掺入聚丙烯纤维珊瑚混凝土的力学性能研究.pdf

2 0 1 4 年 第 7 期 (总 第 2 9 7 期 ) Nu mb e r 7i n2 0 1 4 ( T o t a l No ，2 9 7) 混 凝 土 Co n c r e t e 原材料及辅助物料 M ATERl AL AND ADM I NI CLE 掺入聚丙烯纤维珊瑚混凝土的力学性能研究 王磊 a - 一 。熊祖菁 ，刘存鹏 。李泉龙 ( 桂林理工大学 广西矿冶与环境科学实验中心 ； b 土木与建筑工程学院； C 广西建筑新能源与节能重点实验室 ， 广西 桂林 5 4 1 0 0 4 ) 摘要 ： 主要研究了不同掺量的聚丙烯纤维对珊瑚混凝土的立方体抗压强度、 劈裂抗拉强度和抗折强度、 弹性模量的影响， 对比没 有掺入纤维与掺入纤维后珊瑚混凝土的破坏形态异同。 试验结果为 ： 聚丙烯纤维的加入使抗压 、 劈裂抗拉强度以及抗折强度都得到 不同程度的提高 ， 在一定范围内， 当纤维掺量为 2 k e m 时 ， 抗压与劈裂抗拉强度增长率分别提高 6 3 和 1 6 5 ， 抗折强度最高达到 4 5 MP a ， 并且聚丙烯对珊瑚混凝土劈裂抗拉强度增强效果比抗压强度显著。 聚丙烯纤维珊瑚混凝土弹性模量值低于普通混凝土， 却 高于轻骨料混凝土。 关键词： 聚丙烯纤维；珊瑚混凝土 ；力学性能 中图分类号： T U5 2 8 0 4 1 文献标志码 ： A 文章编号： 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 4 ) 0 7 0 0 9 6 0 4 M e c h an i c a l p r o p e r t y t e s t s o f c o r a l c o n c e r e t e w it h p o I y p r o p y I e n e f i b e r W A NGL e i a ,b ,c XI O NGZ u j i n g b L I UC u n p e n g b L I Q u a n l o n g ( a Gu a n g x i S c i e n t i fi c E x p e r i me n t Ce n t e r o f Mi n i n g ， Me t a l lu r g y a n d E n v i r o n me n t ； b Ar c h h e c t u r e and C i v i l E n g i n e e r i n g I n s t i t u t e ； C G u a n g x i Ke yL a b o r a t o r yo f Ne wE n e r g y a n dB u i l d i n gE n e r gy S a v i n g ， Gu i l i nUn i v e r s i t yo f T e c h n o l o g y ， Gu i l i n 5 4 1 0 0 4， C h i n a ) Ab s t r a c t ： T h i s p a p e r ma i n l y s tud y t h e i n fl u e n c e o f d i ffe r e n t p o l y p r o p y l e n e fi b e r c o n t e n t s o n c o mp r e s s iv e s t r e n g t h 、 s p l i t t i n g t e n s i l e s t r e n g t h a n d fl e x u r a l s t r e n gth、 mo d u l u s o f e l a s t i c i ty o f t h e c o r a l c o n c r e t e Co mp a r e wi t h t h e d i ffe r e n c e s o f f a i l u r e f o r m o f c o r a l c o n c r e t e b e t w e e n t h e b l o c k s w h i c h a d d p o l y p r o p y l e n e fi b e r o r n o t T h e r e s u l t s s h o w t h a t j o i n t h e p o l y p r o p y l e n e fi b e r c a n i n c r e a s e the s tr e n gth o f the c o mp r e s s i v e s tr e n gth、 t e n s i l e s p l i t t i n g a n d fl e x u r a l s tr e n g t h Wi t h i n a c e r t a i n r ang e ， wh e n the fi b e r v o mu l e i s 2 k g m3 ， b o th the c o mp r e s s i v e a n d s p l i t t i n g t e n s i l e s t r e n g t h r e s p e c t i v e l y i mp r o v e 6 _3 and 1 6 5 f l e x u r a l s t r e n gth u p t o 4 5 MP a An d p o l y p r o p y l e n e fi b e r ma k e the s p l i t t i ng t e ns i l e s tre n g t h of t h e c o r a l c o n c r e t e mor e e ffe c t i v e l y than t h e c o mp r e s s i ve s t r e n g t h El a s t i c mo d ul u s v a l u e o f t h e c o r a l c o n c r e t e whi c h a d d p o l y pr o p y l e n e fib e r i s l o we r t h an no r ma l c o n c r e t e ， hi g h e r t h a n the l i g h t we i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e K e y wor d s ： p o l y p r o p y l e n e fi b e r ； c o r a l c o n c r e t e ； me c h an i c a l p r o p e r t y 0 引言 聚丙烯纤维( p o l y p r o p y l e n e fi b e r ， 简称 P P ) 是一种低弹 模、 非连续性的新型混凝土增强纤维， 其具有提高混凝土 阻裂 、 防渗 、 耐久 、 抗 拉的优质特性 _ 1 _ ， 常被称 为混凝土 的 “ 次要加强筋” 。 珊瑚混凝土是 以海水 中的珊瑚礁代替碎石 作为粗骨料加入到混凝土 中的新 型复合材料圆 。 由于珊瑚 属于多孔 、 质轻材料 ， 导致混凝土本身容易存在微裂缝这 种先天缺陷， 聚丙烯纤维的加入 ， 有助于控制水泥基体微 裂缝的产生 ， 减轻应力集中于混凝 土的内部 ， 有效 防止 裂 缝的生成和扩展 。 目前国内外大多对 聚丙烯普通混凝土的 力学进行研究 ， 而对聚丙烯纤维珊瑚混凝土几乎没有涉及 到 。 本试验主要研究不同的纤维掺量对珊瑚混凝土 的立方 体抗 压强 度 、 劈裂抗拉强度和抗折强度产生的影 响 ， 并与 没有掺 入纤维 的珊瑚混凝土之 间的破坏形态 的差异及原 因进行对 比分析 。 1 试验设计 1 1 试验原材料 水泥 ： 兴 安海螺牌 P O 4 2 5 级水 泥 ； 粗骨 料 ： 珊瑚 碎 屑 ， 形状不 ， 尺寸在 2 5 C l T I ， 比重为 2 9 ， 如图 1 所示 ； 细 骨料 ： 普通 中砂 ， 表观密度 2 7 0 0 k g m ， 细度模 数为 2 8 5 ； 水 ： 自拌海水 ， 1 k g自来水含盐率为 3 5 ； b J J u 纤维 ： 1 9 c m 的束状单丝聚丙烯纤维， 如图2 ， 其材质属于有机合成纤维， 弹性模量较低 ， 是一种非连续的短纤维 ， 物理数据如表 l 。 1 2试验 配合 比 本试验中珊瑚混凝土设i 十 j 虽 度等级为C 3 0 。 参照J G J 9 1 2 0 0 2 ( ( 轻集料混凝土技术规程 中松散体积法选取参数及 海水拌养珊瑚混凝土抗压龄期强度试验研究) 【 3 中珊瑚混 凝土配合比的数据， 最终设计的配合比见表 2 。 收稿 日期 ：2 0 1 4 - -0 1 2 8 基金项目：广西矿冶与环境科学实验中心资助项 目； 教育部重点科研项目( 2 1 2 1 3 4 ) 9 6 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 前者试块大面积崩裂散落， 珊瑚骨料断裂清晰可见； 后者只有若干竖向裂缝分布在试块 的四个角 ， 整体性保持 较好 ， 没有 明显 的碎块 和崩落 现象 。 该 现象 是 由于混凝 土 的宏观破坏是裂缝 不断叠加的过程 ， 当外部荷载持续施加 后 ， 裂缝贯通导致整个试块解体 而丧失 承载 能力 ， 而纤维 的掺人阻止了珊瑚混凝土 中基体 自身的微裂缝缺陷扩大， 延缓 了新裂缝的生成 ， 大大减少 了宏观裂缝和试块的整体 破坏 。 试块表现 出了 良好的延性 。 2 4 弹性模 量分析 根据 G B 5 0 0 1 0 - - 2 0 1 0 ( 混凝土结构设计规范 ， 将 2 8 d 实测的弹性模量值 和普通混凝土弹性模量经验公 式 ： E = 1 0 7 ( 2 2 + 3 4 7 ) 圈 ， 以及轻骨料混凝 土弹性模量经 验公式： E 。 y 2 0 2 p 、 凹 进行比较分析， 详细见表 5 。 表 5 弹性模量实测值与理论值的比较 注： p d _ 一珊瑚混凝土表观密度 为 1 8 7 9 k g m 3 i -k 一标准立方体 抗压强度。 从表 5 可以看出， 由普通混凝土弹性模量经验公式得 出的数值 明显高于实测值和轻骨料经验公式算 出的数值 ， 实测值与 得出数值相差较小， 与 得出数值相差较大 ， 所以采用普通混凝土经验公式较为合理， 这也符合了普通 混凝 土弹性模量 比轻骨料弹性模量高 的性质。 而聚丙烯 的 掺入没有改变珊瑚混凝土的弹性模量高于轻骨料混凝土的 性质， 因为珊瑚骨料的多孔易于水泥浆体的渗入， 增大了珊 瑚 的强度和砂浆与骨料的表面黏结力。 随着纤维掺量 的增 加 ， 聚丙烯珊瑚混凝土弹性模量的改变与抗压 、 劈裂抗拉 强度的变化规律相似， 在2 k g m 3 时达到最高值为2 9 7 G P a 。 3结 论 ( 1 ) 掺人聚丙烯纤维 的珊瑚混凝土总体上提高 了其抗 压强度及劈裂抗拉强度， 但增长率不大。 随着纤维掺量的 增加 ， 混凝土抗压强度和劈拉强度均在 2 k g m 3 时达 到最 大 ， 之后强度均呈下降趋势。 ( 2 ) 聚丙烯纤维的掺人对珊瑚混凝土的劈裂抗拉强度 影响较大 ， 对抗压强度的影 响较小。 ( 3 ) 不 同纤维掺量 ， 抗折强度均随龄期 的增加而增强 ， 同一龄期下 2 k g m， 的纤维掺量 比其他纤维掺量下的抗折 强度高 ， 最大值为 4 5 IV l P a 。 ( 4 ) 聚丙烯珊瑚混凝土 2 8 d的抗折强度与抗压强度的比 值为0 0 8 4 6 - 0 1 3 4 6 ， 与劈裂抗拉强度的比值为 1 1 1 6 1 6 4 8 ， 与普通混凝土情况相似。 ( 5 ) 聚丙烯 珊瑚混凝土弹性模量值低于普通混凝 土 ， 却高于轻骨料混凝土 ， 故可以运用普通混凝土弹性模量经 验值求取聚丙烯珊瑚混凝土的弹性模量。 参考文献 ： 【 1 】徐至钧 纤维混凝土技术及应用【 M 北京 ： 中国建筑 工业 出版 社 ， 2 0 0 3 ： 9 - 1 0 【 2 】 孙宗勋 南沙群岛珊瑚砂工程性质研 J 1 热带海洋 ， 2 0 0 0 ， 1 9 ( 2 ) ： 1 0 -21 3 韩超 海水拌养珊瑚混凝土基本力学性 能试验研究【 D 】 广西大 学硕士学位论文， 2 0 1 1 4 陈小芳 聚丙烯纤维混凝土力学性能试验研究及其在锚喷支护 中的应用 D 安徽理工大学硕士论文， 2 0 0 9 【 5 纤维轻骨料混凝土力学性能的研究【 J l _ 工业建筑 ， 2 0 0 9 ， 3 9 ( 2 ) ： 8 9 7-8 98 【 6 】龚益， 沈荣熹， 李青海杜拉纤维在土建工程中的应用 M 】 京 ： 机械工业 出版社 ， 2 0 0 2 【 7 】姚武， 李杰， 赵碧华 聚丙烯纤维对混凝土抗拉强度的影D fl J 混 凝土 ， 2 O O l 0o ) 8 】G B 5 0 0 1 0 - - 2 0 1 0 ， 混凝土结构设计规范 s 9 J G J 5 1 2 0 o 2 ， 轻骨料混凝土技术规程【 S 】 作者简介 ： 王磊 ( 1 9 7 7 一 ) ， 男， 教授， 博士。 联系地址： 桂林理工大学土木与建筑工程学院( 5 4 1 0 0 4 ) 联系电话： 1 3 2 1 7 7 3 3 9 2 7 安徽蚌埠市多部 门联动强化混凝土搅拌车整治 为落实省 、 市有关领导要求对蚌埠市混凝土搅拌车随地抛 撒行 为加强管理的批示精神 ， 5 月 1 7日， 蚌埠市经信委牵 头召开 了市环保局 、 市住建委 、 市交通局 、 市行政执法局 、 市交警支队等部门负责 同志参加的专项工作会议 ， 具体研究开展 全市预拌混凝土企业和混凝土运输车辆专项整治工作实施办法。 会上， 各部门进行了具体分工， 明确了各方责任， 各部门 负责同志都表示要举一反三、 引以为戒、 共同配合， 抓好“ 三车” 扬尘污染整治。 5 月 1 9日， 市经信委再次与市住建委、 市交通局、 市行政执法局、 市交警支队召开专项工作会议， 对目前“ 三车” 整治 存在的主要问题进行了讨论 ， 安排布置下一步工作。 会议确立了“ 三车” 联合执法行动机构 ， 确定了从相关单位抽取 1 9 3 人 进行联合执法。 针对 目前“ 三车” 整治新的特点， “ 三车” 整治办公室对外控和内控勤务模式进行调整， 布置了全市商混企业 搅拌车安装 、 修缮防漏装置等工作。 下一 步 ， 蚌埠市将加 大多部 门联动力度 ， 强化部 门间沟通协作 ， 推动全市 “ 三车 ” 整治工 作更加规范化 、 制度化 、 长 效化 。 9 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m