新疆地區聚丙烯纖維增強混凝土抗凍性能研究

楊靂鵬 王隨柱

摘要：新疆地區冬季寒冷、降雪量大、春季易發生反復的降雪-融雪-降雪過程，露天混凝土建筑構件極易發生凍融破壞，因而對混凝土空心磚抗凍融性能有更高要求。纖維混凝土在改進混凝土開裂問題扮演了越來越重要的角色，尤其單絲聚丙烯纖維因其成本低以及改善混凝土性能的效果優良，得到了越來越多的關注。本文即使用單絲聚丙烯纖維對混凝土空心磚進行強化，擬改善其抗凍融性能。

關鍵詞：聚丙烯纖維;混凝土;抗凍性能

1.試驗方案

本文選用價格低廉的聚丙烯纖維作為混凝土強化材料，用以改善其抗凍融性能。試驗中使用河北鶴翔牌聚丙烯纖維。

混凝土空心磚強度等級為MU7.5，選用天山牌PO32.5水泥。由施工所要求的拌合物稠度、粗骨料種類以及最大粒徑，確定拌合物用水量為185kg/m?，砂率為0.45。養護方法采用標養。將聚丙烯纖維以摻加率0.3kg/m?、0.6kg/m?、0.9kg/m?、1.2kg/m?為摻加量摻入混凝土中，其配合比見下表：

根據《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》（GB/T50082-2009）相關規定，采用150mm×150mm×150mm立方體試件、慢凍法。

2.試驗及評價方式

本文分別對聚丙烯纖維摻量為0.3kg/m?、0.6kg/m?、0.9kg/m?、1.2kg/m?的聚丙烯纖維混凝土試件和對照用素混凝土試件，分別進行50次、100次、150次凍融循環試驗。凍融循環試驗之后試件表面未出現嚴重破壞，因此通過凍融循環后試件質量損失、試件強度損失以及試件表面脫落情況，評價對應摻量聚丙烯纖維混凝土的抗凍融性能。

混凝土凍融循環N次后的抗壓強度損失率為Δfc（%）;素混凝土試件抗壓強度測定值為fc0（MPa）;纖維混凝土試件經N次凍融循環后的抗壓強度測定值為fcn（MPa）.fc0和fcn采用對應的三個試件抗壓強度試驗結果的算數平均值，質量損失率按式（2）、（3）計算：

第i個混凝土試件N次凍融循環后的質量損失率為ΔWni（%）;第i個混凝土試件凍融循環試驗前的質量為W0i（g）;第i個混凝土試件N次凍融循環試驗后的質量為Wni（g）;一組混凝土試件N次凍融循環后的平均質量損失率為ΔWni（%）.試件的質量損失率為對應的三個試件的質量損失率試驗結果的算數平均值。試件28d后測得的抗壓強度如表2所示。

3.試驗結果分析

分別對50次、100次、150次凍融循環后，摻量分別為0.3kg/m?、0.6kg/m?、0.9kg/m?、1.2kg/m?聚丙烯纖維混凝土與素混凝土后的試驗結果進行分析，發現以下特點：

隨著聚丙烯纖維的摻入，聚丙烯纖維混凝土相對于素混凝土強度稍有下降，強度與聚丙烯摻量成反比，但降低幅度不明顯。聚丙烯纖維混凝土相對于素混凝土凍融循環強度損失和質量損失由有明顯改善。隨著聚丙烯纖維摻量的增大，強度損失率和質量損失率先減小后增大，說明聚丙烯纖維改善混凝土抗凍融循環性能，在一定摻量范圍內效果最佳。

經50、100、150次凍融循環，聚丙烯纖維混凝土摻量為0.6kg/m?時，強度損失率均最小;聚丙烯纖維混凝土質量損失的最佳摻加率分別在0.6kg/m?附近、0.3kg/m?-0.6kg/m?、0.6kg/m?附近。因而綜合強度損失率和質量損失率，聚丙烯纖維在0.6kg/m?附近抗凍融性能最好。

4.結束語

摻入聚丙烯纖維后，混凝土經過凍融循環后強度損失和質量損失由有明顯改善，且聚丙烯纖維對混凝土抗凍融性能的改善，存在一個最佳摻量范圍。利用本文所采用的集料制備混凝土空心砌塊時，當聚丙烯纖維摻量為0.6kg/m?時，可獲得最佳抗凍融性能。

【參考文獻】

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