纖維種類及摻量對RPC抗壓強度影響研究

侯倩倩

摘 要：活性粉末混凝土因抗壓強度高、耐久性好、環(huán)保性能好得到了廣泛應(yīng)用。活性粉末混凝土抗壓強度受到很多因素的影響，本文通過實驗方法研究了鋼纖維和聚丙烯纖維不同摻量下對活性粉末混凝土抗壓強度的影響。通過研究發(fā)現(xiàn)摻加鋼纖維對RPC試塊抗壓強度有一定的貢獻，摻加聚丙烯纖維對抗壓強度影響并不顯著。

關(guān)鍵詞：活性粉末混凝土；鋼纖維；聚丙烯纖維

0 引言

1933年，法國BouygIles公司的研究小組在Pierre Richard的帶領(lǐng)下率先研制成一種新型水泥基復合材料，即繼普通混凝土和高性能混凝土之后應(yīng)用比較多的活性粉末混凝土，它具有超高強度、高耐久性、高韌性的特點，還具有良好的環(huán)保性能和環(huán)保性能。因為活性粉末混凝土能夠延長結(jié)構(gòu)的使用壽命，并且減少后期的維護費用，在大型設(shè)施例如土木、石油、市政、核電、海洋及軍事設(shè)施中的應(yīng)用前景十分廣闊。

國內(nèi)外學者對RPC展開了較深入的研究。法國的Pierre Richard的研究小組研究了原材料和成型工藝對RPC性能的影響；長安大學的馬愷澤研究了鋼纖維摻量對RPC抗壓強度的影響以及尺寸效應(yīng)；哈爾濱工業(yè)大學的鄭文忠研究了水膠比、養(yǎng)護條件等對RPC的流動性和強度的影響。由于影響RPC的因素較多，參數(shù)范圍較廣，同時考慮多個因素影響的系統(tǒng)研究還有待繼續(xù)深入。本文采用實驗方法主要研究鋼纖維、聚丙烯纖維在不同摻量下對活性粉末混凝土破壞狀態(tài)和抗壓強度的影響。

1 實驗研究

1.1 實驗原材料

實驗采用的主要材料：水泥：普通硅酸鹽水泥，P.O42.5，河砂：中砂；減水劑：聚羧酸減水劑；粉煤灰：Sio2含量≥58%，比表面積≥340m2/kg；硅灰：Sio2含量≥96%，比表面積≥15000m2/kg；鋼纖維：抗拉強度2850-3000MPa，長度13±1mm；聚丙烯纖維：抗拉強度>400Mpa，長度為18±1mm。

1.2 配合比設(shè)計

本文研究的是纖維種類、纖維摻量對RPC試塊破壞狀態(tài)、抗壓強度的影響。

鋼纖維摻量是體積摻量，聚丙烯纖維是質(zhì)量比，其他各組成材料皆以每立方混凝土中各材料的質(zhì)量。配合比設(shè)計如表1所示。

1.3 試件設(shè)計、制備與養(yǎng)護

1.3.1 試件設(shè)計

根據(jù)規(guī)范要求，選用邊長為100mm的立方體試件，根據(jù)配合比澆筑試件，且每組試件各3塊。

1.3.2 試件制備與養(yǎng)護

根據(jù)配合比將稱量好的水泥、硅灰、粉煤灰、砂倒入攪拌機內(nèi)，干拌，分三次加入纖維，將溶解了減水劑的水分兩次加入攪拌機，將攪拌好的拌合物注入試模內(nèi)，然后放置在震動臺上振動成型。

試塊養(yǎng)護是在試塊成型后，在（20±2）℃的標準養(yǎng)護箱內(nèi)養(yǎng)護24h，拆模后進行常溫養(yǎng)護。

1.3.3 實驗設(shè)備

加載設(shè)備選用WAW-2000電液伺服壓力實驗機，最大實驗力為2000KN。

2 實驗結(jié)果與分析

根據(jù)上述對影響因素的分析及相應(yīng)的實驗結(jié)果，下面討論纖維種類、纖維摻量對RPC試塊破壞形態(tài)及強度的影響。

2.1 纖維摻量對RPC試塊破壞狀態(tài)的影響

2.1.1 鋼纖維對RPC試塊破壞狀態(tài)的影響

未摻加鋼纖維的試塊最終破壞狀態(tài)，出現(xiàn)角錐面脆性破壞，混凝土碎片四處剝落。而摻有鋼纖維的RPC立方體試件，在加載過程中，會聽到試件內(nèi)部的撕裂聲，試件破壞后，試件加載兩側(cè)會出現(xiàn)大致平行的豎向裂縫，同時試件表面有部分剝落現(xiàn)象。隨著鋼纖維摻量的增加，破壞時整體性越來越好，如圖1所示。

2.1.2 摻加聚丙烯纖維對RPC試塊破壞狀態(tài)的影響

摻加聚丙烯纖維的RPC試塊由于內(nèi)部存在聚丙烯纖維的拉結(jié)作用，斷面處纖維被拔出，出現(xiàn)延性破壞，試件兩側(cè)表面會出現(xiàn)大致平行的豎向裂縫，由此可見摻加聚丙烯纖維能夠顯著提高試件的韌性，如圖2所示。

a.未摻加聚丙烯纖維RPC破壞狀態(tài) b.聚丙烯纖維摻量0.1%時RPC破壞狀態(tài)

2.2 纖維摻量對抗壓強度的影響

2.2.1 鋼纖維摻量對抗壓強度的影響

備注：表2中fn表示鋼纖維體積摻量為n%時，RPC試塊抗壓強度值

由上表可以看出，各種鋼纖維摻量下試塊抗壓強度與未摻加纖維試塊抗壓強度比值關(guān)系，摻加鋼纖維能夠提高RPC抗壓強度。

2.2.2 聚丙烯纖維摻量對抗壓強度的影響

備注：表3中fn表示聚丙烯纖維摻量為n%時，RPC試塊抗壓強度值。

由上表可以看出，各種聚丙烯纖維摻量下試塊抗壓強度與未摻加纖維試塊抗壓強度比值關(guān)系，摻加聚丙烯纖維對提高RPC抗壓強度效果不明顯。

3 結(jié)論

常溫養(yǎng)護，摻加纖維對RPC抗壓強度有一定程度的提高，摻加鋼纖維RPC抗壓強度提高明顯，摻加聚丙烯纖維RPC抗壓強度提高不明顯。摻加纖維能夠使試塊破壞時呈現(xiàn)延性破壞，

本實驗研究的影響RPC抗壓強度的因素有待完善，而且選取數(shù)據(jù)時較為分散，數(shù)據(jù)少。下一階段將繼續(xù)研究其他因素對RPC抗壓強度的影響，選取數(shù)據(jù)時更為密集；在試塊研究的基礎(chǔ)上進一步研究RPC構(gòu)件受力性能。

參考文獻

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（作者單位：山東協(xié)和學院）