钢纤维和聚丙烯纤维增强混凝土性能对比试验及分析.pdf
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1、广东建材2023年第8期0 前言大量研究表明1-3,纤维与混凝土的复合,能有效解决混凝土拉压比低、韧性差和收缩大等问题。国际材料与结构实验室联合会将纤维混凝土定义为:水硬性水泥不掺集料或掺有各种尺寸的集料,并掺有分散的纤维增强体所组成。纤维在混凝土中均匀而任意分布,起作用可分为三个方面4,5:提高水泥基材的抗拉强度;阻碍水泥基材料中微裂缝的生长,同时防止新裂缝的产生;增强水泥基材料抵抗变形的能力,提高材料的韧性和抗冲击性。本文通过检测试验,主要对比研究了钢纤维和聚丙烯纤维在不同体积掺量条件下对混凝土工作性能、力学性能和抗渗性能的影响。1 原材料及试验方法1.1原材料水泥为普通硅酸盐水泥(P O
2、 42.5),其物理力学性能指标及化学成分分别见表1与表2。骨料细集料:天然河砂,经筛分、冲洗、晾晒等程序,细度模数为3.0,经处理后含泥量、含水率可忽略不计。粗集料:510mm碎石和1020mm碎石。减水剂和水减水剂为高效聚羧酸减水剂,拌和水为自来水。纤维钢纤维:市售钢纤维,其性能指标见表3。聚丙烯纤维,性能指标见表4。1.2试验方法钢纤维和聚丙烯纤维增强混凝土性能对比试验及分析杨永栩(广州建设工程质量安全检测中心有限公司)【摘要】以钢纤维和聚丙烯纤维为研究对象,通过试验对比研究了纤维混凝土工作性能、力学性能和抗渗性能。检测试验结果表明:纤维的掺入会导致混凝土坍落度、拓展度的明显降低;钢纤维
3、对混凝土抗压强度和抗折强度的影响比聚丙烯纤维大,当体积掺量为 0.10%时,最大增幅分别为13.80%和11.91%;混凝土达到最高抗渗等级9时,钢纤维和聚丙烯纤维的体积掺量分别为0.05%和0.10%。【关键词】钢纤维;聚丙烯纤维;混凝土;工作性能;耐久性能比表面积/(m2/kg)396凝结时间/min初凝159终凝212抗压强度/MPa3d26.6328d49.60抗折强度/MPa3d5.4328d7.84密度/(g/cm-3)3.05标准稠度/%27.3表2 水泥的物理力学性能指标直径/mm0.55长度/mm36拉伸强度/N/mm21340长径比60表3 钢纤维性能指标直径/m14长度/
4、mm19拉伸强度/N/mm215弹性模量/Gpa3.6长径比1357表4 聚丙烯纤维性能指标SiO221.35Al2O35.47Fe2O33.04CaO58.23MgO2.55NaO20.38KO20.71L.O.I2.91表1 水泥主要化学成分(%)材料研究与应用-29广东建材2023年第8期1.2.1工作性能混凝土的表观密度和坍落度试验参照国家标准 普通混凝土拌合物性能试验方法标准GB/T 50080进行测试。1.2.2抗压、抗折强度试验混凝土的抗压强度参照国家标准 普通混凝土力学性能试验方法标准GB/T 50081进行测试。抗压强度 试 验 机 为 美 特 斯 工 业 系 统(中 国)有
5、 限 公 司 的YAW4306型微机控制电液伺服压力试验机,其最大荷载为3000kN;抗折强度为深圳万测试验设备有限公司型号:HUT305A,其最大荷载为300kN。1.2.3抗水渗透试验抗水渗透试验采用上口内径为175mm、下口内部直径为185mm和高度为150mm的圆台柱试件,参照国家标准GB/T 50082 普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准 有关实验方法进行。2 实验结果与分析经计算和试拌,根据外加剂掺量、混凝土坍落度、粘聚性、泌水性、保水性以及抗压强度等指标要求进行混凝土的试配、调整并确定混凝土配合比如表5所示。2.1 钢纤维、聚丙烯纤维对混凝土工作性能的影响表6所示对比了钢纤
6、维、聚丙烯纤维对混凝土坍落度的影响。由图可以看出,各种纤维混凝土坍落度值的变化规律类似,都随着体积掺量的增加而快速变小。而相同体积掺量时,聚丙烯纤维混凝土坍落度大于钢纤维混凝土。这是因为一方面,钢纤维是刚性纤维,形成的网络结构相对稳定,混凝土克服其阻力坍落过程中,需要做更多的功,坍落难度更大。另一方面,由于钢纤维与水泥基材料的相容性不好,从而导致其纤维网架结构与混凝土集料颗粒之间的摩擦力较大,混凝土拌合物要达到流动状态所需克服的作用力较大,故其坍落度减小。试验过程中发现,纤维体积掺量增加,混凝土的泌水量逐渐较少,均匀性逐渐提高。相同体积掺量时,聚丙烯纤维的保水性优于钢纤维。同时,在搅拌过程中,
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