趙有正，韋芳芳，朱俞，楊晶晶

（河海大學(xué) 土木與交通學(xué)院，江蘇 南京 210098）

0 引言

纖維再生混凝土不僅可解決新興建筑的骨料需求問題，還可以減少拆除廢棄建筑造成的環(huán)境污染，促進(jìn)建筑業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1]。近年來，學(xué)者們對(duì)聚丙烯纖維再生混凝土進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，普遍認(rèn)為聚丙烯纖維可顯著提高再生混凝土的力學(xué)性能。吳建華等[2]發(fā)現(xiàn)，聚丙烯纖維網(wǎng)格對(duì)再生混凝土強(qiáng)度的影響明顯優(yōu)于成束單絲纖維，聚丙烯纖維對(duì)中低強(qiáng)度等級(jí)混凝土的加固效果優(yōu)于高強(qiáng)度等級(jí)混凝土。Aslani等[3]將體積分?jǐn)?shù)為0.1%、0.15%、0.2%和0.25%的聚丙烯纖維引入纖維增強(qiáng)再生骨料自密實(shí)混凝土中，研究表明，纖維可以降低混凝土的流動(dòng)性，但可以改善力學(xué)性能，減少裂縫，聚丙烯纖維的最佳摻量為0.1%。Ahmed等[4]發(fā)現(xiàn)，控制再生骨料替代率以0、50%、100%遞增，摻0.6%聚丙烯纖維的再生混凝土抗壓強(qiáng)度較未摻纖維的分別提高了20.8%、15.2%和11.6%。從近些年對(duì)聚丙烯纖維再生混凝土的研究現(xiàn)狀可以看出，研究多集中在準(zhǔn)靜態(tài)性能上，如壓縮、劈裂和彎曲性能，對(duì)于動(dòng)態(tài)性能的研究處在初步發(fā)展階段。

分離式霍普金森壓桿（SHPB）試驗(yàn)是評(píng)價(jià)材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的常用方法，已應(yīng)用于多種混凝土材料的研究中。Grote等[5]利用SHPB裝置進(jìn)行混凝土動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)，大大降低了慣性對(duì)試驗(yàn)的影響，有效提高了加載產(chǎn)生的應(yīng)變率。胡金生等[6]等發(fā)現(xiàn)，2種混凝土在高應(yīng)變率下的破壞強(qiáng)度大致相同，但聚丙烯纖維混凝土的破壞應(yīng)變比普通混凝土高47.2%。梁寧慧等[7]發(fā)現(xiàn)，摻多尺寸纖維混凝土的動(dòng)強(qiáng)度增長(zhǎng)因子與素混凝土基本相同，均在1.5～1.8左右，而單摻粗聚丙烯纖維混凝土的動(dòng)抗壓強(qiáng)度較素混凝土提高了132%～214%。Li等[8]在不同加載應(yīng)變率下，對(duì)聚丙烯纖維摻量分別為0、0.2%、0.4%和0.6%的混凝土試樣進(jìn)行研究，結(jié)果表明，當(dāng)聚丙烯纖維摻量大于0.2%時(shí)，隨著聚丙烯纖維摻量的增加，峰值壓應(yīng)力逐漸減小。隨著應(yīng)變率的增加，混凝土受壓破壞后的完整性逐漸提高，而加載應(yīng)變率對(duì)峰值應(yīng)變的影響表現(xiàn)出明顯的離散性。

對(duì)混凝土動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的研究越來越多，但仍有必要進(jìn)一步完善纖維再生混凝土的動(dòng)態(tài)力學(xué)理論。本文對(duì)聚丙烯纖維摻量分別為0、0.1%、0.2%和0.3%的再生混凝土進(jìn)行了4種應(yīng)變率下的靜態(tài)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)沖擊壓縮試驗(yàn)，分析再生骨料和纖維摻量對(duì)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度、沖擊韌性、應(yīng)變率等性能的影響，從而為聚丙烯纖維增強(qiáng)再生混凝土的進(jìn)一步研究提供有效依據(jù)。

1 試驗(yàn)

1.1 材料屬性

（1）水泥：P·O42.5水泥，3 d、28 d抗壓強(qiáng)度分別為24.3、52.2 MPa，初、終凝時(shí)間分別為140、210 min。

（2）細(xì)骨料：細(xì)度模數(shù)為2.6～2.9的潔凈河砂，過4.75 mm篩；粗骨料：天然粗骨料和再生粗骨料，均為5～10 mm細(xì)級(jí)配礫石類粗骨料。

（3）聚丙烯纖維：石家莊瑞信纖維素有限公司產(chǎn)網(wǎng)狀單絲聚丙烯纖維，基本物理特性如表1所示。

表1 聚丙烯纖維的基本物理特性

（4）減水劑：由于再生骨料吸水率較高，為了提高聚丙烯纖維再生混凝土的施工和使用性能，試驗(yàn)采用了FDN-1型高效早強(qiáng)減水粉劑，減水率為15%～25%，固體含量≥90%。

1.2 試驗(yàn)配比

混凝土配合比按JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》和JGJ/T 443—2018《再生混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行設(shè)計(jì)。聚丙烯纖維再生混凝土中，再生粗骨料的替代率為50%，高效減水劑摻量為膠凝材料質(zhì)量的1%，拌合水用量包括自由水和吸附水，按文獻(xiàn)[9]確定，聚丙烯纖維體積摻量為0～0.3%?；炷僚浜媳热绫?所示。

表2 混凝土的配合比 kg/m3

1.3 試件制備

將原材料放入攪拌機(jī)，按設(shè)計(jì)配合比充分?jǐn)嚢?，并按要求澆注?；炷粱旌衔锓?層夯實(shí)，然后放置在振動(dòng)臺(tái)上成型。試樣在24 h后脫模，并放置在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)28 d。對(duì)于靜態(tài)壓縮試驗(yàn)，試樣尺寸為150 mm×150 mm×150 mm的標(biāo)準(zhǔn)立方體試件，每個(gè)工況3個(gè)，共15個(gè)。對(duì)于動(dòng)態(tài)壓縮試驗(yàn)，根據(jù)李勝林等[10]的研究，對(duì)于Φ75 mm大型SHPB試驗(yàn)裝置，混凝土材料的長(zhǎng)徑比應(yīng)控制在0.4～1.0。為了確保試件的均勻性，首先將混凝土澆筑到φ150 mm×300 mm的圓柱形試件中。標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d后，對(duì)試樣進(jìn)行取芯、切割和拋光，以形成φ75 mm×35 mm的小尺寸試件。每個(gè)工況有3個(gè)圓柱形試樣，共60個(gè)。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 靜態(tài)壓縮試驗(yàn)

本試驗(yàn)使用混凝土立方體的抗壓強(qiáng)度來表征靜態(tài)抗壓強(qiáng)度。立方體壓縮試驗(yàn)采用河海大學(xué)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室的電液壓力試驗(yàn)機(jī)。試驗(yàn)期間應(yīng)連續(xù)均勻地施加荷載，荷載速度為0.6 MPa/s。當(dāng)手動(dòng)控制壓力機(jī)的加載速度時(shí)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)立方體底部的面積，將試驗(yàn)機(jī)上的速率轉(zhuǎn)換為13.5 kN/s。當(dāng)試樣接近失效并開始快速變形時(shí)，應(yīng)停止試驗(yàn)機(jī)油門，直到其失效，并記錄失效載荷。

混凝土立方體試件抗壓強(qiáng)度按GB/T 50081—2019《混凝土物理力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行計(jì)算。

1.4.2 動(dòng)態(tài)壓縮試驗(yàn)

采用金陵科技學(xué)院改進(jìn)的分離式霍普金森壓桿（SHPB）裝置，如圖1所示，該裝置包括加載驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、壓力桿系統(tǒng)、數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。桿徑75 mm，彈性模量210 GPa，密度7850 kg/m3，子彈長(zhǎng)為400 mm，入射桿長(zhǎng)為3000 mm，傳動(dòng)桿長(zhǎng)為3000 mm。

圖1 SHPB試驗(yàn)裝置示意

混凝土是一種脆性材料，峰值應(yīng)變非常小。通過在入射桿端部粘貼波形整形器，可以減少高頻振蕩的影響，從而減少橫向慣性效應(yīng)和波形色散效應(yīng)[11-12]。在試驗(yàn)驗(yàn)中，選擇直徑為20 mm、厚度為0.8 mm的銅片作為波形整形器。同時(shí)，為了減少試樣不均勻性引起的摩擦效應(yīng)，在試樣表面涂上凡士林，以確保試樣受力均勻。

在試驗(yàn)過程中，先設(shè)定壓力值，然后將儲(chǔ)氣罐中的氣體壓入充氣閥，打開開關(guān)，利用壓縮氣體產(chǎn)生的沖擊壓力擊中彈頭，彈頭擊中入射桿，發(fā)射應(yīng)力波，記錄入射波信號(hào)、反射波信號(hào)和透射波信號(hào)，裝置的測(cè)速系統(tǒng)記錄子彈的速度。

根據(jù)SHPB試驗(yàn)技術(shù)的2個(gè)基本假設(shè)[13]：一維應(yīng)力波假設(shè)和均勻性假設(shè)，通過公式（1）～公式（3）給出的雙波法公式計(jì)算和處理試樣的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

εr（t）、εr（t）——反射波以及透射波的平均應(yīng)變；

σ（t）——試件兩端的應(yīng)力的平均值，MPa；

A——壓桿的橫截面積，m2；

E——壓桿的彈性模量，MPa；

AS——試樣的初始橫截面積，m2；

C0——彈性波速，m/s；

L0——試樣的初始厚度，m。

1.4.3 掃描電鏡試驗(yàn)

利用JSM-IT300掃描電鏡觀察各組混凝土試件的微觀結(jié)構(gòu)，包括纖維與水泥基體的界面粘結(jié)性能和水泥基體的微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)。將標(biāo)養(yǎng)28 d的混凝土立方體試塊從標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室取出干燥，并用切割機(jī)切割，樣品的尺寸不超過1 cm3。盡量使切割面包含纖維與水泥基體的連接界面，并確保至少有1個(gè)試樣表面相對(duì)于觀察面相對(duì)平坦。最后，噴涂顯微鏡樣品，進(jìn)行掃描電鏡觀察。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 混凝土的靜態(tài)特性

2.1.1 破壞狀態(tài)（見圖2）

圖2 混凝土的破壞狀態(tài)

由圖2可以看出，混凝土的破壞均在表面產(chǎn)生微裂縫。隨著荷載增加，頂部或邊緣產(chǎn)生明顯裂紋，主裂紋沿載荷方向發(fā)展?；炷恋谋砻婧瓦吘売胁煌潭鹊膭兟?。未摻纖維的再生混凝土破壞最嚴(yán)重。表面有多條垂直貫穿裂紋，試塊表面和邊緣大面積剝落。加入聚丙烯纖維后，試件的完整性較好，表面微裂紋相對(duì)較好，且聚丙烯纖維再生混凝土還可繼續(xù)承受荷載。隨著荷載的增加，只有少數(shù)大裂縫出現(xiàn)，且大部分在試件邊緣輕微剝離，表明纖維對(duì)混凝土具有良好的抗裂和增韌作用。當(dāng)纖維摻量過高時(shí)，由于纖維團(tuán)聚和混合不均勻，試塊未加載時(shí)，試塊表面已經(jīng)有一些孔隙。在加載過程中，孔隙周圍有許多裂縫，這些裂縫發(fā)展較快，形成局部裂縫，導(dǎo)致試塊表面膨脹和剝落，表明過量的纖維將會(huì)降低再生混凝土的力學(xué)性能。

2.1.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

聚丙烯纖維再生混凝土的靜態(tài)抗壓強(qiáng)度fcc如表3所示。

表3 聚丙烯纖維再生混凝土的靜態(tài)抗壓強(qiáng)度

由表3可以看出，不摻聚丙烯纖維時(shí)，再生混凝土的抗壓強(qiáng)度較普通混凝土降低了9.26%。一方面，由于再生骨料表面有一定量的水泥砂漿，表面粗糙，內(nèi)部因損傷累積了許多微觀裂縫，導(dǎo)致其自身強(qiáng)度低于天然骨料；另一方面，天然骨料與再生骨料之間的粘結(jié)性能低于天然骨料與天然骨料之間的粘結(jié)性能。但降低的比例低于10%，說明再生骨料具有一定的使用價(jià)值，在一定程度上可以替代天然粗骨料使用。

隨聚丙烯纖維摻量的增加，再生混凝土的抗壓強(qiáng)度先提高后降低，但均高于未摻聚丙烯纖維的再生混凝土，表明聚丙烯纖維可以提高再生混凝土的抗壓強(qiáng)度。纖維的存在使混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加緊密，減少了微裂紋和氣孔等缺陷。然而，當(dāng)纖維摻量過高時(shí)，由于纖維混合的不均勻性以及骨料與砂漿之間的粘結(jié)性能降低，再生混凝土的抗壓強(qiáng)度降低。當(dāng)聚丙烯纖維摻量為0.2%時(shí)，再生混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度最高，為36.83 MPa，較未摻纖維的提高了10.5%，與普通混凝土的抗壓強(qiáng)度基本一致，表明聚丙烯纖維可以補(bǔ)償再生骨料造成的混凝土強(qiáng)度的降低。

2.2 混凝土的動(dòng)態(tài)特性

2.2.1 破壞狀態(tài)

圖3為各組混凝土試件在動(dòng)態(tài)試驗(yàn)后的破壞狀態(tài)。

圖3 SHPB試件的破壞狀態(tài)

由圖3可見：

（1）相同應(yīng)變率條件下，以應(yīng)變率為23.26 s-1左右時(shí)為例，不摻聚丙烯纖維的再生混凝土RC35-0破壞最嚴(yán)重，為碎裂破壞，顆粒較細(xì)碎，粒徑最小；其次是普通混凝土C35，碎裂破壞，顆粒較粗；而摻加聚丙烯纖維的再生混凝土破壞形態(tài)得到改善，3種摻量的試件基本都是留芯破壞，四周裂開剝落，中芯部分較為完整。

（2）對(duì)于相同試件，以RC35-02為例，在應(yīng)變率較小時(shí)，試件較為完整，邊緣出現(xiàn)裂縫，有些微碎塊剝落；隨著應(yīng)變率增大，試件呈現(xiàn)出留芯破壞，最終變成大顆粒碎裂破壞。

2.2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

通過控制子彈速度，在應(yīng)變率為6.60、23.00、43.70、73.47 s-1條件下測(cè)試各組試件的平均應(yīng)變率，混凝土配合比與靜態(tài)壓縮試驗(yàn)相同，對(duì)每個(gè)工況進(jìn)行3次重復(fù)試驗(yàn)，然后取3組數(shù)據(jù)的平均值作為該工況數(shù)據(jù)的代表值。表4為SHPB試驗(yàn)結(jié)果，圖4為通過雙波法處理數(shù)據(jù)后獲得的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

表4 聚丙烯纖維再生混凝土的SHPB試驗(yàn)結(jié)果

由圖4可見，在不同的應(yīng)變率下，每組試樣的應(yīng)力-應(yīng)變曲線形狀相對(duì)相似。在同一組試件中，應(yīng)力-應(yīng)變曲線的峰值向右上方移動(dòng)，即峰值應(yīng)力和峰值應(yīng)變均隨應(yīng)變速率的增加而增大，表現(xiàn)出明顯的應(yīng)變速率效應(yīng)。同時(shí)，每組應(yīng)力-應(yīng)變曲線上升段相對(duì)平滑，下降段不規(guī)則。這是因?yàn)樵诘竭_(dá)峰值點(diǎn)之前，應(yīng)力波在試樣中來回傳播，反射波和透射波與入射波一致，且試樣中的應(yīng)力平衡。在峰值點(diǎn)之后，試樣受到不同程度的損傷，應(yīng)力不平衡。因此，獲得的應(yīng)力-應(yīng)變曲線在應(yīng)力波的上升階段更為準(zhǔn)確，而在下降階段可能存在一些誤差。對(duì)于同一組混凝土，隨著沖擊氣壓的增加，應(yīng)變率逐漸增大，曲線上升段的曲率減小，表明再生混凝土發(fā)生了完全損傷演化。這是再生混凝土的應(yīng)變率強(qiáng)化效應(yīng)。隨著沖擊氣壓提高，應(yīng)力應(yīng)變曲線上升段的斜率增大，直線段變長(zhǎng)，表明其屈服極限增大，表現(xiàn)出明顯的脆性破壞特征。當(dāng)應(yīng)變相同時(shí)，高壓沖擊對(duì)應(yīng)的應(yīng)力大于低壓沖擊對(duì)應(yīng)的應(yīng)力，具有明顯的應(yīng)變率效應(yīng)。

圖4 不同應(yīng)變率下的混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變曲線

2.2.3 動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度及動(dòng)態(tài)強(qiáng)度增長(zhǎng)因子

應(yīng)力-應(yīng)變曲線的峰值應(yīng)力作為動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度，用fcd表示。動(dòng)態(tài)強(qiáng)度增長(zhǎng)因子（DIF）為動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度與靜態(tài)抗壓強(qiáng)度之比，是反映動(dòng)態(tài)壓縮載荷下材料抗壓強(qiáng)度增加的指標(biāo)。

由表4可知，混凝土動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度和動(dòng)態(tài)強(qiáng)度增長(zhǎng)因子隨應(yīng)變率的增加而增大，具有明顯的應(yīng)變率效應(yīng)。在相同應(yīng)變率下，未摻纖維的再生混凝土動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度最低，低于普通混凝土，表明再生骨料的加入會(huì)降低混凝土的動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度。當(dāng)聚丙烯纖維摻量為0.1%、0.2%時(shí)，動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度接近，并高于其他組。在平均應(yīng)變?yōu)?3.47 s-1時(shí)，摻0.1%纖維再生混凝土的動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度較普通混凝土、未摻纖維再生混凝土、摻0.3%纖維再生混凝土分別提高了7%、11%、5%。表明適量的聚丙烯纖維可以彌補(bǔ)再生骨料的缺陷，提高混凝土的動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度。各組混凝土的動(dòng)態(tài)強(qiáng)度增長(zhǎng)因子在1.47～2.54變化。

2.2.4 韌性

韌性指材料在荷載作用下的變形能力，是材料延性和強(qiáng)度的綜合表現(xiàn)[14]。韌性可用能量法表示，即由應(yīng)力-應(yīng)變曲線和坐標(biāo)軸包圍的平面面積。由應(yīng)力-應(yīng)變曲線計(jì)算各組混凝土在不同應(yīng)變率下的峰值韌性和極限韌性如表5、表6所示。

表5 各組混凝土在不同應(yīng)變率下的峰值韌性

表6 各組混凝土在不同應(yīng)變率下的極限韌性

由表5、表6可見，各組混凝土的峰值韌性和極限韌性隨應(yīng)變速率的增加而增大，且應(yīng)變速率效應(yīng)顯著。當(dāng)應(yīng)變速率為73.47 s-1時(shí)，RC35-0的峰值韌性和極限韌性較C35分別降低了6.28%、6.29%。表明再生骨料會(huì)降低混凝土材料的韌性。當(dāng)纖維摻量逐漸增加時(shí)，峰值韌性和極限韌性先增大后減小。在高應(yīng)變率73.47 s-1時(shí)，纖維摻量為0.1%的再生混凝土峰值韌性和極限韌性最大；當(dāng)纖維摻量為0.3%時(shí)，峰值韌性和極限韌性均降低，說明纖維的加入起到了增韌作用，但纖維過多會(huì)導(dǎo)致氣孔等缺陷，降低材料抗沖擊性能。綜上，最佳纖維摻量確定為0.1%～0.2%。

2.3 微觀結(jié)構(gòu)分析

2.3.1 聚丙烯纖維與水泥基體的粘結(jié)性能

聚丙烯纖維與水泥基體之間的粘結(jié)性能是纖維起到加固效果的基礎(chǔ)[15]。圖5為試樣RC35-01、RC35-02、RC35-03在不同放大倍數(shù)時(shí)纖維與水泥基界面的SEM照片。

圖5 聚丙烯纖維與水泥基體界面的SEM照片

由圖5可見，纖維與水泥基體之間沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。當(dāng)纖維摻量分別為0.1%和0.2%時(shí)，纖維與水泥基體的界面相對(duì)緊密，纖維分散在混凝土中形成纖維網(wǎng)絡(luò)，使纖維再生混凝土達(dá)到強(qiáng)韌化的目的。當(dāng)纖維摻量為0.3%時(shí)，基體中纖維之間的平均距離減小，導(dǎo)致纖維之間的交叉和重疊。纖維與水泥基體的界面相對(duì)疏松，混凝土中存在孔隙等缺陷。密度降低，粘結(jié)性能降低，進(jìn)而影響抗壓強(qiáng)度。

2.3.2 水泥基體的微觀形態(tài)

圖6為各組試樣在放大1000倍和3000倍時(shí)水泥基體的微觀形態(tài)。

圖6 水泥基體的微觀形態(tài)

由圖6（a）、（b）可見，普通混凝土中水泥基體的結(jié)構(gòu)相對(duì)致密，Ca（OH）2晶體相對(duì)富集，排列相對(duì)緊密，但表面含有許多孔隙和少量片狀水合物C-S-H膠體和針狀鈣礬石晶體。由圖6（c）、（d）可見，未摻纖維的再生混凝土中水泥基體表面相對(duì)粗糙，主要水化產(chǎn)物是完整的塊狀C-S-H膠體、六角形板狀Ca（OH）2晶體和大量不規(guī)則晶體，不同尺寸C3S晶體的球形顆粒，水泥基體的整體結(jié)構(gòu)松散。還可以看出，水泥漿體中有許多孔洞和凹陷，總體密度較差，外觀不明顯。這些缺陷的存在將對(duì)其宏觀力學(xué)性能產(chǎn)生不利影響。由圖6（e）～（h）可見，聚丙烯纖維摻量為0.1%和0.2%的再生混凝土中水泥基體的孔隙明顯少于未摻纖維再生混凝土，水化產(chǎn)物分布更均勻，孔隙更少。整體結(jié)構(gòu)密度優(yōu)于未摻纖維再生混凝土。此外，纖維摻量為0.2%的水泥基體表面較光滑，整體水化狀況最好，結(jié)構(gòu)密度優(yōu)于其它試樣。由圖6（i）、（j）可以看出，摻0.3%聚丙烯纖維再生混凝土的水化產(chǎn)物主要是Ca（OH）2晶體，形態(tài)相對(duì)簡(jiǎn)單，水泥基體結(jié)構(gòu)相對(duì)疏松，孔洞較多。

綜合分析可知，與未摻纖維再生混凝土相比，纖維增強(qiáng)再生混凝土的水泥基體更致密，孔隙更少，表明摻入纖維優(yōu)化了混凝土內(nèi)部的微觀孔隙結(jié)構(gòu)。其原因是，在混凝土中摻入聚丙烯纖維時(shí)，纖維在混凝土中以三維隨機(jī)分布，限制了小裂縫的擴(kuò)展和連接，降低了混凝土中形成大孔隙的可能性。同時(shí)，還可以看出，當(dāng)聚丙烯摻量由0增加至0.3%時(shí)，混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出松散→密集→松散的變化，說明適量的聚丙烯纖維有利于混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改善。但過量的聚丙烯纖維會(huì)增加混凝土的內(nèi)部缺陷，降低密度以及粘結(jié)性能。

3 結(jié)論

（1）再生骨料可以代替部分天然骨料制成再生混凝土，但由于再生骨料缺陷的影響，混凝土的靜態(tài)抗壓強(qiáng)度和動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度會(huì)降低。

（2）在再生混凝土中加入聚丙烯纖維可以改善再生混凝土的靜態(tài)力學(xué)性能。加載后的混凝土試件整體性較好，棱角處僅有輕微剝落，表明聚丙烯纖維可以提高再生混凝土的抗壓強(qiáng)度。通過靜態(tài)壓縮試驗(yàn)得出再生混凝土中聚丙烯纖維的最佳摻量為0.2%。

（3）聚丙烯纖維可以改善再生混凝土材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能。受荷載沖擊后，混凝土試件由壓碎破壞轉(zhuǎn)變?yōu)樾静勘Ａ羝茐幕虼箢w粒破壞，混凝土的動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度和韌性顯著提高。通過動(dòng)態(tài)壓縮試驗(yàn)得出再生混凝土中聚丙烯纖維的最佳摻量為0.1%～0.2%。

（4）混凝土材料具有明顯的應(yīng)變率效應(yīng)。在動(dòng)態(tài)沖擊荷載作用下，混凝土的動(dòng)態(tài)抗壓強(qiáng)度和韌性隨應(yīng)變速率的增加而增加。根據(jù)試驗(yàn)計(jì)算的動(dòng)態(tài)強(qiáng)度增長(zhǎng)因子為1.47～2.55。

（5）通過掃描電鏡觀察纖維與水泥基體的界面粘結(jié)性能和水泥基體的微觀結(jié)構(gòu)形態(tài)，發(fā)現(xiàn)適量纖維的摻入使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加致密，減少了微裂縫、氣孔等缺陷，可提高混凝土的強(qiáng)度。然而，當(dāng)纖維摻量過高時(shí)，由于纖維混合不均勻以及骨料與砂漿之間的粘結(jié)性能降低，混凝土強(qiáng)度會(huì)降低。