比例混雜纖維再生混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)

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摘要：通過(guò)控制兩種纖維在再生混凝土的總摻入量，改變聚丙烯腈纖維和聚丙烯仿鋼纖維的摻入比例，來(lái)探究其對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響。結(jié)果顯示，單摻聚丙烯腈纖維或聚丙烯仿鋼纖維對(duì)再生混凝土抗壓及抗折強(qiáng)度都有提升作用，當(dāng)其比例為1：1時(shí)，提升效果最為明顯；對(duì)于混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度，由于聚丙烯腈纖維的抗拉強(qiáng)度較好，單摻聚丙烯腈纖維提高效果更為顯著。

關(guān)鍵詞：再生混凝土；聚丙烯腈纖維；聚丙烯仿鋼纖維；力學(xué)性能

引言

我國(guó)目前處于城市建設(shè)高峰期，隨著城市化進(jìn)程的加快，據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)建筑能耗比例達(dá)到35%左右，非常多的建筑物達(dá)到使用年限，需要拆除重建，建筑垃圾應(yīng)運(yùn)而生。建筑垃圾資源化處置已經(jīng)成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)，國(guó)內(nèi)已經(jīng)有很多將廢棄混凝土破碎再利用的先例，但制成的再生混凝土有早期強(qiáng)度低、易開(kāi)裂、抗沖擊性能差等缺點(diǎn)。還有，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展廢棄毛線、廢棄針織物（純紡或與羊毛混紡）和廢棄機(jī)織物等物品的量也增加，而這些物品中都以纖維制成。部分的纖維都具有較高的抗拉、抗彎、抗剪和抗扭強(qiáng)度，卓越的抗沖擊性能等物理力學(xué)性能［1-2］。為了降低環(huán)境污染，有效再利用工業(yè)廢料和建筑垃圾，本文通過(guò)改變廢棄聚丙烯腈纖維（以下簡(jiǎn)稱PAN）和聚丙烯仿鋼纖維（以下簡(jiǎn)稱PPTF）的摻入比例，分析再生混凝土的力學(xué)性能。

1試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

1.1試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)及方法

本實(shí)驗(yàn)中的水膠比采用0.35，用30%破碎而成的再生粗骨料代替天然粗骨料，減水劑摻率為膠凝體總質(zhì)量的1%，纖維總摻量控制為0.3%，為了改善再生混凝土的各項(xiàng)性能，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)改變聚丙烯腈纖維和聚丙烯仿鋼纖維的摻入比例，共設(shè)計(jì)5組不同配合比的實(shí)驗(yàn)組。混凝土攪拌后先測(cè)試坍落度，然后進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，并在規(guī)定的齡期參照《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T50081-2002）的試驗(yàn)方法測(cè)試再生混凝土的抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉性能等。

1.2試驗(yàn)原材料

（1）水泥：延吉市P.042.5型號(hào)普通硅酸鹽水泥，其密度為3150kg/m3；（2）纖維：聚丙烯腈長(zhǎng)度為19mm，其密度為1.18g/m3，聚丙烯仿鋼纖維長(zhǎng)度為19mm，其密度為0.91g/m3；（3）天然粗骨料：碎石，粒徑為5~25m，含水率為2.4%；（4）再生粗骨料：廢棄混凝土先經(jīng)過(guò)人工破碎成中等尺度的碎塊，之后用顎式破碎機(jī)破碎，再生粗骨料的粒徑為5~25mm，含水率為5%;（5）砂：延吉市本地天然黃砂，中砂，級(jí)配良好，細(xì)度模數(shù)為2.9，含水率為2.4%；（6）減水劑：聚羧酸高效減水劑，減水率為20%。

2試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1抗壓強(qiáng)度分析

如圖1所示，隨著聚丙烯腈纖維（以下稱為PVA纖維）摻率的增加，混凝土的28d抗壓強(qiáng)度呈有起伏，但幅度不大的趨勢(shì)。其中在P25F75時(shí)達(dá)到最大值，為77.40MPa，其次為P0F100，P100F0，P25F75，P75F25。綜合來(lái)看，PAN纖維摻入比例為50%，PPTF纖維摻入比例為50%時(shí)，再生混凝土的抗壓強(qiáng)度最高。

2.2抗折強(qiáng)度分析

由圖2中可知，隨著PAN纖維的摻率的增加，再生混凝土的抗折強(qiáng)度呈先增后減的趨勢(shì)。其中在P25F75組強(qiáng)度達(dá)到最大值，為10.4MPa，其次為P50F50，P75F25，P100F0，P0F100順序?？梢钥吹?，單摻PAN纖維、PPTF纖維對(duì)基體混凝土的增強(qiáng)效果有限，而PAN纖維和PPTF纖維混摻則能更好地取長(zhǎng)補(bǔ)短，將兩者的優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來(lái)，PAN纖維摻量為25%，PPTF纖維摻量為75%時(shí)，混雜纖維對(duì)混凝土抗折強(qiáng)度的增強(qiáng)效果最佳［3］。

2.3劈裂抗拉強(qiáng)度分析

如圖3所示，隨著PAN纖維摻率的增加，再生混凝土的劈裂抗拉強(qiáng)度呈先減后增的趨勢(shì)。其中在P100F0組強(qiáng)度達(dá)到最大值，為1.97MPa，其次為P75F25，P25F75，P50F50，P0F100順序。這是因?yàn)镻AN纖維的抗拉強(qiáng)度較大。

3結(jié)論

（1）PAN纖維與PPTF纖維摻入比例為1：1時(shí)，再生混凝土的抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大值。（2）在素混凝土中單摻PAN纖維或PPTF纖維對(duì)其抗折強(qiáng)度的增強(qiáng)效果并不顯著，相比而言，混雜纖維對(duì)混凝土抗折強(qiáng)度的增強(qiáng)效果更佳，本實(shí)驗(yàn)中，PAN纖維摻量為25%，PPTF纖維摻量為75%時(shí)，增強(qiáng)效果達(dá)到最大化。（3）摻入PAN纖維可以作為提高混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度的有效方法之一，這是因?yàn)槠淇估瓘?qiáng)度較大。

參考文獻(xiàn)

［1］楊成蛟，黃承逵，王伯昕.混雜纖維混凝土的力學(xué)性能及抗?jié)B性能［J］.建筑材料學(xué)報(bào)，2008，11（1）：89-93.

［2］徐禮華，梅國(guó)棟，黃樂(lè)，等.鋼-聚丙烯混雜纖維混凝土軸心受拉應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系研究［J］，土木工程學(xué)報(bào)，2014，47（7）：35-45.

［3］劉慈.不同摻入率混雜纖維對(duì)再生混凝土性能的影響，混凝土與水泥制品，2016（12）：53-56.

作者：韓慧優(yōu) 遲翠萍 裴長(zhǎng)春 單位：延邊大學(xué)工學(xué)院