塑鋼纖維輕骨料混凝土力學性能

　　這篇力學論文投稿發(fā)表了塑鋼纖維輕骨料混凝土力學性能，論文通過實驗的方式研究了塑鋼纖維對輕骨料混凝土的抗壓性能、抗劈拉性能、抗彎折性能的影響，從而找出適宜的塑鋼纖維摻量，塑鋼纖維加入到輕骨料混凝土中形成一種復合材料——塑鋼纖維輕骨料混凝土。

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　　1試驗概況

　　1.1試驗材料

　　1)水泥：42.5R級普通硅酸鹽水泥。2)粗骨料：本次試驗采用高強圓球形粉煤灰陶粒。3)細骨料：河砂，細度模數(shù)2.8，含泥量2.0%，堆積密度1574kg/m3，含水率0.51%。4)塑鋼纖維：寧波大成新材料股份有限公司生產(chǎn)的高性能塑鋼纖維。5)外加劑：萘系高效減水劑，減水率20%以上。6)水：自來水。

　　1.2試驗的配合比

　　試驗使用強度等級為LC30的輕骨料混凝土，采用絕對體積法確定塑鋼纖維輕骨料混凝土的配合比，試驗的配合比見表1。

　　1.3試件制作及成型養(yǎng)護

　　經(jīng)過處理的塑鋼纖維在強制式攪拌機攪拌混凝土時加入，稍微增加攪拌時間。試塊制作步驟如下：

　　1)按試驗設計的配合比分別稱取各材料備用，并且使陶粒預濕1小時。

　　2)將稱好的原材料按照陶粒、砂、水泥依次投入攪拌機內(nèi);人工分散式加入塑鋼纖維，機械攪拌2min，加入水和減水劑攪拌5min。

　　3)出料成模，置于振動臺上振動成型(振動30~40s)。24h之后脫模，并置于溫度(20±2)℃、相對濕度95%RH以上條件下養(yǎng)護至試驗齡期。

　　1.4試驗設備

　　單臥軸強制式混凝土攪拌機、WHY-2000型全自動壓力試驗機、10噸液壓式萬能試驗機、TYB-2000型壓力試驗機。

　　2塑鋼纖維輕骨料混凝土力學性能試驗

　　2.1抗壓強度

　　2.1.1立方體抗壓強度試驗試驗一般以混凝土的基本力學性能指標即抗壓強度來作為評價混凝土其他性能的最基本的參數(shù)。試件尺寸為150mm×150mm×150mm的混凝土立方體標準試塊，每組試驗3個試塊，取3個試塊實測的平均強度值作為每組的抗壓強度值。2.1.2試驗現(xiàn)象及結(jié)果分析沒有添加塑鋼纖維的輕骨料混凝土由于試塊和壓板之間的約束效應，破壞時的形態(tài)呈沙漏狀，即相對的錐狀，發(fā)生斜剪切破壞，試件一出現(xiàn)開裂，馬上被壓碎，聲音清脆，屬于脆性破壞。加入塑鋼纖維的輕骨料混凝土試件達到峰值強度開始出現(xiàn)裂縫，繼續(xù)加載時能聽見塑鋼纖維被拉伸斷裂而發(fā)出的噼啪聲音，試件承載力逐漸下降一直到試件破壞，試件破壞時整體性良好，沒有被壓碎成碎塊，因此，塑鋼纖維建議摻量為9kg/m3。

　　2.2抗彎折強度試驗

　　2.2.1試驗現(xiàn)象輕骨料混凝土加載開始出現(xiàn)初始裂縫后，在受拉區(qū)的裂縫寬度隨荷載的增加而變大，達到極限荷載后，普通輕骨料混凝土突然裂開，具有典型的脆性破壞特征;加入纖維的塑鋼纖維輕骨料混凝土起先是跨中出現(xiàn)許多微小的裂縫，在達到極限荷載后，細裂縫逐漸發(fā)育，形成一條主裂縫，可以看見許多纖維，并能聽見塑鋼纖維被拉斷的聲音，跨中有較大的撓曲變形，變形量隨塑鋼纖維的增多而變大，呈現(xiàn)出顯著的延性破壞特征。

　　2.2.2試驗結(jié)果及分析表2為試驗測得的結(jié)果可知，塑鋼纖維對輕骨料混凝土初始開裂強度影響不大，其主要與水泥基材的開裂強度有關(guān)，圓形粉煤灰陶粒在一定程度上可以減少混凝土內(nèi)部應力集中現(xiàn)象，減少內(nèi)部原生裂縫的出現(xiàn)。塑鋼纖維增韌原理分析從試驗中能夠看出，塑鋼纖維輕骨料混凝土比普通輕骨料混凝土的韌性增加了許多，這得益于塑鋼纖維在被拔出混凝土時獨特的耗能機理。鋼纖維耗能多少受界面影響很大，主要在開裂前期發(fā)揮作用。普通的纖維混凝土的耗能效果大多由摻入的纖維本身的彈性模量和延伸率等性質(zhì)決定，并且是在裂縫達到一定的寬度才發(fā)揮出來。塑鋼纖維經(jīng)過處理之后，提高了塑鋼纖維與混凝土基體界面上的性能，增大外表面粗糙度，增加界面的粘結(jié)力和摩擦力，加強機械咬合力。混凝土中的單絲纖維拉拔試驗表明其抗拉拔性能與異形鋼纖維相差無幾，所以塑鋼纖維在裂縫發(fā)展全過程都有耗能作用，且增加基體韌性。

　　3結(jié)語

　　本次試驗研究了塑鋼纖維對輕骨料混凝土的抗壓性能、抗劈拉性能、抗彎折性能的影響，并簡要闡述了塑鋼纖維輕骨料混凝土的增韌機理。因為有限的條件，只研究了塑料鋼纖維輕骨料混凝土部分力學性能，還需要更加深入的研究對各項力學性能指標不斷補充完善以便更好地掌握其力學性能以應用于實際。塑鋼纖維輕骨料混凝土可以在諸多工程領(lǐng)域中應用，能夠有效促進混凝土工程應用的發(fā)展，不斷改良普通的混凝土，使混凝土能夠滿足更多的建筑結(jié)構(gòu)要求，使結(jié)更加輕質(zhì)高強，對研究高性能混凝土具有重要幫助，塑鋼纖維輕骨料混凝土在未來的混凝土建設工程中有著極大的發(fā)展應用前景。

　　作者：于磊 單位：龍口市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢測站

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