楊航，邵春華

（1.安徽省交通規(guī)劃設(shè)計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088；2.中公高科養(yǎng)護(hù)科技股份有限公司，北京 100000）

PVA纖維增強(qiáng)CL15陶?；炷亮W(xué)性能試驗(yàn)研究

楊航1，邵春華2

（1.安徽省交通規(guī)劃設(shè)計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088；2.中公高科養(yǎng)護(hù)科技股份有限公司，北京 100000）

在CL15陶?；炷粱A(chǔ)上，分析0%、10%、20%、30%和40%五種粉煤灰摻量，0kg/m3、0.5kg/m3、1kg/m3、1.5kg/m3、2kg/m3五種PVA纖維摻量對陶?；炷量箟簭?qiáng)度和抗彎拉強(qiáng)度的影響。試驗(yàn)結(jié)果分析，陶粒混凝土隨著粉煤灰摻量的增加，陶?；炷翉?qiáng)度先增大后減小，陶?；炷林蟹勖夯业淖顑?yōu)摻量為20%，不宜超過40%。PVA纖維可以有效提高陶?；炷恋牧W(xué)性能，尤其是抗彎拉強(qiáng)度。但是纖維摻量過大也會大幅降低陶?；炷翉?qiáng)度，甚至低于設(shè)計要求，纖維的建議摻量為1.0～1.5kg/m3。

PVA纖維；力學(xué)性能；陶?；炷粒环勖夯?/p>

1 概述

與普通水泥混凝土相比，陶?；炷翐碛休p質(zhì)、高強(qiáng)、抗震、保溫隔熱、吸音等良好的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于綠色建筑領(lǐng)域。但是，脆性、抗裂不足仍是水泥基陶?；炷恋耐ú?，嚴(yán)重阻礙了陶?；炷猎诰G色建筑領(lǐng)域的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。纖維的摻入形成了纖維與水泥基的網(wǎng)狀空間結(jié)構(gòu)，提高了陶?；炷恋目沽研院腿犴g性。本文研究了粉煤灰、PVA纖維的摻入及摻量對陶粒混凝土力學(xué)性能的影響，分析PVA纖維增強(qiáng)陶?；炷恋牧W(xué)性能。

2 試驗(yàn)原材料與配合比設(shè)計

2.1 原材料

2.1.1 水泥

水泥選用安徽省海螺牌P.O.42.5#水泥。

2.1.2 粉煤灰

試驗(yàn)選用合肥市場供應(yīng)的Ⅰ級粉煤灰。

2.1.3 陶粒

陶粒采用江蘇生產(chǎn)的0～5mm、10～20mm圓球型泥質(zhì)陶粒，輕質(zhì)、環(huán)保，堆積密度565，kg/m3，屬于600級。

2.1.4 砂

采用六安地區(qū)淠河生產(chǎn)的天然河砂，屬于中砂，細(xì)度模數(shù)2.6，堆積密度為1400kg/m3。

2.1.5 纖維

纖維采用安徽皖維集團(tuán)生產(chǎn)的聚乙烯醇(PVA)纖維，單絲直徑12～30μm，纖維長度12mm。

2.1.6 減水劑

減水劑采用混凝土高性能減水劑，減水率為23%，摻量為水泥質(zhì)量的1.1%～1.3%。

2.2 配合比設(shè)計

試驗(yàn)依據(jù)JGJ51規(guī)范按松散體積法進(jìn)行LC15陶?；炷僚浜媳仍O(shè)計，具體步驟如下。

2.2.1 計算試配強(qiáng)度fcu,0

混凝土試配強(qiáng)度應(yīng)按下式確定：

按照J(rèn)GJ51規(guī)程選取在設(shè)計時σ=4MPa，計算得出LC15陶?；炷猎嚺鋸?qiáng)度不小于21.58MPa。

2.2.2 選取水泥用量mc

根據(jù)試配強(qiáng)度和水泥強(qiáng)度等級選取水泥用量mc。按照J(rèn)GJ51規(guī)程表5.2.1要求，最小水泥用量為280kg/m3的要求。最終以280kg/m3為基準(zhǔn)，選取與之相差10%的相鄰2個水泥用量進(jìn)行試配。

2.2.3 選取用水量

依據(jù)試驗(yàn)對工作性能的要求和水灰比的大小選取用水量。按照J(rèn)GJ51規(guī)程表5.2.2和表5.2.3要求，最大水灰比要求0.5。

2.2.4 選取松散體積砂率

根據(jù)混凝土用途選取松散體積砂率。按照J(rèn)GJ51規(guī)程表5.2.4要求，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取松散體積砂率為40%。

2.2.5 計算粗細(xì)骨料用量

根據(jù)粗細(xì)骨料的類型選用粗細(xì)骨料總體積，并按下列公式計算每立方米混凝土的粗細(xì)骨料用量。

根據(jù)圓球型泥質(zhì)陶粒骨料類型和普通砂，按照J(rèn)GJ51規(guī)程表 5.2.5要求選用粗細(xì)骨料總體積為1.25m3，計算每立方米混凝土的粗細(xì)骨料用量。

最終本試驗(yàn)共進(jìn)行了3組陶?；炷恋呐浜媳仍O(shè)計及強(qiáng)度試驗(yàn)，如表1所示。

綜合考慮成本與設(shè)計要求，選定水膠比0.5的配合比進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 粉煤灰摻量對陶?；炷亮W(xué)性能的影響分析

粉煤灰中含有大量SiO2和Al2O3成分，形成大量玻璃體微顆粒，在混凝土中摻入一定量的粉煤灰可以明顯改善陶?；炷恋墓ぷ骱鸵仔?，且發(fā)生火山灰反應(yīng)，提高混凝土后期強(qiáng)度。文中粉煤灰摻量為0、10%、20%、30%和40%時陶?；炷恋目箟簭?qiáng)度和抗彎拉強(qiáng)度，以選擇最優(yōu)的粉煤灰摻量。試驗(yàn)結(jié)果如表2和圖1所示。

不同粉煤灰摻量的陶?；炷亮W(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果 表2

圖1 陶?；炷亮W(xué)性能隨粉煤灰摻量的變化圖

隨著粉煤灰摻量的增加，陶?；炷翉?qiáng)度呈先增加后減小的變化趨勢。當(dāng)摻量為20%時混凝土強(qiáng)度達(dá)到最大24.0MPa。粉煤灰顆粒較水泥小，能很好的填補(bǔ)水泥間的空隙，優(yōu)化膠凝材料級配，并且其特有的“火山灰效應(yīng)”使得水化后的基體更加緊密，因此混凝土的強(qiáng)度增加。但是粉煤灰摻量過大，水泥水化凝膠就少，混凝土強(qiáng)度又呈逐漸降低的趨勢。

3.2 纖維摻量對陶?；炷亮W(xué)性能的影響分析

文中在0.5水膠比、288kg/m3水泥用量和72kg/m3粉煤灰摻量基礎(chǔ)上，研究纖維摻量 0kg/m3、0.5kg/m3、1kg/m3、1.5kg/m3、2kg/m3對陶粒混凝土抗壓強(qiáng)度和抗彎拉強(qiáng)度的影響。試驗(yàn)結(jié)果圖2所示。

圖2 陶粒混凝土力學(xué)性能隨PVA摻量的變化圖

隨著纖維摻量的增加，陶粒混凝土的抗壓強(qiáng)度先增加后減小，當(dāng)摻量小于1.0kg/m3時，纖維在混凝土中有效的束縛住陶粒，防止陶粒上浮，同時填補(bǔ)了一些空隙，因此強(qiáng)度上升。但是過多的纖維纖維不僅不容易分散，而且會把部分空氣帶入混凝土中，減小基體粘結(jié)力，混凝土抗壓強(qiáng)度呈急劇大幅降低的趨勢。

隨著纖維摻量的增加，陶粒混凝土的抗彎拉強(qiáng)度呈逐漸增加的趨勢，壓折比逐漸減小，混凝土柔性增大，抗裂性能增強(qiáng)。

4 結(jié)論

①隨著粉煤灰摻量的增加，陶?；炷翉?qiáng)度先增大后減小，陶?；炷林蟹勖夯业淖顑?yōu)摻量為20%，不宜超過40%。

②PVA纖維可以有效提高陶粒混凝土的力學(xué)性能，尤其是抗彎拉強(qiáng)度。但是纖維摻量過大也會大幅降低陶?；炷翉?qiáng)度，甚至低于設(shè)計要求，纖維的建議摻量為1.0～1.5kg/m3。

綜合以上，合理的粉煤灰、PVA摻量，可以有效提高陶?；炷恋牧W(xué)性能，但是過量的粉煤灰、PVA摻量同樣會導(dǎo)致陶?；炷亮W(xué)性能的急劇降低。因此，本文為工程師們直接進(jìn)行陶?；炷猎O(shè)計提供了粉煤灰、PVA摻量的參考值，實(shí)際工程應(yīng)以試驗(yàn)為準(zhǔn)。

[1]JGJ51-2002，輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程[S]..

[2]GBT17431.1-2010，輕集料及其試驗(yàn)方法第1部分：輕集料[S].

[3]童偉光，黃錦恒，許松宜.纖維摻量對聚丙烯粗纖維陶?；炷亮W(xué)性能的影響[J].廣西科技大學(xué)學(xué)報，2014(6)：17-20.

[4]杭美艷，曲樹強(qiáng)，張冰.粉煤灰陶粒高性能輕骨料混凝土試驗(yàn)研究[J].混凝土與水泥制品，2012(9)：14-17.

TU528.572

A

1007-7359（2016）06-0168-02

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.06.065

楊航（1983-），男，廣西來賓人，畢業(yè)于長沙理工大學(xué)，碩士，工程師。