新疆地區(qū)聚丙烯纖維增強混凝土抗凍性能研究

楊靂鵬 王隨柱

摘要：新疆地區(qū)冬季寒冷、降雪量大、春季易發(fā)生反復的降雪-融雪-降雪過程，露天混凝土建筑構件極易發(fā)生凍融破壞，因而對混凝土空心磚抗凍融性能有更高要求。纖維混凝土在改進混凝土開裂問題扮演了越來越重要的角色，尤其單絲聚丙烯纖維因其成本低以及改善混凝土性能的效果優(yōu)良，得到了越來越多的關注。本文即使用單絲聚丙烯纖維對混凝土空心磚進行強化，擬改善其抗凍融性能。

關鍵詞：聚丙烯纖維;混凝土;抗凍性能

1.試驗方案

本文選用價格低廉的聚丙烯纖維作為混凝土強化材料，用以改善其抗凍融性能。試驗中使用河北鶴翔牌聚丙烯纖維。

混凝土空心磚強度等級為MU7.5，選用天山牌PO32.5水泥。由施工所要求的拌合物稠度、粗骨料種類以及最大粒徑，確定拌合物用水量為185kg/m?，砂率為0.45。養(yǎng)護方法采用標養(yǎng)。將聚丙烯纖維以摻加率0.3kg/m?、0.6kg/m?、0.9kg/m?、1.2kg/m?為摻加量摻入混凝土中，其配合比見下表：

根據(jù)《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》（GB/T50082-2009）相關規(guī)定，采用150mm×150mm×150mm立方體試件、慢凍法。

2.試驗及評價方式

本文分別對聚丙烯纖維摻量為0.3kg/m?、0.6kg/m?、0.9kg/m?、1.2kg/m?的聚丙烯纖維混凝土試件和對照用素混凝土試件，分別進行50次、100次、150次凍融循環(huán)試驗。凍融循環(huán)試驗之后試件表面未出現(xiàn)嚴重破壞，因此通過凍融循環(huán)后試件質量損失、試件強度損失以及試件表面脫落情況，評價對應摻量聚丙烯纖維混凝土的抗凍融性能。

混凝土凍融循環(huán)N次后的抗壓強度損失率為Δfc（%）;素混凝土試件抗壓強度測定值為fc0（MPa）;纖維混凝土試件經N次凍融循環(huán)后的抗壓強度測定值為fcn（MPa）.fc0和fcn采用對應的三個試件抗壓強度試驗結果的算數(shù)平均值，質量損失率按式（2）、（3）計算：

第i個混凝土試件N次凍融循環(huán)后的質量損失率為ΔWni（%）;第i個混凝土試件凍融循環(huán)試驗前的質量為W0i（g）;第i個混凝土試件N次凍融循環(huán)試驗后的質量為Wni（g）;一組混凝土試件N次凍融循環(huán)后的平均質量損失率為ΔWni（%）.試件的質量損失率為對應的三個試件的質量損失率試驗結果的算數(shù)平均值。試件28d后測得的抗壓強度如表2所示。

3.試驗結果分析

分別對50次、100次、150次凍融循環(huán)后，摻量分別為0.3kg/m?、0.6kg/m?、0.9kg/m?、1.2kg/m?聚丙烯纖維混凝土與素混凝土后的試驗結果進行分析，發(fā)現(xiàn)以下特點：

隨著聚丙烯纖維的摻入，聚丙烯纖維混凝土相對于素混凝土強度稍有下降，強度與聚丙烯摻量成反比，但降低幅度不明顯。聚丙烯纖維混凝土相對于素混凝土凍融循環(huán)強度損失和質量損失由有明顯改善。隨著聚丙烯纖維摻量的增大，強度損失率和質量損失率先減小后增大，說明聚丙烯纖維改善混凝土抗凍融循環(huán)性能，在一定摻量范圍內效果最佳。

經50、100、150次凍融循環(huán)，聚丙烯纖維混凝土摻量為0.6kg/m?時，強度損失率均最小;聚丙烯纖維混凝土質量損失的最佳摻加率分別在0.6kg/m?附近、0.3kg/m?-0.6kg/m?、0.6kg/m?附近。因而綜合強度損失率和質量損失率，聚丙烯纖維在0.6kg/m?附近抗凍融性能最好。

4.結束語

摻入聚丙烯纖維后，混凝土經過凍融循環(huán)后強度損失和質量損失由有明顯改善，且聚丙烯纖維對混凝土抗凍融性能的改善，存在一個最佳摻量范圍。利用本文所采用的集料制備混凝土空心砌塊時，當聚丙烯纖維摻量為0.6kg/m?時，可獲得最佳抗凍融性能。

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