李嘉卿

（廣東省公路工程質(zhì)量監(jiān)測(cè)中心， 廣東 廣州 510000）

1 試驗(yàn)內(nèi)容與設(shè)計(jì)方案

1.1 試驗(yàn)內(nèi)容

本試驗(yàn)內(nèi)容是研究摻入不同量的聚丙烯纖維后，混凝土所具備的抗折、抗壓和抗沖擊能力情況，通過標(biāo)準(zhǔn)混凝土試塊在力學(xué)試驗(yàn)機(jī)得到數(shù)據(jù)，探討聚丙烯纖維水泥的力學(xué)性能變化規(guī)律。

1.2 設(shè)計(jì)方案

（1）制備四組分別摻入 0.5kg/m3、0.7kg/m3、0.9kg/m3的聚丙烯纖維材料的混凝土和無摻入聚丙烯纖維材料的混凝土。

（2）按標(biāo)準(zhǔn)試件澆筑試塊，每組試件在養(yǎng)護(hù)室按規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)分別養(yǎng)護(hù)3d、7d、28d和60d。

（3）養(yǎng)護(hù)到期后將試塊放入力學(xué)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行各項(xiàng)性能檢測(cè)試驗(yàn)，混凝土性能測(cè)試按《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》[1]進(jìn)行。

2 原材料的選用

在原材料中，選擇達(dá)到相關(guān)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的水泥、中砂、碎石、聚丙烯纖維、減水劑和水[2]。選用42.5R級(jí)普通水泥；選用兩級(jí)配碎石，其中2.36mm - 9.5mm的物料占粗骨料總量的30%，9.5mm - 19mm的物料占粗骨料總量的70%；選用美國產(chǎn)杜拉聚丙烯纖維；選用“三圣”牌萘系高效減水劑；選用市政自來水。

3 試驗(yàn)研究方法

3.1 抗折強(qiáng)度檢測(cè)試驗(yàn)

混凝土抗折性能試驗(yàn)中，試驗(yàn)機(jī)加載速度保持在0.05 - 0.08MPa/s，持續(xù)到試件發(fā)生斷裂為止，記錄最大荷載[3]。混凝土試件的抗折強(qiáng)度（fc）主要與試件截面的寬度（b）、高度（h）、支座間的距離（L）以及其試件破壞時(shí)所承受的荷載大?。‵）存有變量關(guān)系，具體計(jì)算公式為：

若三個(gè)試件中，存在一個(gè)斷裂面未位于兩個(gè)荷載作用線之間，而處于作用線外側(cè)，那么應(yīng)當(dāng)將此取值舍去，使用另外兩個(gè)試件所獲得的結(jié)果計(jì)算其平均值作為最終的結(jié)果。檢驗(yàn)的方法是若數(shù)值之間的差值數(shù)小于其較小值的 15%，就可以將這兩個(gè)計(jì)算的試驗(yàn)數(shù)值最為最終數(shù)據(jù)，算其平均值作為混凝土的抗折強(qiáng)度，否則需要才重新開展試驗(yàn)。

3.2 抗壓強(qiáng)度檢測(cè)試驗(yàn)

混凝土抗壓性能試驗(yàn)中，試驗(yàn)機(jī)加載速度保持在0.5 - 0.8MPa/s，當(dāng)試件快要破壞時(shí)，變形速度增快，停止調(diào)整試驗(yàn)機(jī)油門，直到試件破壞，記錄最大荷載[4]?；炷猎嚰目箟簭?qiáng)度（fcu）計(jì)算主要與其承壓尺寸的大小（A）和試件破壞時(shí)負(fù)荷的大?。‵）以及進(jìn)行計(jì)算，具體計(jì)算需要按如下公式：

3.3 抗沖擊性檢測(cè)試驗(yàn)

混凝土抗沖擊性能試驗(yàn)中，使8kg的鋼球，從高度為25cm的地方做自由落體動(dòng)作，向下砸中試件，當(dāng)試件裂縫大于3mm時(shí)，記錄下此時(shí)一共沖擊的次數(shù)，每一組試驗(yàn)都需要舍掉最大和最小值，最后結(jié)果為剩余3個(gè)數(shù)據(jù)的均值[5]。

4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

4.1 抗折強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果

本試驗(yàn)的物料配比情況為395kg水泥、190kg水、720kg砂、1145kg集料和165.8g減水劑，在此基礎(chǔ)上分別摻入0、0.5kg、0.7kg、0.9kg聚丙烯纖維材料。加入不同量的聚丙烯纖維，且在標(biāo)養(yǎng)室標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù) 28d后的混凝土所具備的抗折強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果為：沒有摻加聚丙烯纖維混凝土抗折強(qiáng)度為5.6MPa，摻入0.5kg/m3、0.7kg/m3、0.9kg/m3纖維的混凝土抗折強(qiáng)度分別為5.7MPa、5.7MPa和5.8MPa。

4.2 抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果

加入不同量的聚丙烯纖維，在標(biāo)養(yǎng)室養(yǎng)護(hù)3d，7d，28d以及60d后的混凝土所具備的抗壓強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果為：不摻入聚丙烯纖維的混凝土在養(yǎng)護(hù)室3天、7天、28天、60天后其抗壓強(qiáng)度分別為21.7MPa、30.1MPa、41.7MPa和51.7MPa。摻入0.5kg/m3纖維的混凝土在養(yǎng)護(hù)室3天、7天、28天、60天后其抗壓強(qiáng)度分別為22.3 MPa、31.4 MPa、42.5 MPa、52.5 MPa。摻入0.7kg/m3纖維的混凝土在養(yǎng)護(hù)室3天、7天、28天、60天后其抗壓強(qiáng)度分別為23.6 MPa、32.5MPa、44.5MPa和55.3MPa。摻入0.9kg/m3纖維的混凝土在養(yǎng)護(hù)室3天、7天、28天、60天后其抗壓強(qiáng)度分別為 23.1MPa、31.7MPa、43.1MPa和 54.5MPa。

4.3 抗沖擊能力檢測(cè)結(jié)果

加入不同量的聚丙烯纖維的混凝土抗沖擊強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果為：不摻入聚丙烯纖維的混凝土初次裂開的沖擊次數(shù)為45次，破壞沖擊次數(shù)為54次。摻入0.5kg/m3纖維的混凝土初次裂開的沖擊次數(shù)為90次，破壞沖擊次數(shù)為99次。摻入0.7kg/m3纖維的混凝土初次裂開的沖擊次數(shù)為112次，破壞沖擊次數(shù)為122次。摻入0.9kg/m3纖維的混凝土初次裂開的沖擊次數(shù)為114次，破壞沖擊次數(shù)為125次。

5 結(jié)論

通過上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得到聚丙烯纖維混凝土各項(xiàng)性能的一些變化規(guī)律，能夠在一定程度上幫助施工單位配比出高效聚丙烯纖維混凝土。研究表明：

（1）在抗折強(qiáng)度方面，當(dāng)聚丙烯纖維的摻入量在0.7kg/m3時(shí)，其抗折強(qiáng)度最大，相較于對(duì)照組高了7.1%。聚丙烯纖維的摻入量在0.9kg/m3時(shí)，則沒有明顯提升?？梢娍拐蹚?qiáng)度的提升應(yīng)當(dāng)是隨著纖維逐漸均勻而逐漸提升，并不是單純因?yàn)槔w維數(shù)量的增加，因此在實(shí)際施工中要注意最佳纖維摻入量的確定。

（2）在抗壓強(qiáng)度方面，當(dāng)其聚丙烯纖維的摻入量在0.7kg/m3時(shí)，其四種養(yǎng)護(hù)天數(shù)的混凝土抗壓強(qiáng)度性能均達(dá)到最優(yōu)。當(dāng)聚丙烯纖維摻入量為0.7kg/m3時(shí)，養(yǎng)護(hù)3天的較對(duì)照組的混凝土強(qiáng)度要高8.8%，養(yǎng)護(hù)7天的較對(duì)照組的混凝土強(qiáng)度要高7.8%，養(yǎng)護(hù)28天的較對(duì)照組的混凝土強(qiáng)度要高7.1%，養(yǎng)護(hù)60天的較對(duì)照組的混凝土強(qiáng)度要高6.8%。聚丙烯纖維混凝土抗壓強(qiáng)度與養(yǎng)護(hù)時(shí)長(zhǎng)無明顯變量關(guān)系。

（3）在抗沖擊能力方面，隨著聚丙烯纖維摻入的數(shù)量增多，其具備的抗沖擊能力也更加優(yōu)越，就抗沖擊試驗(yàn)中的對(duì)照組（不摻入聚丙烯纖維）與其他組相比較而言，摻入一定量的聚丙烯纖維能夠大幅度增強(qiáng)混凝土的抗沖擊能力。

[1]普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50081-2002

[2]龔益,沈榮熹,李清海.杜拉纖維在土建工程中的應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.

[3]程慶國.全國第七屆纖維水泥與纖維混凝土學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[M].北京:中國鐵道出版社,1998.

[4]張松.聚丙稀纖維混凝土力學(xué)性能的試驗(yàn)研究[J].價(jià)值工程,2011,30(06):168.

[5]魏祥標(biāo).聚丙烯纖維水泥混凝土試驗(yàn)性能研究[J].山西建筑,2016,42(33):113-114.