基于PVA 纖維混凝土抗壓和劈拉強度的研究

胡海彥，張 濤

（黃河水利職業(yè)技術學院，河南 開封 475004）

0 引言

目前，混凝土材料的開裂已成為工程界十分關注的熱點和難點問題。 隨著混凝土強度的提高，混凝土結構開裂問題越來越明顯。 從產生機理來看，混凝土的裂縫主要分為兩大類：一類是由荷載作用引起的荷載裂縫，一類是由混凝土自身體積變形引起的裂縫。 其中，混凝土自身體積引起的裂縫占全部裂縫的80%。 預防混凝土裂縫的最簡單、有效、易行的辦法是摻纖維。 但是，摻入纖維后混凝土的抗壓和劈裂抗拉強度會有改變。 筆者在錦屏二級水電站引水隧洞實驗室進行了混凝土的劈裂抗拉和抗壓強度試驗，對這方面進行了一些研究。

1 混凝土試驗研究

1.1 原材料與配合比

本試驗所用的PVA 纖維是由泰安同伴纖維有限公司生產的“同伴”PVA 微纖維，具體性質如表1所示。

表1 同伴PVA 纖維的基本性質Table 1 PVA fiber basic property

試驗所用水泥為四川涼山彝族自治州乃托水泥有限公司生產的 “乃托”P·O42.5 普通硅酸鹽水泥，所用粉煤灰為貴州名川粉煤灰有限公司生產的“名川”煤灰，所用減水劑為北京冶建特種材料有限公司生產的JG-2H 型緩凝高效減水劑，所用細、粗集料為中國水利水電第七工程局有限公司錦屏二級東端模薩溝砂石加工系統(tǒng)生產的人工沙和人工碎石，所用水為成都郫縣生活飲用水。

試驗采用的混凝土配合比為：人工碎石比例取50∶50（二級配），按石子選定的比例，JG-2H 型緩凝高效減水劑摻量為0.60%,固定粉煤灰摻量F=20%，固定水膠比W/C=0.40，用水量為148 kg/m3，PVA 纖維 摻 量 分 別 為0kg/m3，0.9kg/m3，1.2kg/m3，1.5kg/m3，沙率為35%。

1.2 試驗條件

混凝土抗壓試件和劈裂抗拉試件均為150 mm×150 mm×150 mm（長×寬×高）。 試件成型后，用濕抹布覆蓋表面，在室溫20℃±5℃、抗壓試件相對濕度大于50%、劈裂抗拉試件相對濕度大于90%的條件下，靜放1～2 晝夜，然后拆模，進行標準養(yǎng)護，分別使養(yǎng)護齡期達到3、7、14、28、90、180 d。

1.3 試驗方法

抗壓強度試驗以成型試件的側面為上下承壓面，加荷速度為0.5～0.8 MPa/s。 當試件接近破壞而開始變形時，停止試驗，計算抗壓強度。 劈裂抗拉強度試驗將試件軸心對準試驗機下壓板的中心，墊條垂直于試件成型時的頂面，加荷速度為0.05～0.08 MPa/s。當試件臨近破壞、變形迅速增長時，停止試驗機供油，直至試件破壞，再計算劈裂抗拉強度。

2 試驗結果分析

2.1 摻入纖維后混凝土抗壓強度的變化

抗壓強度試驗結果如表2 所示。 從表2 可以看出，在混凝土中加入PVA 纖維后，抗壓強度增大，而且抗壓強度隨著纖維摻入量的增加而增加。 但是，摻入纖維的混凝土強度與不摻入纖維的混凝土強度差距比較小。 也就是說，在混凝土中加入纖維，對混凝土的抗壓強度影響不是特別明顯。

表2 PVA 纖維摻量不同的抗壓強度、劈拉強度試驗結果Table 2 Compressive and splitting tensile strength test results with different PVA fiber proportion

摻入纖維后，混凝土抗壓強度變化如圖1 所示。由圖1 可以看出，隨著齡期的增加，不同摻量的混凝土抗壓強度變化是有所區(qū)別的。 當齡期比較短時，纖維摻入量多少對混凝土強度影響沒有區(qū)別；當齡期比較長時，纖維摻入量在1.2%時，強度最高。也就是說，纖維摻入過少和過多都會影響強度的增加。

2.2 摻纖維混凝土劈拉強度變化

劈裂抗拉強度試驗結果如表2 所示。 由表2 可以看出，在混凝土中加入PVA 纖維后，劈裂抗拉強度是增大的，而且隨著纖維摻入量的增加，強度增加會越來越多。 但是，與抗壓強度不同的是，摻入纖維的混凝土的強度與不摻入纖維的強度差距比較大。 比如，在180 d 時，摻入1.5%纖維后，劈裂抗拉強度就比不摻入纖維高了30%，增加幅度是特別明顯的。

摻入纖維后，混凝土劈裂抗拉強度的變化如圖2 所示。 由圖2 可以看出，隨著齡期的增加，劈裂抗拉強度的增加基本一致，沒有很明顯的差距。 也就是說，纖維摻入多少不會影響混凝土劈拉強度的增加。

3 結語

通過試驗得出，混凝土的抗壓強度與劈裂抗拉強度均隨著齡期的增加而增大。 所以，在混凝土中加入PVA 纖維，給實際的工程帶來了很大好處。 但是，對于抗壓強度和劈裂抗拉強度增加與不同性質纖維之間的關系，還需要進一步研究。

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