劉 文 李曉路

（寧夏大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院， 寧夏 銀川 750021）

聚丙烯纖維混凝土基本力學(xué)性能

劉 文 李曉路

（寧夏大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院， 寧夏 銀川 750021）

聚丙烯纖維是一種高強(qiáng)聚丙烯束狀單絲纖維，具有性價(jià)比高、抗裂性能優(yōu)良、分散性極佳等特點(diǎn)。針對(duì) C30混凝土強(qiáng)度等級(jí)，研究了聚丙烯纖維摻量為 0.4%、0.8%、1.2%，粉煤灰摻量為 10%、20%、30%情況下，混凝土試塊的抗壓和劈裂拉伸性能。試驗(yàn)結(jié)果表明，在摻入粉煤灰和聚丙烯纖維情況下，當(dāng)粉煤灰摻量為20%，聚丙烯纖維摻量為0.8%時(shí)，抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大值；對(duì)于劈裂拉伸強(qiáng)度，當(dāng)粉煤灰摻量為30%，聚丙烯纖維摻量為1.2%時(shí)，劈裂拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大值?？梢?，聚丙烯纖維對(duì)混凝土的抗壓強(qiáng)度和劈裂拉伸強(qiáng)度具有增強(qiáng)、增韌的效果。

粉煤灰；聚丙烯纖維；力學(xué)性能

在工程實(shí)際中，以混凝土結(jié)構(gòu)占主導(dǎo)地位，混凝土結(jié)構(gòu)由于內(nèi)外因素的作用不可避免地存在裂縫，而裂縫是混凝土結(jié)構(gòu)物承載能力、耐久性及防水性降低的主要原因。因此，抑制混凝土裂縫的開展具有重要意義。大量研究表明，在混凝土中摻入纖維可以有效地抑制裂縫的開展[1]、增加混凝土韌性、降低混凝土脆性，提高混凝土抗拉抗裂能力。纖維作為增韌增強(qiáng)材料已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于混凝土工程中[2]。

對(duì)于聚丙烯纖維，它具有能防止或減少裂縫、改善長期工作性能、提高變形能力和耐久性等優(yōu)點(diǎn)[3]，在素混凝土中加入聚丙烯纖維之后，有助于減少混凝土的泌水,并降低其在塑性狀態(tài)下的收縮率[4]，混凝土的抗壓性能、抗折性能、抗?jié)B性能都得到了很大程度的提高；另外在纖維混凝土中摻入粉煤灰，具有潤滑、抗腐蝕、致密等作用，這樣做既使廢物再利用，也大大提高了混凝土的抗?jié)B性。秦荷成[5]研究表明再生混凝土摻加聚丙烯纖維后可以提高混凝土的抗裂性能；李華明[6]對(duì)纖維混凝土的性能進(jìn)行了綜合分析,得出了纖維混凝土在物理力學(xué)性能上的優(yōu)勢(shì)。本文研究了聚丙烯纖維摻量為0.4%、0.8%、1.2%，粉煤灰摻量為10%、20%、30%情況下，對(duì)于混凝土試塊抗壓強(qiáng)度和劈裂拉伸強(qiáng)度的影響,希望能對(duì)以后的混凝土工程起到一定的借鑒和指導(dǎo)作用。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 試驗(yàn)原材料

圖1 聚丙烯纖維

試驗(yàn)所用水泥為寧夏賽馬廠生產(chǎn)的42.5R普通硅酸鹽水泥,水泥細(xì)度4.7%[7],外加劑為烏海成城交大建材有限公司生產(chǎn)的奈系高效能減水劑,減水效率為 25%,實(shí)驗(yàn)用水采用當(dāng)?shù)刈詠硭?天然粗骨料為寧夏銀川鎮(zhèn)北堡生產(chǎn)的人工碎石,粒徑為4.75～31.5mm 連續(xù)級(jí)配，天然細(xì)骨料采用寧夏鎮(zhèn)北堡的人工水洗中砂，滿足混凝土骨料級(jí)配要求，粉煤灰采用寧夏回族自治區(qū)銀川市西夏區(qū)熱電廠Ⅱ級(jí)粉煤灰，聚丙烯纖維采用河北廊坊保溫建材有限責(zé)任公司生產(chǎn)的纖維，如圖1，其基本力學(xué)指標(biāo)如表1所示。

表1 聚丙烯纖維基本力學(xué)指標(biāo)

1.2 試驗(yàn)內(nèi)容和方法：

本試驗(yàn)混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C30，水膠比采用 0.43，砂率為42%。粉煤灰摻量分別為10%，20%，30%；聚丙烯纖維摻量分別為0.4%，0.8%，1.2%。試件的尺寸是100mmx100mmx100mm，24h后拆模成型。在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下分別養(yǎng)護(hù)7d、28d后進(jìn)行試驗(yàn)。

試件養(yǎng)護(hù)7d、28d后，按GB/T50081—2002《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》[8]，進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)采用液壓式壓力試驗(yàn)機(jī)加載，直至試件破壞。

2 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析

表2 摻入粉煤灰混凝土試件的強(qiáng)度

表2數(shù)據(jù)顯示，混凝土的7d、28d抗壓強(qiáng)度隨著粉煤灰摻量的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，當(dāng)粉煤灰摻量達(dá)到 20%時(shí)，混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大；對(duì)于混凝土劈裂拉伸強(qiáng)度，隨著粉煤灰摻量的增加呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)。

表3 摻入聚丙烯纖維混凝土試件的強(qiáng)度

表3數(shù)據(jù)顯示，在混凝土中摻入聚丙烯纖維時(shí)，混凝土7d、28d抗壓強(qiáng)度隨著聚丙烯纖維摻量的增加，呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)；對(duì)于混凝土 28d劈裂拉伸強(qiáng)度，同樣呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。

表4摻入粉煤灰和聚丙烯纖維混凝土試件的強(qiáng)度

圖2 7d抗壓強(qiáng)度

圖4 28d抗壓強(qiáng)度

根據(jù)表4及圖2-4可知，對(duì)于混凝土抗壓強(qiáng)度，在粉煤灰量不變的情況下，聚丙烯纖維從0.4%、0.8%、1.2%變化時(shí)，混凝土抗壓強(qiáng)度逐漸提高，并且在粉煤灰摻量從10%、20%、30%逐漸增加時(shí)，混凝土抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。當(dāng)粉煤灰摻量為20%，聚丙烯纖維摻量為0.8%時(shí)，混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大值；對(duì)于劈裂拉伸強(qiáng)度，當(dāng)粉煤灰摻量為30%，聚丙烯纖維摻量為1.2%時(shí)，混凝土劈裂拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大值。

3 結(jié)論

（1）在摻入粉煤灰的情況下，摻入量為20%較為適宜，混凝土試件7d、28d抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大；摻入量為10%時(shí)，其劈裂拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大。

（2）在摻入聚丙烯纖維的情況下，纖維的摻入量不宜較大，在聚丙烯纖維摻量為0.8%時(shí)，混凝土7d、28d抗壓強(qiáng)度和劈裂拉伸強(qiáng)度均達(dá)到最大；

（3）在同時(shí)摻入粉煤灰和聚丙烯纖維情況下，當(dāng)粉煤灰摻量為20%，聚丙烯纖維摻量為0.8%時(shí)，抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大值；對(duì)于劈裂拉伸強(qiáng)度，當(dāng)粉煤灰摻量為30%，聚丙烯纖維摻量為1.2%時(shí)，劈裂拉伸強(qiáng)度達(dá)到最大值。

[1]薛偉辰,姚武. 先進(jìn)纖維混凝土試驗(yàn)·理論·實(shí)踐[M],上海,同濟(jì)大學(xué)出版社,2004.

[2]李學(xué)英,馬新偉,韓兆祥,等. 聚丙烯纖維混凝土的工作性與力學(xué)性能[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào).31（5）：9-12.

[3]祝云華. 聚丙烯纖維對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響[J].水運(yùn)工程，2011，453(5)：63-66.

[4]莊惠平,楊明,李艷麗. 聚丙烯纖維混凝土力學(xué)性能分析及在工程中的應(yīng)用[A];第14屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第二冊(cè)）[C];2005年

[5]秦荷成.聚丙烯纖維對(duì)再生混凝土早期抗裂性能影響的試驗(yàn)研究[J].廣西水利水電，2013，(3)：9-11.

[6]李華明. 聚丙烯纖維混凝土性能研究及其在隧道工程中的應(yīng)用[D].西南交通大學(xué)橋梁與遂道工程，2002.

[7]李曉路，金寶宏，姚宇峰，等. 玄武巖纖維再生混凝土的基本力學(xué)性能[J].河北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2017，37(3):225-230.

[8]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn). 普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)(GB/T50081–2002)[S]. 北京:中國建筑工業(yè)出版社，2003.

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