摻加纖維的普通混凝土性能研究

魏小娟

【摘 要】混凝土的主要特點(diǎn)是抗壓強(qiáng)度高，抗彎拉強(qiáng)度低。而纖維的摻入可提高其抗彎拉強(qiáng)度，進(jìn)而減少混凝土早期的收縮裂縫，并大大改善混凝土的抗裂性能。本文通過將秸稈纖維，鋼纖維，聚丙烯纖維以不同組合方式以相同百分比配合，改變不同的纖維摻入量0.5%，1%，1.5%，拌合混凝土并通過抗壓強(qiáng)度，抗折強(qiáng)度測試得出纖維最佳組合配合比，在此配合比作用下性能最優(yōu)。

【關(guān)鍵詞】聚丙烯纖維；秸稈纖維；抗壓強(qiáng)度；抗折強(qiáng)度；普通混凝土

0 引言

混凝土具有高強(qiáng)度特點(diǎn)但是韌性差缺點(diǎn)明顯。近年來，隨著混凝土材料的發(fā)展和泵送技術(shù)的提高，大量流動(dòng)性混凝土出現(xiàn)了收縮增大和抗裂性交差的狀況。在改性混凝土的研究與應(yīng)用中，纖維混凝土的地位越來越重要，扮演越來越重要的角色。目前在國內(nèi)外工程應(yīng)用中采用最多的有鋼纖維、聚丙烯纖維和尼龍纖維秸稈纖維等[1]。通過摻加各種纖維增強(qiáng)材料來改善其性能，并延長其使用年限，如聚丙烯纖維，對提高棉板的整體抗裂性，改善功能有利，在實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性上都有著重大的意義[2-5]。至今，國內(nèi)有眾多科研院所正在進(jìn)一步開發(fā)研究更多種類的新型纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，這些研究成果對實(shí)際應(yīng)用發(fā)揮了深遠(yuǎn)影響，同時(shí)對改善建筑材料的耐久性也產(chǎn)生了舉足輕重的影響。隨著科技發(fā)展和人類文明進(jìn)步，對于混雜纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的研究和應(yīng)用將會取得更大飛躍。

1 原材料性能

1）水泥強(qiáng)度要求：混凝土7d抗壓強(qiáng)度不小于配置強(qiáng)度的80%，28d抗壓強(qiáng)度大于配置強(qiáng)度，但不超過設(shè)計(jì)強(qiáng)度的150%。如果試驗(yàn)沒有達(dá)到要求，則要重做并分析原因。所用材料：采用P.O 42.5級普通硅酸鹽水泥，無實(shí)測強(qiáng)度。

2）粗骨料：試驗(yàn)所用粗骨料為卵石，最大粒徑為40mm，砂子采用中粗河砂，砂石級配良好，用水量使基準(zhǔn)混凝土坍落度達(dá)（80±10）mm，砂率0.3，采用一級粉煤灰，其摻量為30%，聚丙烯纖維，秸稈纖維，城市自來水。材料的選用要求[6]：對強(qiáng)度等級為C25的混凝土，其粗骨料的最大粒徑不應(yīng)大于31.5mm，對強(qiáng)度等級高于C25的混凝土，其粗骨料的最大粒徑不應(yīng)大于25mm；針片狀顆粒含量不宜大于5.0%，含泥量不宜大于0.5%，泥塊含量不宜大于0.2%。粗骨料技術(shù)指標(biāo)見表1。

3）細(xì)骨料的細(xì)度模數(shù)應(yīng)大于2.6，粒徑應(yīng)大于150并小于4.75mm稱為骨料。細(xì)骨料技術(shù)指標(biāo)見表1。

2 配合比設(shè)計(jì)

1）配合比設(shè)計(jì)根據(jù)《混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》（JGJ55-2011）[7]中的規(guī)定，粉煤灰的摻量宜取30%。實(shí)驗(yàn)室配合比：以15L混凝土為基準(zhǔn)，數(shù)據(jù)如表2所示。

養(yǎng)護(hù)至28d，測得其抗壓強(qiáng)度分別為69.8MPa、64.2MPa、69.6MPa，因此選擇第二組配合比當(dāng)作試驗(yàn)配合比。

2）混凝土試件制作。拌和之前，按照設(shè)計(jì)指標(biāo)選擇所需要的石頭并將石頭沖洗干凈，撿出大塊的泥塊以及雜物。控制卵石的最大粒徑，普通混凝土的最大粒徑不得大于40mm；

按照配合比要求稱取相應(yīng)質(zhì)量的粉煤灰、水泥、聚丙烯纖維、秸稈纖維再攪拌至均勻，15min后之后加入粗、細(xì)骨料均勻攪拌，最后加水?dāng)嚢琛?/p>

拌和之后需要進(jìn)行坍落度的測試，觀測是否有離析、泌水等現(xiàn)象出現(xiàn)，紀(jì)錄現(xiàn)象，然后再將拌合物裝入刷好黃油的模具中，并在此過程中不斷振搗密實(shí)，防止出現(xiàn)蜂窩，麻面等問題，最后再進(jìn)行編號，24h后進(jìn)行拆模，自然養(yǎng)護(hù)至7d、28d并測試其強(qiáng)度。混凝土中各材料用量見表3。

注：第一個(gè)字母為摻加秸稈纖維，第二個(gè)字母為聚丙烯纖維，YAH0.0是代表高強(qiáng)素混凝土，YAH0.5為摻加0.5%的聚丙烯、秸稈混合纖維普通混凝土，YAH1.0為摻加1.0%的聚丙烯、秸稈混合纖維普通混凝土，YAH1.5代表摻加1.5%的聚丙烯、秸稈混合纖維普通混凝土。

3）結(jié)果分析。通過對試件進(jìn)行抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，得出數(shù)據(jù)見表4和圖1。

從表5和圖1數(shù)據(jù)看出：摻加秸稈纖維和聚丙烯纖維的量對普通混凝抗壓強(qiáng)度影響并不大，整體波動(dòng)不大，C25強(qiáng)度混凝土抗壓性比較差；聚丙烯纖維和秸稈纖維對混凝土抗折性能提升比較大；數(shù)據(jù)里是摻加1%聚丙烯纖維以及秸稈纖維混合料的抗折性最好。

3 結(jié)論

將鋼纖維、秸稈纖維、聚丙烯纖維通過多種組合方式摻加到普通混凝土中，通過測試其力學(xué)性能，得出秸稈纖維以及聚丙烯纖維以先摻法的拌和方式得出的混凝土綜合性能最佳；向混凝土中拌入秸稈纖維以及聚丙烯纖維對抗壓性影響不大；秸稈纖維以及聚丙烯纖維對混凝土的抗折性能提高很大；秸稈纖維以及聚丙烯纖維在1%～1.5%時(shí)抗折性能最佳。

【參考文獻(xiàn)】

[1]程慶國，全國第七屆纖維水泥于纖維混凝土學(xué)術(shù)會議論文集[J]中國鐵道出版社，2010（7）：55～56

[2]賈哲，姜波，程光旭等，纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料研究進(jìn)展[J].混凝土，2007（8）：65～68

[3]沈榮熹，崔琪，李清海.新型纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料[M].北京：中國建材工業(yè)出版社，2004：59～83

[5]鄧家才，孫成棟，黃博升.碳纖維混凝土的壓縮韌度指數(shù)[J].混凝土與水泥制品，2000（4）：37～38.

[6]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).混凝土外加劑的分類、命名與定義（GB 8075-2005）[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2005.

[7]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50010-2010）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[責(zé)任編輯：田吉捷]