周正為

大連港口設(shè)計研究院有限公司 遼寧大連 116001

目前，國內(nèi)外鋼纖維再生混凝土的研究很少，基本處于空白。再生混凝土由于其骨料表面經(jīng)過粉碎作用附著大量水泥漿體，吸水性遠(yuǎn)大于普通混凝土，配置出的試件水灰比較大，抗壓強(qiáng)度，抗折強(qiáng)度，干縮和徐變等性能都低于普通混凝土，所以再生混凝土一般來說適用于等級較低的中低強(qiáng)度混凝土。而現(xiàn)實生活中對混凝土的性能要求越來越高，簡單的用再生骨料取代天然骨料的方法已經(jīng)落伍，要想配置滿足規(guī)范要求的再生混凝土，就必須采取必要的措施。而鋼纖維的加入正好大幅度提高了混凝土的各方面性能，同時由于再生骨料的存在，在滿足強(qiáng)度要求的前提下，可以大大降低成本，有利于實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1 鋼纖維混凝土性能研究

鋼纖維混凝土經(jīng)過短短十幾年的發(fā)展，已經(jīng)取得了很大進(jìn)展，證明它有極大的生命力，但也有一些問題有待進(jìn)一步研究解決：

1.1 纖維增強(qiáng)機(jī)理尚不夠完善

目前一般采用的由羅繆弟和巴特森提出的纖維間距學(xué)說和以斯威梅等人提出的混合物法則都欠完善。至今對此仍有較大爭論。鋼纖維混凝土是以少量的延性材料混入脆性基體中組成的復(fù)合材料。與玻璃鋼增強(qiáng)機(jī)理和連續(xù)配筋的鋼筋混凝土有很大不同。復(fù)合材料中鋼纖維數(shù)量很少，又是不連續(xù)隨機(jī)分布的，纖維的粘結(jié)性能千差萬別，這些都給理論分析帶來困難。

1.2 鋼纖維和基體的粘結(jié)強(qiáng)度不夠

這是影響復(fù)合材料性能的進(jìn)一步提高的重要原因。在進(jìn)行鋼纖維混凝土試驗時，往往是纖維被拔出而不是被拉斷，纖維的增強(qiáng)效果并未完全發(fā)揮。因此必須進(jìn)一步改善和提高纖維與基體的粘結(jié)強(qiáng)度，才能顯著地改善復(fù)合材料的性能[1]。

1.3 鋼纖維混凝土的拌和，振搗，成型比較困難

雖然目前已有不少成功的經(jīng)驗，但在實際應(yīng)用時，仍會碰到不少困難。

1.4 纖維價格太高

這是影響鋼纖維混凝土推廣應(yīng)用的主要障礙。因此改進(jìn)鋼纖維生產(chǎn)方式，提高產(chǎn)量，降低成本，是發(fā)展和推廣鋼纖維混凝土必須解決的關(guān)鍵問題。

2 再生混凝土性能研究

通過大量實驗研究表明，再生混凝土的基本性能如下：

（1）再生混凝土外層由于包裹砂漿，孔隙率比較低。經(jīng)實驗研究證明，中低強(qiáng)度混凝土中用再生骨料取代粗骨料強(qiáng)度損失很小。再生混凝土和普通混凝土的強(qiáng)度差值隨期齡增加而減小。

（2）再生骨料抗折強(qiáng)度較普通混凝土強(qiáng)度低，但滿足工程需要（4-6Mpa），抗折強(qiáng)度隨水灰比增加而增加。水泥用量少會導(dǎo)致抗折強(qiáng)度降低[2]。

（3）再生混凝土的彈性模量為基體混凝土的70%-80%，表現(xiàn)為受力時韌性增大，具有良好的抗震抵抗力和抵抗運動荷載的能力。彈性模量隨再生骨料取代率的增大而減小，而極限應(yīng)變隨取代率的增大而緩慢增大。再生混凝土較普通混凝土徐變增大40%-80%，在拌合時需要加入粉煤灰和適量外加劑。

（4）再生混凝土較普通混凝土抗?jié)B性差，需要降低水灰比和碾壓作用來控制。抗磨性隨原生混凝土的提高而提高，隨骨料尺寸的減小而明顯降低。吸水性很大，一般用水量要多出5%，在配合比設(shè)計時要加入減水劑。

綜上所述，再生混凝土具有良好的延性，鋼纖維的加入剛好可以彌補(bǔ)再生混凝土強(qiáng)度上的缺陷，而且再生骨料其表面粗糙且不規(guī)則，有利于與鋼纖維之間產(chǎn)生較大的摩擦力和機(jī)械咬合力，在受力的過程中能在一定程度上阻止鋼纖維的拔出，如果再加以適當(dāng)?shù)哪雺鹤饔?，進(jìn)一步提高鋼纖維和骨料之間的相互作用，那么，再生混凝土完全有可能具有比普通混凝土更加優(yōu)越的性能。

3 結(jié)語

國內(nèi)外研究表明混凝土的受壓破壞與受拉破壞均源自材料內(nèi)部的先天缺陷處發(fā)生裂紋擴(kuò)展，因此這是再生混凝土抗拉強(qiáng)度要低于天然混凝土的主要原因。纖維間距理論認(rèn)為要想增強(qiáng)餛凝土(尤其是再生混凝土)這樣本身帶有缺陷的脆性材料的抗拉強(qiáng)度，必須盡可能地減小缺陷的尺寸，提高韌性，降低裂縫尖端的應(yīng)力強(qiáng)場強(qiáng)度因子。一般可以通過提高鋼纖維體積率減小缺陷尺寸，在體積率為1．5%-2．0%時，鋼纖維對再生混凝土的增強(qiáng)效果則要明顯高于天然混凝土。而其他減小再生骨料內(nèi)部缺陷的方法還需要繼續(xù)研究。

鋼纖維再生混凝土的尺寸效應(yīng)在國內(nèi)外研究很少，目前的成果表明，試件尺寸越小，試件端面與試驗機(jī)墊板之間的摩擦對鋼纖維混凝土抗壓強(qiáng)度的影響越大，同時由于鋼纖維的邊壁效應(yīng)，使邊壁的約束作用隨尺寸的減小而提高。鋼纖維再生混凝土和普通鋼纖維混凝土的尺寸效應(yīng)系數(shù)大致相等，具體關(guān)系還有待于進(jìn)一步驗證[3]。

由于鋼纖維的成本較高，通過提高鋼纖維體積率來增強(qiáng)再生混凝土抗拉強(qiáng)度的方法顯然不符合經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。而且雖然鋼纖維的加入使再生混凝土內(nèi)部受力更均勻，但混凝土的最終破壞往往使由于硬化水泥漿與骨料界面的破壞，因此鋼纖維再生混凝土斷裂韌度整體上要低于天然鋼纖維混凝土。碾壓作用可以極大提高再生骨料的密實度，增加纖維與骨料之間的咬合，通過高效減水劑的引入，從而達(dá)到提高整體性能的目的。本論文的研究特色和創(chuàng)新之處在于對鋼纖維再生混凝土進(jìn)行碾壓作用，對碾壓后的混凝土斷裂性能進(jìn)行分析，同時總結(jié)其尺寸效應(yīng)變化規(guī)律。如果能得到提高鋼纖維再生混凝土斷裂性能的途徑，本論文將具有一定的應(yīng)用價值。