淺談鋼纖維再生混凝土的力學(xué)性能主要影響因素

林嬌青

（江西外語(yǔ)外貿(mào)職業(yè)學(xué)院， 江西 南昌 330099）

0 前言

近年來(lái)，隨著城市化建設(shè)的發(fā)展，新建工程的施工、舊有建筑物的拆除和改建、擴(kuò)建等，產(chǎn)生了大量的建筑垃圾，在這些建筑垃圾中，有木材、鋼材、砌塊、混凝土等，其中廢棄混凝土占據(jù)了建筑垃圾的最大組成部分。 目前，廢棄混凝土的處理多為露天堆放與填埋，這種處理方式對(duì)環(huán)境造成了二次污染，對(duì)資源造成了極大的浪費(fèi)。

再生混凝土能夠?qū)U棄混凝土重復(fù)利用，不僅可以消化掉大量的建筑垃圾，還可以節(jié)約天然骨料，實(shí)現(xiàn)建筑垃圾資源化。但由于再生混凝土的自身缺陷，導(dǎo)致其耐久性、抗壓強(qiáng)度、抗裂性能等比普通混凝土有所降低，限制了其在實(shí)際工程中的廣泛應(yīng)用。而鋼纖維的摻入，能夠減輕再生混凝土的內(nèi)部缺陷的擴(kuò)展，改善混凝土的抗裂性能，如果能將鋼纖維和再生混凝土通過(guò)合理的配合比設(shè)計(jì)，將為再生混凝土在工程上的應(yīng)用提供更廣闊的前景。

1 鋼纖維再生混凝土的力學(xué)性能影響因素

國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者對(duì)摻減水劑、纖維復(fù)合材料、粉煤灰等再生混凝土作了大量研究，還分析了水膠比、纖維材料摻量、再生骨料品種和取代率、外加劑（減水劑等）等因素對(duì)再生混凝土性能的影響，取得了一定的成果。綜合已有的研究成果，現(xiàn)將鋼纖維再生混凝土的力學(xué)性能主要影響因素分析如下：

1.1 水膠比

再生混凝土水膠比研究表明[1]，水膠比對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響較為顯著，隨著水膠比的減小，抗壓強(qiáng)度增加趨勢(shì)明顯，劈拉強(qiáng)度也得到增加。水膠比對(duì)再生混凝土剪切性能的影響研究表明[2]，鋼纖維再生混凝土的抗剪強(qiáng)度和剪切模量隨水膠比的增大而顯著減小，當(dāng)水膠比為0.55時(shí)的抗剪強(qiáng)度、剪切模量比水膠比為0.35時(shí)分別降低14.5%和12.4%。

因此，在進(jìn)行再生混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)，要選擇適宜的水膠比，這樣才可以配制出和易性、強(qiáng)度等滿(mǎn)足要求的鋼纖維再生混凝土。

1.2 鋼纖維體積摻量

鋼纖維對(duì)再生混凝土抗壓性能影響的研究表明[3][4][5][6]，在鋼纖維的作用下，再生混凝土抗壓強(qiáng)度稍微有所提高，但抗壓強(qiáng)度隨鋼纖維體積率的增加先提高后降低，鋼纖維體積率在1%左右時(shí)，再生混凝土強(qiáng)度提高最為明顯，當(dāng)鋼纖維體積率達(dá)到1.5%時(shí)，承載力反而會(huì)降低。劈拉強(qiáng)度隨鋼纖維體積率的增加而提高。對(duì)不同強(qiáng)度等級(jí)的鋼纖維混凝土，隨著鋼纖維體積率的增加，其抗壓強(qiáng)度增加，增加的幅度隨著強(qiáng)度等級(jí)的提高而增加。

郭輝[2]等通過(guò)鋼纖維再生混凝土的試驗(yàn)研究，試驗(yàn)結(jié)果表明，隨鋼纖維摻量的增加，再生混凝土的抗剪強(qiáng)度和剪切模量有所提高，當(dāng)鋼纖維摻量為1%時(shí)的抗剪強(qiáng)度、剪切模量比鋼纖維摻量為0時(shí)分別提高10.9%和9.4%。

可見(jiàn)，鋼纖維的體積摻量宜在合適的范圍內(nèi)，鋼纖維摻量并非越多越好，鋼纖維摻量過(guò)多會(huì)導(dǎo)致纖維分散不均勻，在混凝土拌和過(guò)程中結(jié)團(tuán)，從而形成薄弱層，影響再生混凝土的力學(xué)性能。

1.3 再生骨料的取代率

M.C.Limbachiya[7]等通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比再生骨料取代率和齡期兩因素影響下的立方體抗壓強(qiáng)度，得出結(jié)論：當(dāng)再生骨料取代率小于30%時(shí)，再生骨料對(duì)再生混凝土的抗壓強(qiáng)度影響并不明顯；當(dāng)再生骨料取代率大于30%時(shí)，隨著再生骨料取代率的增大，再生混凝土立方體抗壓強(qiáng)度有所減小。

張麗娟[1]等通過(guò)再生骨料取代率、水膠比和鋼纖維摻量的對(duì)比試驗(yàn)，研究表明再生骨料取代率對(duì)塌落度的影響最為顯著，對(duì)抗壓強(qiáng)度、劈拉強(qiáng)度影響不顯著。

郭輝[2]等通過(guò)鋼纖維再生混凝土的剪切性能試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明，隨再生骨料取代率的增大，鋼纖維再生混凝土的抗剪強(qiáng)度和剪切模量減小，當(dāng)再生骨料取代率為40%時(shí)的抗剪強(qiáng)度、剪切模量比再生骨料取代率為0時(shí)分別降低11.5%和8.8%。

可見(jiàn)，在實(shí)際工程應(yīng)用中，要得到滿(mǎn)足強(qiáng)度要求的再生混凝土，再生骨料的取代率的選擇也是一個(gè)重要參數(shù)。

2 鋼纖維再生混凝土尚需研究的問(wèn)題

2.1 再生粗骨料的品質(zhì)

再生混凝土大多來(lái)源于舊建筑的改造和拆除，再生粗骨料由再生混凝土經(jīng)過(guò)碾碎、分篩、清洗得到。再生粗骨料來(lái)源于不同的建筑物不同的部位，導(dǎo)致再生粗骨料的類(lèi)型、粒徑、強(qiáng)度、壓碎指標(biāo)、吸水率等也不同，以上這些因素都會(huì)影響再生混凝土的強(qiáng)度，但是在再生混凝土的配合比設(shè)計(jì)中，并未考慮到再生混凝土粗骨料品質(zhì)對(duì)強(qiáng)度的影響。所以，在再生混凝土的配合比設(shè)計(jì)過(guò)程中，將再生混凝土粗骨料的壓碎指標(biāo)、類(lèi)型、粒徑、強(qiáng)度等作為其強(qiáng)度影響因素，并對(duì)再生混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式進(jìn)行修正尚需進(jìn)一步的研究。

2.2 鋼纖維的最佳體積摻量

大多研究結(jié)果表明[1][3][4]，鋼纖維的摻入能夠延緩混凝土的開(kāi)裂，隨鋼纖維摻量的增加使混凝土的抗壓和劈拉強(qiáng)度先增加后減小。但是，在試驗(yàn)過(guò)程中，鋼纖維的強(qiáng)度作用發(fā)揮了多少仍是個(gè)未知數(shù)，試驗(yàn)后鋼纖維變形不明顯，強(qiáng)度作用發(fā)揮不夠。因此，在今后的研究中，仍需研究鋼纖維的最佳體積摻量，充分發(fā)揮鋼纖維的作用。

2.3 復(fù)合纖維的摻量

在鋼纖維再生混凝土的研究中，主要研究了鋼纖維一種纖維材料的體積率摻量對(duì)再生混凝土力學(xué)性能的影響。而纖維材料還有碳纖維、玄武巖纖維、玻璃纖維等，這些纖維材料同樣也可以延緩混凝土的開(kāi)裂，在尋求纖維材料最佳摻量時(shí)，考慮摻入除鋼纖維外的其他一種或幾種纖維材料，再研究其力學(xué)性能，這也是今后需要進(jìn)一步研究的問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

鋼纖維再生混凝土的各項(xiàng)力學(xué)性能特點(diǎn)有別于普通混凝土，如果在再生混凝土配合比設(shè)計(jì)中，能找到最佳的各種材料摻量，使鋼纖維再生混凝土的力學(xué)性能得到更好的提高，可以為再生混凝土在工程界的應(yīng)用提供廣闊的空間，可以較好的實(shí)現(xiàn)綠色混凝土和建筑資源環(huán)境可持續(xù)發(fā)展。

[1]張麗娟,高丹盈等.鋼纖維再生混凝土配合比正交試驗(yàn)研究[J].河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2014,43（6）：81-84.

[2]郭輝,鹿群等.鋼纖維再生混凝土剪切性能的正交實(shí)驗(yàn)研究[J].世界地震工程,2016,2（32）：107-112.

[3]Ashour,SmairA.,Wafe,FaisalF.Flexund behaviorofhigh-strength fiber reinforced concrete beams[J].ACI Structural Journal,1993.

[4]熊毅,蔣華等.鋼纖維再生混凝土的力學(xué)研究.四川建材,2015,2：12-13.

[5]張宏戰(zhàn).鋼纖維高強(qiáng)混凝上構(gòu)件受剪性能試驗(yàn)研究[D].大連理工大學(xué)博士論文,2005.

[6]金寶宏,詹冬.鋼纖維再生混凝土強(qiáng)度的試驗(yàn)研究[J].混凝土,2014,293（3）：102-105.

[7]M.C.Limbachiya,T.Leelawat,R.Dhir.Use of Recycled Concrete Aggregate in High-Strength Concrete[J].Materials and Structures,2000(33):574-580