聚丙乙烯纖維增強再生混凝土性能影響的研究

吳 寶 薛 斌 馮 幻

(1.河北建筑工程學(xué)院土木工程學(xué)院,河北 張家口 075000;

聚丙乙烯纖維增強再生混凝土性能影響的研究

吳 寶1薛 斌1馮 幻2

(1.河北建筑工程學(xué)院土木工程學(xué)院,河北 張家口 075000;

2.河南經(jīng)貿(mào)職業(yè)學(xué)院技術(shù)科學(xué)系工程造價專業(yè),河南 鄭州 450000)

由于在工程建設(shè)中往往會產(chǎn)生許多的廢棄混凝土，對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生很多不利的影響，為解決這一問題，本文通過向混凝土中摻雜再生骨料的方法，來消耗部分廢棄混凝土.同時，為了改善再生混凝土的力學(xué)性能，按照相關(guān)的試驗方法與標準，主要研究了聚丙乙烯纖維對再生混凝土力學(xué)性能的影響.試驗結(jié)果表明：再生混凝土中摻入了聚丙乙烯纖維后，混凝土的抗壓、抗拉和變形性能都有所提高.

聚丙乙烯纖維;再生混凝土;力學(xué)性能

0 引 言

縱觀人類的發(fā)展，混凝土早在大約19世紀就開始生產(chǎn)與利用.如今，混凝土在建筑業(yè)是使用范圍最廣的材料.隨著社會發(fā)展速度的增快，混凝土的的需求越來越高，甚至供不應(yīng)求，砂石骨料等自然資源越來越少，開山采石，長時間對自然資源的消耗會造成資源枯竭，與此同時，環(huán)境也日益破壞，混凝土的需求量與逐漸減少的自然資源的矛盾日益突出[1].另外，市政建設(shè)的需要和達到使用年限的要求，越來越多的建筑被拆除，產(chǎn)生了大量的建筑垃圾，其中廢棄的混凝土塊約占30%-35%，對環(huán)境產(chǎn)生了惡劣的影響，并且占了大量的面積.因此，如何將廢棄的混凝土經(jīng)過加工再利用從而變廢為寶，實現(xiàn)經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展則成為當今社會的重要研究課題.清理廢棄混凝土，然后破碎、除雜、分級等處理后，并且通過再生骨料配置再生混凝土的技術(shù)，將其作為正常的粗骨料使用，這樣不僅可以避免廢棄混凝土帶來的環(huán)境污染，而且能節(jié)約自然資源，實現(xiàn)循環(huán)利用，產(chǎn)生較高的經(jīng)濟，環(huán)境和社會效益，符合我國綠色、健康、節(jié)能、環(huán)保的理念，符合我國社會發(fā)展的要求[2-5].

但是由于再生骨料強度較低，最終導(dǎo)致再生混凝土抗壓強度較低，并且容易導(dǎo)致再生混凝土裂縫等一系列問題的出現(xiàn)[6-8].本文為了改善再生混凝土的力學(xué)性能，擬采用聚丙烯纖維來對再生混凝土的力學(xué)性能進行改進，改善再生混凝土的韌性，提高再生混凝土的抗拉強度.

1 原材料及試驗方法

1.1 主要原材料

1.1.1 水泥

本試驗采用的水泥是由河北省張家口市金隅水泥有限公司生產(chǎn)的42.5號普通硅酸鹽水泥，相關(guān)技術(shù)參數(shù)見表1.

表1 水泥的相關(guān)技術(shù)指標

1.1.2 細骨料

本試驗選用的是由材料實驗室提供的天然河砂.采用篩分析的方法測定得出砂的顆粒級配位于二區(qū)，粗細程度為中砂，其物理指標如表2所示：

表2 砂的相關(guān)技術(shù)指標

1.1.3 普通粗骨料

本試驗張家口地區(qū)生產(chǎn)的碎石，相關(guān)的技術(shù)指標如表3所示.

表3 普通粗骨料的相關(guān)技術(shù)指標

1.1.4 再生粗骨料

本實驗張家口地區(qū)拆遷建筑產(chǎn)生的廢棄混凝土作為再生骨料的原材料，原混凝土強度為C20～C30，通過人工砸碎的方法制得，其最大粒徑為26.5 mm.再生粗骨料的形貌如圖1所示.

圖1 再生粗骨料形貌

1.2 試驗方法

本實驗主要采用對比試驗的研究方法，用再生混凝土代替粗骨料，再生骨料的質(zhì)量替代率50%，聚丙乙烯纖維的體積摻量分別為0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%.通過測定聚丙烯纖維改進再生混凝土的28 d抗壓性能、劈裂性能與變形性能，來研究聚丙烯纖維對再生混凝土力學(xué)性能的影響.

圖2 聚丙烯摻量對再生混凝土抗壓性能的影響

2 聚丙烯纖維對再生混凝土性能的影響

2.1 聚丙烯纖維摻量對再生混凝土抗壓強度的影響

由圖2可以看出，再生混凝土的28天抗壓強度隨著聚丙乙烯纖維的體積摻量的增加不斷增大，當體積摻量達到0.2%時，抗壓強度值最高.當聚丙烯摻量超過0.2%以后，隨著聚丙乙烯摻量的增加混凝土強度呈下降趨勢，由此可見，纖維的摻量一定要合理，摻少了，對再生混凝土起不到好的強化作用，摻多了，纖維可能因為分散不均勻而打結(jié)，對再生混凝土的強度反而會產(chǎn)生不利影響.

2.2 聚丙烯纖維摻量對再生混凝土抗拉性能的影響

圖3 聚丙乙烯摻量對再生混凝土劈裂性能的影響圖4 混凝土劈裂破壞后的形貌

由圖2可以看出，當骨料替代率為50%時，聚丙乙烯纖維再生混凝土劈裂抗拉強度比同條件未加入聚丙乙烯纖維的普通再生混凝土的劈裂強度分別提高23%，35%，73%，73%.當聚丙乙烯纖維摻量為0.4%時，聚丙乙烯纖維對再生混凝土的劈裂強度效果最好.以上實驗數(shù)據(jù)顯示，聚丙乙烯纖維摻量越高，再生混凝土的劈裂強度效果越好，由于條件限制，沒有對聚丙乙烯纖維摻量高于0.4%的再生混凝土做試驗，但查詢有關(guān)資料顯示，聚丙乙烯纖維的摻量高于0.4%時，對再生混凝土的劈裂沒有特別明顯的效果，并且如果摻量過大，不但不經(jīng)濟，還會對再生混凝土帶來負面影響.

2.3 聚丙烯纖維摻量對再生混凝土變形性能的影響

圖5 聚丙乙烯摻量對再生混凝土變形性能的影響

從圖5中可以看出，再生混凝土的破壞時產(chǎn)生的應(yīng)變隨著聚丙乙烯纖維的摻量的不斷增加而不斷增大，當聚丙乙烯體積摻量為0.3%時，再生混凝土的變形性能提高了約40%.

3 小 結(jié)

本文針對再生混凝土力學(xué)性能較差這一現(xiàn)象，采取聚丙乙烯纖維對再生混凝土進行改進，通過研究纖維體積摻量對再生混凝土抗壓、抗拉和變形性能的影響，最終得出以下結(jié)論：

(1)當聚丙乙烯體積摻量為0.2%時，再生混凝土的抗壓強度值最高，可以達到45 MPa；

(2)聚丙乙烯纖維對再生混凝土的抗拉性能提高的比較明顯，當纖維的體積摻量達到0.3%時，其劈裂強度可以提高73%；

(3)聚丙乙烯纖維對再生混凝土的變形性能影響比較顯著，當纖維的體積摻量為0.3%時，再生混凝土的變形性能提高了約40%.

綜上所述，本文認為對于再生混凝土，聚丙乙烯的最優(yōu)體積摻量為0.3%.

[1]楊永生，王軍，YANG Yong-sheng.纖維再生混凝土基本力學(xué)性能試驗[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)，2013，32(12)：1669～1672

[2]秦荷成.聚丙烯纖維對再生混凝土拉伸力學(xué)性能的影響[J].混凝土與水泥制品，2012(10)：76～77

[3]陳愛玖，陳萌，王大輝，等.聚丙烯纖維再生橡膠混凝土基本性能試驗研究[J].混凝土，2014(9)：57～60

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

[5]秦荷成.聚丙烯纖維對再生混凝土性能影響的試驗研究[D].南寧：廣西大學(xué)，2010

[6]吳建華.聚丙烯纖維再生混凝土力學(xué)性能試驗研究[D].湘潭：湘潭大學(xué)，2007

[7]秦荷成.聚丙烯纖維再生混凝土研究現(xiàn)狀及意義[J].南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2013，18(3)：94～96

[8]周靜海，董偉，項洪.聚丙烯纖維不同摻量對再生混凝土抗壓能力試驗研究[C]//第21屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議.沈陽，2012-10-01，出版年度缺失：頁碼范圍缺失

A polyethylene fiber reinforced recycled concrete performance influence research

WUBao1，XUEBin1，F(xiàn)ENGHuan2

(1.Hebei Institute of Architecture and Civil Engineering College of Civil Engineering,Hebei Zhangjiakou 075000； 2.Henan Professional Business Institute science and Technology Department of project cost professional Henan Zhengzhou 450000)

Due to a lot of waste concrete tends to be produced in construction,many adverse effects produced to the ecological environment.In order to solve this problem,the method in this paper is to doping in concrete of recycled aggregate,to consume part of the waste concrete.At the same time,in order to improve the mechanical properties of recycled concrete,this paper mainly researched the effects of polyethylene fiber on the mechanical properties of recycled concrete in accordance with the standard test method.The test results show that polyethylene fibe mixed into recycled concret,its concrete compressive strength,tensile strength and deformation performance are improved.

polyethylene fiber；recycled concrete；mechanical properties

2015-04-20

吳寶(1965-)，男，助理實驗師.

TU 5

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