混雜纖維對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

鄭惟武，朱仁旺，桑偉寧

（1.安徽省建筑工程質(zhì)量第二監(jiān)督檢測(cè)站，安徽 合肥 230009；2.合肥工業(yè)大學(xué)土木與水利工程學(xué)院，安徽 合肥 230009）

混雜纖維通過協(xié)同和疊加產(chǎn)生的混雜效應(yīng)改善混凝土性能。聚乙烯醇纖維和玄武巖纖維是兩種較新型的纖維品種，這兩種纖維混雜后對(duì)混凝土性能的影響鮮有研究。本文研究這兩種纖維產(chǎn)生混雜效應(yīng)，探討纖維混雜對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響，以便更好地改善普通混凝土的性能。

本文選擇了兩種纖維分別對(duì)3種不同的纖維長(zhǎng)度：5mm、10mm、15mm和4種纖維體積摻量：0、0.05%、0.10%、0.15%，配制成C30和C60兩個(gè)不同強(qiáng)度等級(jí)的單一和混雜纖維增強(qiáng)混凝土，進(jìn)行了抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

1 玄武巖纖維對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

通過配制兩種強(qiáng)度等級(jí)的混凝土，來配制玄武巖纖維混凝土（表1），進(jìn)行28d抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，闡述玄武巖纖維對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響。試驗(yàn)結(jié)果如圖1和圖2所示。

配置玄武巖纖維混凝土的纖維摻量和長(zhǎng)度 表1

由圖1和圖2可得，玄武巖纖維在摻量合適情況下對(duì)低強(qiáng)和高強(qiáng)混凝土抗壓強(qiáng)度都有著增強(qiáng)作用，但是當(dāng)摻量超出了一定的范圍會(huì)降低玄武巖纖維的增強(qiáng)效果，甚至摻入過量纖維的混凝土的強(qiáng)度低于基準(zhǔn)的素混凝土。同時(shí)，纖維的長(zhǎng)度也會(huì)影響纖維的增強(qiáng)，15mm的玄武巖纖維混凝土增強(qiáng)效果最好。

2 混雜纖維對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

圖1 玄武巖纖維對(duì)C30 級(jí)混凝土抗壓性能的影響

圖2 玄武巖纖維對(duì)C60 級(jí)混凝土抗壓性能的影響

同樣通過設(shè)置不同長(zhǎng)度、摻量的纖維來配制玄武巖、聚乙烯醇混雜纖維混凝土，并對(duì)28d抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，分析混雜纖維對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響。測(cè)試結(jié)果如圖3～圖5。

由圖3到圖4可得，與玄武巖纖維類似，隨纖維摻量的增大，C30混凝土的抗壓強(qiáng)度在0.10%下達(dá)到最大值，當(dāng)摻量增大至0.15%，不同長(zhǎng)度的纖維混凝土抗壓強(qiáng)度有不同幅度降低，但除長(zhǎng)度為5mm摻量在0.15%的混雜纖維混凝土強(qiáng)度低于基準(zhǔn)值以外，其它強(qiáng)度都高于基準(zhǔn)的C30混凝土；C60混凝土混雜纖維在摻量在0.10%～0.15%時(shí)抗壓強(qiáng)度仍然繼續(xù)小幅提高。同時(shí)，在混雜纖維混凝土的抗壓強(qiáng)度在摻量不變的狀況下，隨著纖維長(zhǎng)度的增加，會(huì)一定幅度的提高混凝土抗壓強(qiáng)度。從圖5可以得出，和玄武巖纖維混凝土類似，摻量0.10%～0.15%，會(huì)降低低強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度，然而，高強(qiáng)混凝土強(qiáng)度仍然所有提高，可見對(duì)于混凝土抗壓強(qiáng)度，高強(qiáng)混凝土的最佳混雜纖維摻量大于低強(qiáng)混凝土。

圖3 混雜纖維對(duì)C30 級(jí)混凝土抗壓性能的影響

圖4 混雜纖維對(duì)C60 級(jí)混凝土抗壓性能的影響

圖5 兩種強(qiáng)度等級(jí)混雜纖維混凝土與基準(zhǔn)混凝土抗壓強(qiáng)度的比較

和單摻玄武巖纖維類似，纖維摻量并不是越多越好，摻入過量的纖維對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生不利影響，而在一定范圍內(nèi)增加纖維長(zhǎng)度可以提高混凝土的抗壓強(qiáng)度。

為研究同樣摻量下，不同長(zhǎng)度纖維混雜對(duì)混凝土抗壓性能的影響，將纖維摻量固定在0.15%，使得不同長(zhǎng)度纖維之間相互混雜，試驗(yàn)的組數(shù)和結(jié)果見表2和圖6。

由圖6可以看出，混雜纖維中無論是聚乙烯醇纖維還是玄武巖纖維，當(dāng)長(zhǎng)度增加時(shí)，混凝土強(qiáng)度隨之增加，而且改變聚乙烯醇纖維長(zhǎng)度比玄武巖纖維長(zhǎng)度對(duì)于混凝土強(qiáng)度會(huì)產(chǎn)生更顯著的影響，例如，5mm的聚乙烯醇纖維與同長(zhǎng)度的玄武巖纖維混雜時(shí)混凝土強(qiáng)度是32.1MPa，而玄武巖纖維長(zhǎng)度增加到15mm時(shí)，聚乙烯醇纖維長(zhǎng)度不變，此時(shí)強(qiáng)度為33.9MPa，大約增長(zhǎng)5%；但將聚乙烯醇纖維增至15mm時(shí)，玄武巖纖維長(zhǎng)度仍為5mm混雜，其強(qiáng)度為34.97MPa，大約增長(zhǎng)9%，可見混雜纖維中聚乙烯醇纖維長(zhǎng)度改變對(duì)混凝土強(qiáng)度有較大作用。同時(shí)也可以明顯看出，當(dāng)纖維體積摻量為0.15%時(shí)，15mm聚乙烯醇纖維與10mm玄武巖纖維混雜后效果最好，比均是15mm長(zhǎng)度的混雜纖維混凝土抗壓強(qiáng)度大約提升了3%。

不同長(zhǎng)度玄武巖與聚乙烯醇纖維混雜后抗壓強(qiáng)度值實(shí)驗(yàn)結(jié)果 表2

圖6 不同長(zhǎng)度混雜纖維對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度值的影響

3 結(jié) 語

①相同種類和纖維長(zhǎng)度下，對(duì)C30低強(qiáng)混凝土而言，纖維摻量不應(yīng)過高，大于0.10%對(duì)其抗壓強(qiáng)度有負(fù)作用；而對(duì)于C60高強(qiáng)度混凝土，纖維最佳摻量在0.15%左右，繼續(xù)加大摻量時(shí)，纖維對(duì)抗壓強(qiáng)度的提高不明顯，從實(shí)際效果和經(jīng)濟(jì)性來看意義不大。

②同樣種類和摻量下，纖維長(zhǎng)度從5mm、10mm到15mm，纖維混凝土抗壓強(qiáng)度有明顯增長(zhǎng)，說明纖維長(zhǎng)度的增加有利于增加混凝土抗壓強(qiáng)度。

③相同長(zhǎng)度和摻量下，C30和C60混凝土，玄武巖、聚乙烯醇混雜纖維對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的增強(qiáng)效果均好于單摻玄武巖纖維。

④對(duì)于混凝土抗壓強(qiáng)度，C30混凝土纖維種類是影響抗壓強(qiáng)度的最重要因素之一，其次是纖維體積摻量，最后是纖維長(zhǎng)度；C60混凝土纖維摻量是影響抗壓強(qiáng)度關(guān)鍵原因之一，其次是纖維長(zhǎng)度，最后是纖維種類。

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