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郭建光： 聚丙烯纤维混凝土的正交试验研究 l 3 聚丙烯纤维混凝土的正交试验研究 郭建光 ( 中国水电南方建设投资有限公司 深圳5 1 8 0 2 9 ) 【 摘要】 对混凝土强度等级、 聚丙烯纤维掺量、 粉煤灰掺量三个因素进行了正交试验， 通过极差分析和方 差分析研究了三因素对聚丙烯纤维混凝土( P F R C ) 性能的影响。结果表明： 混凝土基体强度和粉煤灰掺量对 P F R C抗压强度和劈裂抗拉强度起到了正向的影响， 粉煤灰的掺入较大程度提高了 P F R C塌落度。聚丙烯纤维对 P F R C的抗压强度和劈裂抗拉强度影响甚小， 但改善了基体的韧性破坏形态。 【 关键词】 聚丙烯纤维混凝土( wn c ) ； 粉煤灰； 正交试验 【 中圈分类号】 T U 5 2 8 5 7 2 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 3 ) l l 一 0 0 1 3 一 o 3 0引言 强度和耐久性是混凝土材料的两大基本特性， 混 凝土作为人工材料已广泛应用于现代各种工程建设 中， 但其材料本身的某些缺陷仍不能克服H 。纤维 增强水泥基复合材料在水泥基材 中掺人纤维作为增 强体， 发挥 了纤 维的抗 拉强度 高、 极延 伸率大等优 点H 。因此纤维增强水泥基复合材料能够克服普通 水泥基材料抗拉强度低、 易开裂和脆性大的缺点， 可 增强水泥基材料的性能， 提高其耐久性 一 。 聚丙烯纤维混凝土( P o l y p r o p y l e n e F i b e r R e i I r c e d C o n c r e t e ， 简称 P F R C ) 具有纤维掺量成本低、 耐化学腐 蚀性好等特点 ， 聚丙烯纤维对抑制混凝土早期收缩裂 缝和提高混凝土耐久性方面有显著作用 。 。 ， 这 已得 到许多研究和工程应用的证实。 正交试验方法是利用排列整齐的正交表来对试 验进行整体设计、 综合比较、 统计分析， 实现通过少数 的实验次数找到较好的生产条件， 以达到最高生产工 艺效果。正交表能够在因素变化范围内均衡抽样， 使 每次试验都具有较强的代表性 ， 由于正交表具备均衡 分散的特点， 保证了全面实验的某些要求， 这些试验 往往能够较好或更好的达到实验的目的。 基于以上考虑， 文中通过正交试验方法来研究不 同掺量聚丙烯纤维 和粉煤 灰对混凝 土力学性能 的 影 响。 1 实验概述 1 1 试验用原材料及其性质 水泥 ： 佛山高明协和建材有限公司生产的协和牌 P 0 4 2 5 R型水泥； 粉煤灰 ： 广东恒运电厂生产的 I 级 粉煤灰 ； 粗骨料 ： 52 5 ra m花岗岩碎石； 细骨料： 河砂； 减水剂： 本公司 自配的聚羧酸减水剂， 最大减水率为 3 0 ； 聚丙烯纤维 ： 深圳市恒悦达建筑材料有限公司生 产的聚丙烯纤维 ， 以聚丙烯为主要原料 ， 经特殊工艺 制造而成的高强短纤维， 其性能见表 1 。 表 1 聚丙烯纤维主要技术性能指标 1 。 2试验方案及配合比 本实验选用 L 1 6 ( 4 ) 正交表， 因素与水平的选择 ， 见表 2 。 表2 因素水平 本实 验 采 用立 方 体 试 件 ( 1 O O m m X l O O m m X l O O m m) 进 行实 验， 2 8 d龄 期后 在压 力机 上按 G B T 5 0 0 8 1 2 0 0 2标准进行测定。所设计的P F R C强度等 级为 C 3 0 、 C 5 0 、 C 6 0 、 C 7 0 ， 配合比见下表 3 。 表 3 P F R C配合比 2 实验结果与分析 表4为正交试验方案 L 1 6 ( 4 5 ) 及 P F R C的塌落 度 ， 立方抗压强度以及劈裂抗拉强度为考核指标的正 交试验结 果。 1 4 低温建筑技术 2 0 1 3 年第 1 1 期( 总第 1 8 5期) 对于 P F R C立方抗压强度， 因素主次顺序为 A B C ， 表明基体强度等级的影响非常显著， 当掺入聚丙 烯纤维时 1 3 4B 31 3 2B 1 ， 说明聚丙烯纤维的掺人 提高基体抗压强度， 但从数值可见， 提高幅度很微小； 当掺人粉煤灰时 C 4( 2 3c 2C 1 ， 说明粉煤灰的掺 入能提高 P F R C抗压强度 ， 并且掺量为2 5 时对P F R C 强度提高较显著。 对于 P F R C劈裂抗拉强度， 因素主次顺序为 AB C， 表明基体强度等级的影响非常显著， 当掺入粉煤 灰时 c 4 C 3C 2C 1 ， 说明粉煤灰掺量为对 P F R C劈 裂抗拉强度起着正向作用。聚丙烯纤维对 P F R C劈裂 抗拉强度的影响较 小， 但 是 力学性 能测试 之后 的 P F R C试块基本保持原来 的外形 ， 而基体混凝土试块 则已分离解体， 这说明聚丙烯纤维改善了基体材料 的 韧性 。 对于 P F R C塌落度， 因素的主次顺序为 C AB ， 粉煤灰掺量对塌落度影响显著， 掺入粉煤灰时 C 31 2 2 C 4 C 1 ， 说明粉煤灰的掺人能改善混凝土的和易 性 ， 提高流动性； 当掺入聚丙烯纤维时对混凝土塌落 度的影响较小。 表4 聚丙烯纤维对混凝土的性能影响结果 表 5 实验结果极差分析 郭建光： 聚丙烯纤维混凝土的正交试验研究 1 5 3结语 对不同基体强度等级( C 3 0 、 C 5 0 、 C 6 0 、 C 7 0 ) 、 不同 聚丙烯纤维体积率( 0 、 0 0 6 、 0 0 8 、 0 1 ) 和粉煤 灰掺量( 0 、 1 5 、 2 5 、 3 5 ) 的 P F R C进行了正交试 验， 通过对 P F R C的抗压强度、 劈裂抗拉强度与塌落度 的实验结果进行极差分析和方差分析见表 5 、 表 6 ， 可 以得出下三点结论： ( 1 ) 基体强度等级对 P F R C抗压强度和劈裂抗 拉强度有非常显著的影响， 基体强度提高， P F R C的抗 压强度和劈裂抗拉强度都同步提高。 ( 2 ) 聚丙烯纤维体积率对基体抗压强度和劈裂 抗拉强度影响不是很明显， 但改善了基体的韧性。 ( 3 ) 随着粉煤灰掺量的增加 ， P F R C抗压强度和 劈裂抗拉强度都有所提高， 混凝土拌合物的塌落度提 高尤为明显。 2 参考文献 王瑞兴， 钱春香， 丁庆领 等 聚丙烯纤维对混凝土性能的改 善研究 J 混凝土与水泥制品， 2 0 0 4 ， ( 1 ) ： 4 1 4 3 任昭君， 孙志伟， 赵铁军对聚丙烯纤维增强混凝土耐久性能 的研究 c 第六届全国高强与高性能混凝土会议论文集 乌鲁木齐。 2 0 0 7 ： 2 2 9 3 0 4 3 汪洋， 杨鼎宜， 周明耀聚丙烯纤维混凝土的研究现状与趋势 J 混凝土， 2 0 0 4 ， ( 1 ) ： 2 4 2 6 4 盛黎明， 邓运清 混凝土聚丙烯纤维的发展与应用 J 桥梁， 2 0 0 2 ， ( 6 )： 2 4-2 5 5 阎利， 万朝均， 王绍东聚丙烯纤维增强混凝土概述 J 化学 建材 ， 2 0 0 3， ( 1 ) ： 5 2 5 5 6 朱江聚丙烯纤维混凝土的防水性能及其应用 J 防水材料 与施工， 2 0 0 2 ， ( 2 ) ： 3 83 9 7 张希瞬， 吴宗峰， 张庆功， 等 超长建筑应用聚丙烯纤维混凝 土施工技术 J 山东建筑工程学院学报， 2 0 0 0 ， ( 3 ) ： 8 8 9 1 8 李光伟聚丙烯纤维对混凝土抗裂性能的影响 J 水电站设 计 ， 2 0 0 2 ， ( 6) ： 9 81 0 0 9 朱江 聚丙烯纤维与高性能混凝土 J 四川建筑科学研究， 2 0 0 0， 2 6 ( 4) ： 5 3 5 4 1 O 邵晓蓉， 王柏生 低掺量聚丙烯纤维混凝土力学性能的实验 研究 J 混凝土， 2 0 0 5 ， ( 8 ) ： 3 5 3 6 收稿日期 2 0 1 3一 O 8 0 3 作者简介 郭建光( 1 9 7 5 一) ， 男， 山西寿阳人 ， 工程师 。 从事 建筑施工技术与管理工作。