比例混雜纖維再生混凝土力學性能試驗
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摘要：通過控制兩種纖維在再生混凝土的總摻入量，改變聚丙烯腈纖維和聚丙烯仿鋼纖維的摻入比例，來探究其對混凝土力學性能的影響。結果顯示，單摻聚丙烯腈纖維或聚丙烯仿鋼纖維對再生混凝土抗壓及抗折強度都有提升作用，當其比例為1：1時，提升效果最為明顯；對于混凝土的劈裂抗拉強度，由于聚丙烯腈纖維的抗拉強度較好，單摻聚丙烯腈纖維提高效果更為顯著。
關鍵詞：再生混凝土；聚丙烯腈纖維；聚丙烯仿鋼纖維；力學性能
引言
我國目前處于城市建設高峰期，隨著城市化進程的加快，據統計，我國建筑能耗比例達到35%左右，非常多的建筑物達到使用年限，需要拆除重建，建筑垃圾應運而生。建筑垃圾資源化處置已經成為近年來的研究熱點，國內已經有很多將廢棄混凝土破碎再利用的先例，但制成的再生混凝土有早期強度低、易開裂、抗沖擊性能差等缺點。還有，隨著我國經濟的快速發展廢棄毛線、廢棄針織物（純紡或與羊毛混紡）和廢棄機織物等物品的量也增加，而這些物品中都以纖維制成。部分的纖維都具有較高的抗拉、抗彎、抗剪和抗扭強度，卓越的抗沖擊性能等物理力學性能［1-2］。為了降低環境污染，有效再利用工業廢料和建筑垃圾，本文通過改變廢棄聚丙烯腈纖維（以下簡稱PAN）和聚丙烯仿鋼纖維（以下簡稱PPTF）的摻入比例，分析再生混凝土的力學性能。
1試驗方案設計
1.1試驗方案設計及方法
本實驗中的水膠比采用0.35，用30%破碎而成的再生粗骨料代替天然粗骨料，減水劑摻率為膠凝體總質量的1%，纖維總摻量控制為0.3%，為了改善再生混凝土的各項性能，本實驗通過改變聚丙烯腈纖維和聚丙烯仿鋼纖維的摻入比例，共設計5組不同配合比的實驗組。混凝土攪拌后先測試坍落度，然后進行標準養護，并在規定的齡期參照《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB/T50081-2002）的試驗方法測試再生混凝土的抗折強度、抗壓強度、劈裂抗拉性能等。
1.2試驗原材料
（1）水泥：延吉市P.042.5型號普通硅酸鹽水泥，其密度為3150kg/m3；（2）纖維：聚丙烯腈長度為19mm，其密度為1.18g/m3，聚丙烯仿鋼纖維長度為19mm，其密度為0.91g/m3；（3）天然粗骨料：碎石，粒徑為5~25m，含水率為2.4%；（4）再生粗骨料：廢棄混凝土先經過人工破碎成中等尺度的碎塊，之后用顎式破碎機破碎，再生粗骨料的粒徑為5~25mm，含水率為5%;（5）砂：延吉市本地天然黃砂，中砂，級配良好，細度模數為2.9，含水率為2.4%；（6）減水劑：聚羧酸高效減水劑，減水率為20%。
2試驗結果與分析
2.1抗壓強度分析
如圖1所示，隨著聚丙烯腈纖維（以下稱為PVA纖維）摻率的增加，混凝土的28d抗壓強度呈有起伏，但幅度不大的趨勢。其中在P25F75時達到最大值，為77.40MPa，其次為P0F100，P100F0，P25F75，P75F25。綜合來看，PAN纖維摻入比例為50%，PPTF纖維摻入比例為50%時，再生混凝土的抗壓強度最高。
2.2抗折強度分析
由圖2中可知，隨著PAN纖維的摻率的增加，再生混凝土的抗折強度呈先增后減的趨勢。其中在P25F75組強度達到最大值，為10.4MPa，其次為P50F50，P75F25，P100F0，P0F100順序。可以看到，單摻PAN纖維、PPTF纖維對基體混凝土的增強效果有限，而PAN纖維和PPTF纖維混摻則能更好地取長補短，將兩者的優勢充分發揮出來，PAN纖維摻量為25%，PPTF纖維摻量為75%時，混雜纖維對混凝土抗折強度的增強效果最佳［3］。
2.3劈裂抗拉強度分析
如圖3所示，隨著PAN纖維摻率的增加，再生混凝土的劈裂抗拉強度呈先減后增的趨勢。其中在P100F0組強度達到最大值，為1.97MPa，其次為P75F25，P25F75，P50F50，P0F100順序。這是因為PAN纖維的抗拉強度較大。
3結論
（1）PAN纖維與PPTF纖維摻入比例為1：1時，再生混凝土的抗壓強度達到最大值。（2）在素混凝土中單摻PAN纖維或PPTF纖維對其抗折強度的增強效果并不顯著，相比而言，混雜纖維對混凝土抗折強度的增強效果更佳，本實驗中，PAN纖維摻量為25%，PPTF纖維摻量為75%時，增強效果達到最大化。（3）摻入PAN纖維可以作為提高混凝土劈裂抗拉強度的有效方法之一，這是因為其抗拉強度較大。
參考文獻
［1］楊成蛟，黃承逵，王伯昕.混雜纖維混凝土的力學性能及抗滲性能［J］.建筑材料學報，2008，11（1）：89-93.
［2］徐禮華，梅國棟，黃樂，等.鋼-聚丙烯混雜纖維混凝土軸心受拉應力-應變關系研究［J］，土木工程學報，2014，47（7）：35-45.
［3］劉慈.不同摻入率混雜纖維對再生混凝土性能的影響，混凝土與水泥制品，2016（12）：53-56.
作者：韓慧優 遲翠萍 裴長春 單位：延邊大學工學院