柴寵舂,徐國孝,柴炳烽

(1.浙江建科新材料開發(fā)有限公司, 浙江 杭州 310012;2.浙江省建筑科學(xué)設(shè)計(jì)研究院有限公司,浙江 杭州 310012；3.杭州富陽建筑工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司,浙江 杭州 311400)

高延性混凝土是由膠凝材料、集料、外加劑和合成纖維等原材料組成,按一定比例加水?dāng)嚢琛⒊尚椭?具有高強(qiáng)度、高延性、高韌性和高耐損傷能力的特種混凝土[1]。其變形能力可達(dá)普通混凝土的200倍,也被稱為“可彎曲混凝土”。采用該材料加固墻體面層,可以節(jié)約成本且施工方便,是目前市場(chǎng)上比較前沿的加固材料之一。目前，西安建筑大學(xué)鄧明科教授及其團(tuán)隊(duì)已成功研制出具有可彎曲性能的高延性混凝土,并首創(chuàng)用于砌體房屋抗震加固,顯著提高了房屋的抗震性能,可抵抗9度及以上地震。

本項(xiàng)目以合成纖維為增韌材料,通過摻入不同的合成纖維(聚乙烯醇纖維、聚丙烯纖維),經(jīng)過大量對(duì)比試驗(yàn),以陜西省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)《高延性混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程(DBJ61/T 112—2016)》為參考[2],結(jié)合其他因素,成功制備出加固用高延性混凝土材料。

1 試驗(yàn)用原材料

1)水泥：采用PO42.5水泥作為主要膠凝材料,其物理性能見表1。

表1 普通硅酸鹽水泥物理性能

2)砂：一般高延性混凝土中不用粗骨料,本試驗(yàn)采用建德產(chǎn)石英砂,其性能見表2。

表2 石英砂的性能指標(biāo)

3)粉煤灰：紹興某電廠Ⅱ級(jí)粉煤灰。

4)纖維：K-Ⅱ聚乙烯醇纖維和聚丙烯纖維。

5)減水劑：蘇州某品牌聚羧酸減水劑。

2 配比設(shè)計(jì)及試驗(yàn)

2.1 配比設(shè)計(jì)

根據(jù)陜西省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)《高延性混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程(DBJ61/T 112—2016)》相關(guān)性能要求,以抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、等效彎曲韌性和等效彎曲強(qiáng)度作為高延性混凝土的技術(shù)指標(biāo)。本文重點(diǎn)研究了聚乙烯醇纖維和聚丙烯纖維,以及粉煤灰摻量的變化對(duì)高延性混凝土各項(xiàng)性能的影響。

根據(jù)相關(guān)資料,控制砂膠比在0.8以下,固定砂子用量(記作A),以水泥(B)、粉煤灰(C)、聚乙烯醇纖維(D)、聚丙烯纖維(E)為研究對(duì)象,選取具有代表性的配合比,見表3。

表3 高延性混凝土配合比設(shè)計(jì)

2.2 試驗(yàn)方法

高延性混凝土應(yīng)采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌,攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速不宜小于45 r/min。

試驗(yàn)時(shí),先加入全部的水和外加劑,邊攪拌邊加入骨料、水泥、礦物摻合料等。攪拌3 min待拌合物攪拌均勻后加入纖維,使纖維均勻分散且無聚團(tuán)后停止攪拌。當(dāng)纖維體積率超過1.5%時(shí),應(yīng)適當(dāng)提高攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速和延長(zhǎng)攪拌時(shí)間。按照陜西省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)《高延性混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程(DBJ61/T 112—2016)》相關(guān)要求,成型養(yǎng)護(hù)后進(jìn)行各項(xiàng)性能測(cè)試,本試驗(yàn)抗拉韌性試件尺寸取40 mm×40 mm×160 mm,抗壓試件尺寸為100 mm×100 mm×100 mm。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

由表4～6可知,在滿足拌合物設(shè)計(jì)和施工要求的同時(shí),纖維摻量在1.4%～2%，粉煤灰摻量在8%～12%時(shí),均符合陜西省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)《高延性混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程(DBJ61/T 112—2016)》規(guī)范要求,而聚乙烯醇纖維對(duì)高延性混凝土韌性的改善優(yōu)于聚丙烯纖維。纖維對(duì)高延性混凝土的韌性影響較大,適量的粉煤灰也能增強(qiáng)高延性混凝土的韌性,但過多的粉煤灰會(huì)影響高延性混凝土的抗壓強(qiáng)度。結(jié)合以上情況,擬定高延性混凝土的配比見表7。

表4 不同聚乙烯醇纖維摻量性能試驗(yàn)結(jié)果

表5 不同聚丙烯纖維摻量性能試驗(yàn)結(jié)果

表6 不同粉煤灰摻量性能指標(biāo)

表7 高延性混凝土配比 kg

3 試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)陜西省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)《高延性混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程(DBJ61/T 112—2016)》技術(shù)要求及試驗(yàn)方法,對(duì)高延性混凝土材料進(jìn)行試驗(yàn),其拌合物的和易性好,不泌水,纖維不聚團(tuán),力學(xué)性能也符合要求。見表8。

表8 LD高延性混凝土材料試驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié) 語

本項(xiàng)目研制的高延性混凝土材料,各項(xiàng)性能指標(biāo)均符合陜西省工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)《高延性混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程(DBJ61/T 112—2016)》要求,同時(shí),在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)有下列因素影響高延性混凝土的性能：

1)纖維摻量不宜過多,通常在1.5%～2%范圍內(nèi)比較恰當(dāng)。當(dāng)摻量超過2.5%,纖維會(huì)出現(xiàn)明顯聚團(tuán)。

2)選用K-Ⅱ聚乙烯醇纖維對(duì)高延性混凝土的性能影響更佳。

3)摻入一定量的粉煤灰可以提高高延性混凝土的韌性。

4)在保證高延性混凝土強(qiáng)度的同時(shí), 為提高高延性混凝土的拉伸應(yīng)變,水膠比應(yīng)控制較低,所以要選用聚羧酸高效減水劑,其摻量在1%左右。