熱門關(guān)鍵詞： 中性膩?zhàn)幽z粉 纖維素纖維 木質(zhì)纖維素 建筑用膠水粉 可再分散性乳膠粉
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纖維混凝土是纖維和混凝土組成的復(fù)合物，由于混凝土具有抗拉強(qiáng)度低、延性差、脆性大等缺點(diǎn)，而加入纖維能提高其抗拉強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度、抗彎性和延展性等力學(xué)性能，因此受到重視。其中，聚乙烯醇纖維不僅能提高水泥脆性基材抵抗裂縫開(kāi)展的能力，還明顯降低了混凝土的脆性，增加了延展性和韌性，符合未來(lái)工程中的材料要求。蘇駿等對(duì)聚乙烯醇纖維混凝土進(jìn)行了彎曲韌性性能試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)加入聚乙烯醇纖維在一定程度上明顯改善了混凝土的彎曲韌性。聚乙烯醇和玄武巖混雜纖維混凝土的性能進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)添加這兩種混合纖維的混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度隨著纖維體積摻量和長(zhǎng)度的增加而增加。聚丙烯纖維由于其質(zhì)量輕，價(jià)格低，以及良好的韌性和阻裂性，受到廣泛的關(guān)注。將聚丙烯纖維加入到混凝土中進(jìn)行相關(guān)的力學(xué)性能試驗(yàn)，通過(guò)與素混凝土的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)加入聚丙烯纖維后的混凝土在28 d時(shí)的劈拉強(qiáng)度提高45%,抗折強(qiáng)度提高19%,拉壓比提高46%，對(duì)聚丙烯纖維混凝土進(jìn)行了耐磨損和抗沖擊試驗(yàn)，通過(guò)綜合的對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)聚丙烯纖維的摻入使得使混凝土取得顯著的增韌和阻裂效應(yīng)，提高了混凝土的抗沖擊破壞能力和耐磨損性能。
本文將聚乙烯醇纖維和聚丙烯纖維摻入到混凝土中，控制纖維的摻量和長(zhǎng)度，通過(guò)沖擊試驗(yàn)研究其對(duì)混凝土抗沖擊的影響，為混凝土強(qiáng)度的提高和工程實(shí)際提供參考。
1試驗(yàn)設(shè)計(jì)
1.1 原材料選擇
(1)水泥：采用徐州市中聯(lián)有限公司生產(chǎn)的中聯(lián)牌P32.5復(fù)合硅酸鹽水泥;
(2)砂：徐州市建筑河砂，細(xì)度模數(shù)為2.6;
(3)石子：選用碎石，在攪拌混凝土之前先用水將碎石清洗晾干，粒徑為5—10mm連續(xù)級(jí)配;
(4)水：徐州市自來(lái)水;
(5)減水劑：采用河北衡水友誼化工產(chǎn)的萘系高濃粉末減水劑，減水率為18—25%;
(6)聚乙烯醇纖維、聚丙烯纖維：采用束狀單絲纖維，纖維直徑為15-30um,長(zhǎng)度為6,9,12mm三種長(zhǎng)度;
1.2方案設(shè)計(jì)
試驗(yàn)設(shè)計(jì)考慮聚乙烯醇纖維和聚丙烯纖維的2種摻量和3種長(zhǎng)度作為變量，設(shè)計(jì)以下表中的幾組試驗(yàn)，研究聚乙烯醇纖維和聚丙烯纖維的摻量和纖維的長(zhǎng)度對(duì)混凝土抗沖擊能力的影響。各材料用量計(jì)算參考混凝土技術(shù)規(guī)程，采用絕對(duì)體積法計(jì)算個(gè)材料的用量，其配合用量表如下，0為未添加纖維的對(duì)照組，其具體的方案設(shè)計(jì)如下表1所示。
1.3試件制作及養(yǎng)護(hù)
根據(jù)表1，表2，表3已設(shè)計(jì)好的配合比方案和各個(gè)摻量的百分比及具體用量，稱量好各種材料后摻入纖維，摻入纖維時(shí)避免纖維結(jié)團(tuán)，使其均勻地分布于水泥、骨料等材料中，加水?dāng)嚢柰瓿珊筮M(jìn)行裝模，在裝模的過(guò)程中，要充分的進(jìn)行人工振搗，分三次裝滿，然后放到振動(dòng)臺(tái)上震動(dòng)30～60s，隨后在模具表面敷上塑料紙保濕，24小時(shí)后拆模。拆模后將試件放到無(wú)錫市華南實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備廠生產(chǎn)的SHBY-40A型標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱里，保持養(yǎng)護(hù)箱溫度為20±2度，濕度為95%左右進(jìn)行養(yǎng)護(hù)28天后，取出晾干對(duì)其進(jìn)行沖擊試驗(yàn),得到相應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)果。
2試驗(yàn)分析
2.1抗沖擊試驗(yàn)
采用1000J級(jí)JLW-800型落錘沖擊試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行抗沖擊試驗(yàn)，試件的尺寸為71mm*71mm*71mm，如圖1所示。落錘采用30cm沖擊高度，測(cè)試數(shù)據(jù)通過(guò)SKY-Ⅱ型數(shù)據(jù)處理儀進(jìn)行轉(zhuǎn)換，利用自帶的數(shù)據(jù)處理軟件得到相關(guān)參數(shù)的A-D圖像，再整理分析，得出試件抗沖擊破壞的力-時(shí)間、位移-時(shí)間圖像。
2.2試件破壞形態(tài)
試驗(yàn)采用的30cm的沖擊高度，得到相應(yīng)的試驗(yàn)結(jié)果，選用部分破壞圖片進(jìn)行分析，添加了不同長(zhǎng)度、不同摻量聚乙烯醇纖維和聚丙烯纖維的試件在落錘的沖擊下，表現(xiàn)出的破壞形態(tài)和未添加纖維的0組試件有著巨大的區(qū)別。
可以看出在30cm的沖擊高度的條件下，添加了聚乙烯醇纖維和聚丙烯纖維的試塊抗沖擊能力有了明顯的提升。而0試塊即素混凝土試塊(第一張圖片)在沖擊作用下試件的結(jié)構(gòu)破壞明顯，在錘擊頭范圍為中心的四周混凝土大部分剝落。而其他試塊由于所加纖維的延性，有效的緩解了混凝土的破壞。
對(duì)于摻量和長(zhǎng)度變化的聚乙烯醇纖維和聚丙烯纖維的試塊，其抗沖擊的性能從試驗(yàn)的破壞外觀上能看出相應(yīng)的變化，但是其具體的變化和結(jié)論需要試驗(yàn)數(shù)據(jù)的進(jìn)一步驗(yàn)證。
2.3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
本文對(duì)25組不同配合比的試件進(jìn)行了沖擊實(shí)驗(yàn)，對(duì)單摻聚乙烯醇纖維混凝土試件、單摻聚丙烯纖維混凝土試件，復(fù)摻聚乙烯醇纖維聚丙烯纖維混凝土分別進(jìn)行了高度為30cm高度下的沖擊實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了篩選處理和整理分析，分別得到單摻聚乙烯醇纖維混凝土、單摻聚丙烯纖維混凝土和復(fù)摻聚乙烯醇纖維聚丙烯纖維混凝土在沖擊荷載下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
當(dāng)落錘高度為30cm時(shí)，聚乙烯醇纖維混凝土和聚丙烯纖維混凝土試件隨纖維長(zhǎng)度變化的位移-時(shí)間圖像。
可以看出，隨著聚乙烯醇纖維長(zhǎng)度的增大，試塊發(fā)生的位移也在增大，從纖維長(zhǎng)度為6mm時(shí)的位移約為1.7mm增大到纖維長(zhǎng)度為12mm時(shí)的約2.05mm，位移增加約21%，即相比于12mm纖維長(zhǎng)度時(shí)，6mm的纖維長(zhǎng)度位移減少了17%，說(shuō)明對(duì)于聚乙烯醇纖維，隨著纖維長(zhǎng)度的增加，混凝土試件沖擊時(shí)發(fā)生的位移越大，因此適合選用較短纖維，本文中聚乙烯醇纖維宜選用的長(zhǎng)度為6mm。
可以看出，隨著聚丙烯醇纖維長(zhǎng)度的增大，試塊發(fā)生的位移先減小后變大，從纖維長(zhǎng)度為6mm時(shí)的位移約為1.8mm減小到纖維長(zhǎng)度為9mm時(shí)的約1.4mm，位移減少22%，而當(dāng)纖維長(zhǎng)度從9mm增加到12mm時(shí)，最大位移由1.4mm增加到約1.55mm，增加了11%，說(shuō)明對(duì)于聚丙烯纖維，隨著纖維長(zhǎng)度的增加，混凝土試件沖擊時(shí)發(fā)生的位移先減小后變大，因此本文中聚丙烯纖維宜選用的長(zhǎng)度為9mm。
保持落錘高度30cm和纖維的長(zhǎng)度相同，控制其摻量的變化，得出其相應(yīng)的時(shí)間-擬合力圖像。
中可以看出，對(duì)于聚乙烯醇和聚丙烯纖維混凝土，當(dāng)保持纖維長(zhǎng)度不變時(shí)，通過(guò)控制其摻量的變化，發(fā)現(xiàn)其在沖擊作用下的擬合力也不相同。與素混凝土相比，當(dāng)摻量為1kg/m3時(shí)，聚乙烯醇纖維混凝土所能承受的最大沖擊力有所降低，聚丙烯纖維混凝土則幾乎沒(méi)有變化;當(dāng)纖維摻量為2kg/m3時(shí)，兩種試件所能承受的最大沖擊力均由素混凝土的160000N增大到170000N，增加了6.3%，但從后期的1109,1206,2109,2212試塊的實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，并不是纖維摻量越大，混凝土的抗沖擊性越好，而是存在一個(gè)最佳上限，對(duì)于本文而言，聚乙烯醇纖維混凝土和聚丙烯纖維混凝土最佳摻量均為2kg/m3。
保持落錘高度30cm、各組比較試塊的纖維的長(zhǎng)度和摻量相同，得出聚乙烯醇纖維和聚丙烯纖維混凝土的時(shí)間-位移圖像和時(shí)間-擬合力圖像。
可以看出,從它們受沖擊后發(fā)生的最大位移角度看，0109試塊和1009試塊纖維摻量和長(zhǎng)度相同的情況下，0109試塊的時(shí)間-位移曲線整體均在1009試塊的時(shí)間-位移曲線下方(包括最大位移量)，0212試塊和2012試塊也反映出這種情況，可以得出：聚丙烯纖維混凝土比聚乙烯醇混凝土抗沖擊性強(qiáng)，即聚丙烯纖維對(duì)混凝土抗沖擊性能的提高要比聚乙烯醇纖維作用更加明顯。
可以看出，從它們受沖擊后產(chǎn)生的最大擬合力角度看，0109試塊和1009試塊纖維摻量和長(zhǎng)度相同的情況下，0109試塊的產(chǎn)生的最大擬合力大于1009試塊產(chǎn)生的最大擬合力，0212試塊和2012試塊也反映出這種情況，可以得出：聚丙烯纖維混凝土比聚乙烯醇混凝土抗沖擊性強(qiáng)，即聚丙烯纖維對(duì)混凝土抗沖擊性能的提高要比聚乙烯醇纖維作用更加明顯。
綜合時(shí)間-位移曲線和時(shí)間-擬合力曲線最終可以得出：聚丙烯纖維對(duì)混凝土抗沖擊性能的提高要比聚乙烯醇纖維作用更加明顯。
保持落錘高度30cm不變，得出相對(duì)于只添加一種纖維，添加兩種摻量變化的纖維綜合作用后混凝土受沖擊后的時(shí)間-位移圖像和時(shí)間-擬合力圖像
可以看出，結(jié)合它們受沖擊后發(fā)生的最大位移和產(chǎn)生的最大擬合力角度看，相對(duì)于只添加長(zhǎng)度為6mm，摻量為1kg/m3聚乙烯醇試塊(1006試塊)和只添加長(zhǎng)度為6mm，摻量為1kg/m3聚丙烯試塊(0106試塊)，并不是同時(shí)加大或單一加大某一纖維摻量就能提高混凝土的抗沖擊性，如時(shí)間-位移圖中可以看出試塊2106產(chǎn)生的最大位移較大，時(shí)間-擬合力圖中可以看出試塊2106產(chǎn)生的最大擬合力較小。另外，從1106試塊的最大位移是6個(gè)試塊中最小的以及最大擬合力是6個(gè)試塊中最大的中可以看出：同時(shí)摻加1kg/m3的聚乙烯醇纖維和1kg/m3的聚丙烯纖維時(shí)混凝土的抗沖擊性能提高的較明顯。
3結(jié)論
本文利用落錘試驗(yàn)機(jī)對(duì)混凝土進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，通過(guò)添加聚乙烯醇纖維和聚丙烯纖維來(lái)提升其抗沖擊能力，控制聚乙烯醇纖維和聚丙烯纖維的摻量和長(zhǎng)度，得到以下的相關(guān)結(jié)論：
(1)對(duì)于聚乙烯醇纖維，隨著纖維長(zhǎng)度的增加，混凝土試件沖擊時(shí)發(fā)生的位移越大，應(yīng)選用較短纖維，本文中聚乙烯醇纖維混凝土抗沖擊的最佳效果是纖維長(zhǎng)度為6mm;對(duì)于聚丙烯纖維，隨著纖維長(zhǎng)度的增加，混凝土試件沖擊時(shí)發(fā)生的位移先減小后變大，在6-12mm之間有最佳值，本文中聚丙烯纖維混凝土抗沖擊的最佳效果是纖維的長(zhǎng)度為9mm。
(2)本文中，單摻聚乙烯醇纖維混凝土和單摻聚丙烯纖維混凝土最佳摻量均為2kg/m3。但從后期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，并不是纖維摻量越大，混凝土的抗沖擊性越好，而是存在一個(gè)摻量上限。
(3)綜合時(shí)間-位移曲線和時(shí)間-擬合力曲線最終可以得出：聚丙烯纖維對(duì)混凝土抗沖擊性能的提高要比聚乙烯醇纖維作用更加明顯。
(4)并不是同時(shí)加大或單一加大某一纖維摻量就能提高混凝土的抗沖擊性，另外，從發(fā)生最大位移以及產(chǎn)生的最大擬合力角度可以看出：同時(shí)摻加1kg/m3的聚乙烯醇纖維和1kg/m3的聚丙烯纖維時(shí)混凝土的抗沖擊性能提高的最明顯。
聚乙烯醇、聚丙烯混合纖維混凝土的抗沖擊性能研究 最新評(píng)論:
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