聚丙烯纤维混凝土基本力学性能

2017-10-16李晓路

四川水泥 2017年10期

关键词：聚丙烯粉煤灰力学性能

刘文李晓路

（宁夏大学土木与水利工程学院，宁夏银川 750021）

聚丙烯纤维混凝土基本力学性能

刘文李晓路

（宁夏大学土木与水利工程学院，宁夏银川 750021）

聚丙烯纤维是一种高强聚丙烯束状单丝纤维，具有性价比高、抗裂性能优良、分散性极佳等特点。针对 C30混凝土强度等级，研究了聚丙烯纤维掺量为 0.4%、0.8%、1.2%，粉煤灰掺量为 10%、20%、30%情况下，混凝土试块的抗压和劈裂拉伸性能。试验结果表明，在掺入粉煤灰和聚丙烯纤维情况下，当粉煤灰掺量为20%，聚丙烯纤维掺量为0.8%时，抗压强度达到最大值；对于劈裂拉伸强度，当粉煤灰掺量为30%，聚丙烯纤维掺量为1.2%时，劈裂拉伸强度达到最大值。可见，聚丙烯纤维对混凝土的抗压强度和劈裂拉伸强度具有增强、增韧的效果。

粉煤灰；聚丙烯纤维；力学性能

在工程实际中，以混凝土结构占主导地位，混凝土结构由于内外因素的作用不可避免地存在裂缝，而裂缝是混凝土结构物承载能力、耐久性及防水性降低的主要原因。因此，抑制混凝土裂缝的开展具有重要意义。大量研究表明，在混凝土中掺入纤维可以有效地抑制裂缝的开展[1]、增加混凝土韧性、降低混凝土脆性，提高混凝土抗拉抗裂能力。纤维作为增韧增强材料已经被广泛地应用于混凝土工程中[2]。

对于聚丙烯纤维，它具有能防止或减少裂缝、改善长期工作性能、提高变形能力和耐久性等优点[3]，在素混凝土中加入聚丙烯纤维之后，有助于减少混凝土的泌水,并降低其在塑性状态下的收缩率[4]，混凝土的抗压性能、抗折性能、抗渗性能都得到了很大程度的提高；另外在纤维混凝土中掺入粉煤灰，具有润滑、抗腐蚀、致密等作用，这样做既使废物再利用，也大大提高了混凝土的抗渗性。秦荷成[5]研究表明再生混凝土掺加聚丙烯纤维后可以提高混凝土的抗裂性能；李华明[6]对纤维混凝土的性能进行了综合分析,得出了纤维混凝土在物理力学性能上的优势。本文研究了聚丙烯纤维掺量为0.4%、0.8%、1.2%，粉煤灰掺量为10%、20%、30%情况下，对于混凝土试块抗压强度和劈裂拉伸强度的影响,希望能对以后的混凝土工程起到一定的借鉴和指导作用。

1 试验设计

1.1 试验原材料

图1 聚丙烯纤维

试验所用水泥为宁夏赛马厂生产的42.5R普通硅酸盐水泥,水泥细度4.7%[7],外加剂为乌海成城交大建材有限公司生产的奈系高效能减水剂,减水效率为 25%,实验用水采用当地自来水.天然粗骨料为宁夏银川镇北堡生产的人工碎石,粒径为4.75～31.5mm 连续级配，天然细骨料采用宁夏镇北堡的人工水洗中砂，满足混凝土骨料级配要求，粉煤灰采用宁夏回族自治区银川市西夏区热电厂Ⅱ级粉煤灰，聚丙烯纤维采用河北廊坊保温建材有限责任公司生产的纤维，如图1，其基本力学指标如表1所示。

表1 聚丙烯纤维基本力学指标

1.2 试验内容和方法：

本试验混凝土设计强度等级为C30，水胶比采用 0.43，砂率为42%。粉煤灰掺量分别为10%，20%，30%；聚丙烯纤维掺量分别为0.4%，0.8%，1.2%。试件的尺寸是100mmx100mmx100mm，24h后拆模成型。在标准养护条件下分别养护7d、28d后进行试验。

试件养护7d、28d后，按GB/T50081—2002《普通混凝土力学性能试验方法标准》[8]，进行试验。试验采用液压式压力试验机加载，直至试件破坏。

2 试验数据处理与分析

表2 掺入粉煤灰混凝土试件的强度

表2数据显示，混凝土的7d、28d抗压强度随着粉煤灰掺量的增加呈现先升高后降低的趋势，当粉煤灰掺量达到 20%时，混凝土抗压强度达到最大；对于混凝土劈裂拉伸强度，随着粉煤灰掺量的增加呈现逐渐降低的趋势。

表3 掺入聚丙烯纤维混凝土试件的强度

表3数据显示，在混凝土中掺入聚丙烯纤维时，混凝土7d、28d抗压强度随着聚丙烯纤维掺量的增加，呈现先升高后降低的趋势；对于混凝土 28d劈裂拉伸强度，同样呈现先升高后降低的趋势。

表4掺入粉煤灰和聚丙烯纤维混凝土试件的强度

图2 7d抗压强度

图4 28d抗压强度

根据表4及图2-4可知，对于混凝土抗压强度，在粉煤灰量不变的情况下，聚丙烯纤维从0.4%、0.8%、1.2%变化时，混凝土抗压强度逐渐提高，并且在粉煤灰掺量从10%、20%、30%逐渐增加时，混凝土抗压强度呈现先升高后降低的趋势。当粉煤灰掺量为20%，聚丙烯纤维掺量为0.8%时，混凝土抗压强度达到最大值；对于劈裂拉伸强度，当粉煤灰掺量为30%，聚丙烯纤维掺量为1.2%时，混凝土劈裂拉伸强度达到最大值。