不同組合玄武巖纖維再生砂漿強(qiáng)度試驗(yàn)研究

李小偉 范光糠 張曉云 裴長(zhǎng)春

(延邊大學(xué)，吉林 延吉 133002)

0 引言

隨著建筑業(yè)的飛速發(fā)展，大量的舊建筑拆除重建，產(chǎn)生大量的建筑垃圾，其中廢棄混凝土約占49%。為了節(jié)約能源，提高廢棄物的再利用率，人們把廢棄混凝土加工為再生骨料用于混凝土拌制。但經(jīng)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)：拌制出的再生混凝土存在強(qiáng)度低、韌性差、易開裂等缺點(diǎn)。為了提高再生混凝土性能，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在再生混凝土中摻入纖維，通過纖維與膠凝體之間的粘阻力和拉拔力來提高再生混凝土的力學(xué)性能[1-3]。有研究資料表明，玄武巖纖維由天然玄武巖礦石經(jīng)過高溫熔融后快速拉絲制備而成，具有穩(wěn)定的力學(xué)性能，應(yīng)用到混凝土中能夠有效提高混凝土的耐磨性、韌性等多種性能[4,5]。

因此，本文為了提高再生砂漿的基本性能、降低環(huán)境污染，通過改變玄武巖纖維不同長(zhǎng)度、不同摻率，分析其對(duì)再生砂漿的流動(dòng)性、抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度等性能的影響，為再生骨料的擴(kuò)大利用提供技術(shù)參考。

1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

1.1 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)砂漿水膠比采用0.35，膠砂比為1∶3，并以30%(膠凝體中所占質(zhì)量比)粉煤灰代替水泥，以50%(細(xì)骨料總質(zhì)量中所占百分比)再生細(xì)骨料代替天然砂，配制基準(zhǔn)組再生砂漿(簡(jiǎn)稱Plain)。同時(shí)對(duì)Plain組改變玄武巖纖維長(zhǎng)度6 mm,12 mm,18 mm三個(gè)水平，改變玄武巖纖維摻率0.05%,0.15%,0.25%三個(gè)水平，共計(jì)劃10組試驗(yàn)。并在塑性狀態(tài)下測(cè)試砂漿稠度，硬化狀態(tài)下測(cè)試3 d,7 d,28 d抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度。本試驗(yàn)具體砂漿配合比見表1。

1.2 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)使用的水泥為吉林省延邊州廟嶺牌P.O42.5型號(hào)普通硅酸鹽水泥；粉煤灰為延吉市某熱電廠Ⅱ級(jí)粉煤灰，密度為2 200 kg/m3。試驗(yàn)采用的細(xì)骨料中，天然砂的細(xì)度模數(shù)為2.18，密度為2 650 kg/m3，含水率為2%；再生砂的細(xì)度模數(shù)為2.99，密度為1 450 kg/m3，吸水率為5%；纖維為海寧市某復(fù)合材料公司提供的長(zhǎng)、短切玄武巖纖維。本試驗(yàn)使用的減水劑為延吉市某建材有限公司產(chǎn)液態(tài)聚羧酸高效減水劑，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合GB 50119—2013混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范規(guī)定，減水率為20%。

表1 砂漿配合比

1.3 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)按照J(rèn)GJ 70—2009建筑砂漿基本性能試驗(yàn)方法進(jìn)行砂漿的稠度試驗(yàn)，同時(shí)試塊裝模，在養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)24 h后脫模，然后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)。并在規(guī)定齡期按照GB/T 17671—1999水泥膠砂強(qiáng)度檢測(cè)方法(IOS法)進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)及抗折強(qiáng)度試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 稠度

圖1為玄武巖纖維不同長(zhǎng)度及摻率變化下再生砂漿稠度。由圖1可知，Plain組砂漿稠度為72 mm,具有相對(duì)較好的流動(dòng)性。

這是由于膠凝體中的粉煤灰顆粒較細(xì)，以小球狀態(tài)存于填充水泥空隙，起滾阻效應(yīng)，增加砂漿的流動(dòng)性。隨著玄武巖纖維長(zhǎng)度和摻率的改變各試驗(yàn)組砂漿稠度有不同程度的降低，而且稠度值均小于Plain組的稠度。原因是隨著纖維長(zhǎng)度和摻量的增加，提高砂漿整體粘結(jié)力，降低其流動(dòng)性。

2.2 抗壓強(qiáng)度

圖2為玄武巖纖維不同長(zhǎng)度及摻率變化下3 d,7 d,28 d齡期的再生砂漿抗壓強(qiáng)度。從圖2中可看出，在所有齡期中摻入玄武巖纖維的試驗(yàn)組抗壓強(qiáng)度均高于Plain組。隨著玄武巖纖維長(zhǎng)度的變化，再生砂漿的抗壓強(qiáng)度先增加后減小，其中當(dāng)纖維長(zhǎng)度12 mm時(shí)抗壓強(qiáng)度達(dá)到最高值。這是由于玄武巖纖維長(zhǎng)度過短或過長(zhǎng)時(shí)，纖維不能在砂漿中起有效橋接作用，對(duì)砂漿裂縫的產(chǎn)生和抑制作用受到限制，經(jīng)試驗(yàn)得出玄武巖纖維長(zhǎng)度12 mm左右時(shí)可有效提高再生砂漿抗壓強(qiáng)度。隨著玄武巖纖維摻率的變化，再生砂漿抗壓強(qiáng)度不同程度的變化，其中當(dāng)纖維摻率0.15%時(shí)砂漿抗壓強(qiáng)度達(dá)到最高值。原因是玄武巖纖維在砂漿中離散分布，當(dāng)其摻量過少纖維不能有效地提高砂漿的強(qiáng)度，當(dāng)纖維摻量過多會(huì)導(dǎo)致纖維成團(tuán)，降低砂漿強(qiáng)度。經(jīng)分析可知，在L12F15組得到最高抗壓強(qiáng)度值，在齡期3 d,7 d,28 d相對(duì)Plain組而言分別提高了11.2%,11.64%和12.27%。

2.3 抗折強(qiáng)度

圖3為玄武巖纖維不同長(zhǎng)度及摻率變化下3 d,7 d,28 d齡期的再生砂漿抗折強(qiáng)度。從圖3中可看出，在所有齡期中摻入玄武巖纖維試驗(yàn)組的抗折強(qiáng)度均高于Plain組。當(dāng)纖維摻率相同時(shí)，隨著纖維長(zhǎng)度的增加砂漿抗折強(qiáng)度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，其中纖維長(zhǎng)度為6 mm時(shí)砂漿抗折強(qiáng)度達(dá)到最高值。在纖維長(zhǎng)度相同時(shí)，隨著纖維摻率的增加抗折強(qiáng)度呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，其中纖維摻率為0.3%時(shí)砂漿抗折強(qiáng)度達(dá)到最高值。本試驗(yàn)中L6F30組抗折強(qiáng)度提高效果最為明顯，相對(duì)Plain組而言在齡期3 d,7 d,28 d分別提高15%,32.4%和23.2%。這是由于短纖維可以均勻地分散在砂漿中，有效起橋接作用；同時(shí)，隨著纖維摻量的增加，纖維有效提高砂漿的抗拉強(qiáng)度，良好地傳遞和分散砂漿受力時(shí)的能量，進(jìn)而提高了砂漿抗折強(qiáng)度。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過改變玄武巖纖維長(zhǎng)度和摻率，分析了其對(duì)再生砂漿基本性能的影響，其試驗(yàn)結(jié)果如下。

1)隨著玄武巖纖維長(zhǎng)度和摻率的增加再生砂漿稠度有降低趨勢(shì)，且稠度值均小于Plain組。2)玄武巖纖維的加入可以有效的提高砂漿的抗壓強(qiáng)度，其中L12F15組的抗壓強(qiáng)度提高幅度最大。3)玄武巖纖維的加入可以有效的提高砂漿的抗折強(qiáng)度，在本試驗(yàn)范圍內(nèi)玄武巖纖維摻量越多，其抗折強(qiáng)度提高幅度越大，并且6 mm短切纖維對(duì)再生砂漿抗折強(qiáng)度的提高效果最顯著。