它表示混凝土在某一壓力作用下是不滲透的［4］。按照《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》(GBJ82-85)規(guī)定的抗?jié)B標(biāo)號法進(jìn)行試驗，測試件抗?jié)B標(biāo)號。

2 試驗結(jié)果及分析

2.1 試驗?zāi)康?/h3>

本試驗主要研究聚丙烯纖維摻量對自密實再生混凝土抗?jié)B性的影響;同時，由于影響自密實再生混凝土抗?jié)B性的主要因素是水灰比、聚丙烯纖維摻量和再生粗骨料取代率，通過正交設(shè)計方法，確定影響自密實再生混凝土抗?jié)B性的主要因素，指導(dǎo)工程實踐。

2.2 聚丙烯纖維摻量的影響

聚丙烯纖維的摻量一般有內(nèi)摻法和外摻法2種，本試驗采用外摻法，即在水泥用量不變的前提下?lián)饺脒m量聚丙烯纖維，用此法拌制的混凝土強(qiáng)度較高，一般聚丙烯纖維摻量是水泥用量的5% ～10%［5］。根據(jù)聚丙烯纖維摻量分別是水泥用量0、3%、5%、7%、10%制作5組試件，每組試件6個，測試結(jié)果及分析見表2、圖 1。

表2 不同聚丙烯纖維摻量下的數(shù)據(jù)結(jié)果

圖1 抗?jié)B標(biāo)號分析圖

由圖2可知，第1組未摻聚丙烯纖維，抗?jié)B標(biāo)號僅為P8，而摻了聚丙烯纖維后，抗?jié)B標(biāo)號為P13，可見聚丙烯纖維的摻入對提高自密實再生混凝土的抗?jié)B性能影響較大。同時，在聚丙烯纖維摻量在水泥用量的10%以內(nèi)時，自密實再生混凝土的抗?jié)B標(biāo)號隨著聚丙烯纖維摻量的增加而提高。

2.3 影響因素主次分析

2.3.1 試驗因素和水平設(shè)置 試驗因素和水平設(shè)置見表3。

表3 試驗因素和水平設(shè)置表

2.3.2 試驗方案

從試驗因素和水平設(shè)置可知本試驗為3因素3水平的正交試驗，選用Ln(3m)正交表，試驗有聚丙烯纖維摻量、水灰比、再生粗骨料取代率等3個因素，不考慮此3因素間的相互作用，所以選用L9(34)正交表安排試驗［6］。試驗方案如表4。

表4 試驗方案表

2.4 數(shù)據(jù)分析及處理

表5 數(shù)據(jù)分析處理表

2.5 因素主次順序及確定優(yōu)方案

從表5可知，RA＞RB＞RC，因此因素主次順序為A(聚丙烯纖維摻量)，B(水灰比)，C(再生粗骨料取代率)。A 列因素:K3＞K2＞K1，B 列因素:K1＞K2＞K3，C 列因素:K1＞K3＞K2，所以優(yōu)方案為:A3B1C1，即聚丙烯纖維摻量為水泥用量10%，水灰比0.5，再生粗骨料取代率30%。

2.6 趨勢圖

3 結(jié)論

(1)摻入聚丙烯纖維，在水灰比不變的前提下，可以提高自密實再生混凝土的抗?jié)B性能，在聚丙烯纖維摻量不超過10%的情況下，自密實再生混凝土的抗?jié)B性隨聚丙烯纖維摻量的增加而提高，最佳聚丙烯纖維摻量在7%～10%之間。

(2)水灰比對自密實再生混凝土抗?jié)B性能影響較大，水灰比越大，自密實再生混凝土抗?jié)B性能越差，反之亦然。

(3)再生粗骨料取代率對自密實再生混凝土抗?jié)B性能影響較大，取代率越大，自密實再生混凝土抗?jié)B性能越差，反之亦然。

(4)在不摻防水劑的情況下，影響自密實再生混凝土抗?jié)B性能的最主要因素是聚丙烯纖維摻量，隨聚丙烯纖維摻量的增加而提高，且影響較大;水灰比、再生粗骨料取代率對自密實再生混凝土抗?jié)B性能的影響次之。

(5)通過正交設(shè)計對自密實再生混凝土抗?jié)B性能主要影響因素進(jìn)行分析是可行的。

［1］ 陳月順，曾三海，李厚祥，趙正奇，劉在姣.隧道自密實再生混凝土抗?jié)B性試驗研究［J］.新型建筑材料.2005.5.

［2］ GB/T50082-2009，普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法［S］.

［3］ GB/T50081-2002，普通混凝土力學(xué)性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［4］ 金偉良，趙羽習(xí).混凝土結(jié)構(gòu)耐久性［M］.北京:科學(xué)出版社.2002.

［5］ 張映斌，謝晨光.淺談聚丙烯纖維在混凝土施工中的應(yīng)用［J］.中國高新技術(shù)企業(yè).2008.11.

［6］ 李云雁，胡傳榮.試驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2005.