摻鋼纖維的再生混凝土劈拉強度試驗研究

林嬌青　余銳

摘要：選用水膠比為0.4、0.45、0.5，再生骨料取代率為0、40%、80%以及鋼纖維體積摻量為0、1%、1.5%，對摻鋼纖維的再生混凝土標準試塊進行劈拉強度試驗，以水膠比、再生骨料取代率、鋼纖維體積摻量作為影響因素，進行了9組共計27個試塊的劈拉試驗。試驗結果表明，再生骨料取代率再生混凝土的劈拉強度影響不顯著，鋼纖維的摻入改善了再生混凝土的力學性能，提高了再生混凝土的劈拉強度。

Abstract： The splitting tensile strength test of recycled concrete standard block with steel fiber is carried out， with the water-binder ratio is 0.4， 0.45， 0.5， the replacement ratio of recycled aggregate is 0， 40%， 80%， and the volume of steel fiber is 0， 1%， 1.5%. Taking the water-binder ratio， the replacement ratio of recycled aggregates and the volume of steel fiber as the influencing factors， the splitting tensile test of a total of 27 test blocks in 9 groups is carried out. The test results show that the effect of recycled aggregate replacement rate on the splitting tensile strength of recycled concrete is not significant. The incorporation of steel fiber improves the mechanical properties of recycled concrete and improves the splitting tensile strength of recycled concrete.

關鍵詞：再生混凝土；鋼纖維；劈拉強度

Key words： recycled concrete；steel fiber；splitting tensile strength

中圖分類號：TU37 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）32-0216-02

0 引言

將廢棄的混凝土經過破碎、清洗和分級后，按照一定的配合比，制作以再生骨料為主的混凝土，簡稱再生混凝土，再生混凝土是建筑垃圾再利用的有效途徑。與天然骨料相比，再生骨料具有孔隙率大、吸水率大、強度低等特點，在一定程度上限制了再生混凝土的推廣應用。國內一些學者嘗試在再生混凝土中加入鋼纖維，開展了鋼纖維再生混凝土的相關試驗研究[1][2][3]。本文主要研究水膠比、再生骨料取代率、鋼纖維摻量3個因素對鋼纖維再生混凝土劈拉強度的影響。

1 原材料

水泥采用的是P.O42.5普通硅酸鹽水泥。天然河砂，細度模數為2.7。粗骨料包括天然粗骨料和再生粗骨料，天然粗骨料為連續級配的卵石，再生粗骨料是教學廢棄的混凝土試塊，經人工破碎、清洗、篩分而成，粒徑為5～20mm，連續級配，各項性能指標見表1。鋼纖維采用的是鍍銅微絲鋼纖維，平均長度為13mm，長徑比為65。聚羧酸高效減水劑，減水率為20%。南昌市飲用自來水作為混凝土拌合和養護用水。

2 試驗方案和試驗方法

本試驗選用水膠比為0.4、0.45、0.5，再生骨料取代率為0、40%、80%以及鋼纖維體積摻量為0、1%、1.5%，對摻鋼纖維的再生混凝土標準試塊進行劈拉強度試驗，以水膠比、再生骨料取代率、鋼纖維體積摻量作為影響因素，進行了9組共計27個150mm×150mm×150mm的立方體標準試塊的劈拉試驗。按照《普通混凝土力學性能試驗方法標準》[5]GB/T50081-2002進行試驗。再生混凝土的配合比及劈拉強度見表2。

3 試驗結果與分析

3.1 試驗現象

對于沒有摻入鋼纖維的混凝土試塊，在加載初期，試塊處于彈性階段，隨著荷載的增加，沿著墊片處混凝土表面開始出現細小的裂縫，達到極限劈拉強度時，荷載急速下降，裂縫貫通試塊頂面和底面，試塊被劈成兩部分，發生脆性破壞，如圖1所示。

對于摻鋼纖維的混凝土試塊，破壞形態差異較大，隨著荷載的增加，沿著墊片處試塊表面出現細微裂縫，從上下邊緣向中部延伸，達到極限劈拉強度時，裂縫發展貫通頂面和底面，但試塊沒有被劈裂成兩部分，主要是因為裂縫間有鋼纖維的連接，鋼纖維的均勻無序分布，使得試塊的裂縫發展受到一定程度的抑制，試塊發生塑性破壞，如圖2所示。

3.2 劈拉強度分析

根據正交試驗理論，計算了水膠比A、再生骨料取代率B和鋼纖維摻量C對劈拉強度影響的極差值R，RA=0.7，RB=0.24，RC=1.6，并繪制劈拉強度的點圖分析，如圖3所示，可知：隨著水膠比的增大，鋼纖維再生混凝土的劈拉強度先增加后降低，主要原因在于再生骨料的孔隙大、吸水性大，在混凝土拌合物初期，再生骨料吸收部分自由水，導致拌合物的實際用水量減小而影響其力學性能；隨著再生骨料取代率的增加，劈拉強度影響不明顯；隨鋼纖維體積摻量的增加，劈拉強度增加，鋼纖維體積摻量在1.5%時達到最大，原因在于鋼纖維在水泥基中的雜亂分布，對裂縫起到拉結作用，可以阻止裂縫的發展。

試驗結果表明，鋼纖維體積摻量是劈拉強度的主要影響因素，其次是水膠比。鋼纖維再生混凝土劈拉強度達到最優的組合為A2B2C3，即水膠比為0.45，再生骨料取代率為40%，鋼纖維體積摻量為1.5%。

4 結論

通過對摻鋼纖維的再生混凝土劈拉強度試驗的研究，得出以下結論：

①鋼纖維體積摻量是劈拉強度的主要影響因素，其次是水膠比。鋼纖維再生混凝土的劈拉強度隨著水膠比的增加，先增加后降低；再生骨料取代率對劈拉強度的影響不顯著；鋼纖維再生混凝土的劈拉強度隨著鋼纖維體積摻量的增加而增加。

②在再生混凝土中摻入鋼纖維可以有效的改善再生混凝土的力學性能，改善了混凝土的脆性破壞形態，提高其劈拉強度，這對于再生混凝土的應用具有積極的意義。

參考文獻：

[1]楊粉，陳愛玖，等.鋼纖維再生混凝土劈拉、抗折強度試驗研究[J].混凝土，2012（12）：11-14.

[2]陳愛玖，王靜，等.纖維再生混凝土力學性能試驗及破壞分析[J].建筑材料學報，2013，16（2）：244-248.

[3]高丹盈，樓志輝，王占橋.鋼纖維再生混凝土抗壓強度試驗研究[J].鄭州大學學報：工學版，2007，28（2）：5-10.

[4]JGJ55-2011，普通混凝土配合比設計規程[S].北京：中國建筑工業出版社，2011.

[5]GB/T50081-2002，普通混凝土力學性能試驗方法標準[S].北京：中國建筑工業出版社，2003.

[6]楊永生.纖維再生混凝土基本力學性能試驗[J].遼寧工程技術大學學報（自然科學），2013，32（12）：1669-1672.