CBF增強砂漿力學性能研究

呂志栓

(喀什大學 土木工程學院， 新疆 喀什 844006)

0 引言

隨著我國經(jīng)濟社會的發(fā)展，過度的毀林造田，造成嚴重的土地退化和水土流失，加之近年來北方很多地區(qū)出現(xiàn)嚴重的干旱缺水現(xiàn)象，使得荒漠化加重，由此造成了嚴重的環(huán)境問題和巨大的經(jīng)濟損失，若可以把沙漠砂利用起來，在基礎建設特別是建筑工程中不僅能就地取材，解決運輸成本，而且可以惠及當?shù)亍Ｔ诠こ探ㄔO材料中，砂漿屬于脆性材料，塑性和韌性較差，若在其中加入能增強塑性和韌性的材料CBF，就可以配出纖維增強砂漿。Tayeb Bouziani利用當?shù)氐纳衬百Y源，在不同的沙漠砂摻率下，配制出了性能滿足要求的自密實混凝土，得到了最佳的摻率。楊維武[2,3,4]等研究在不同沙漠砂摻率下，對高強混凝土和易性和力學性能的影響，另外也研究了混摻比例對混凝土和易性、級配、承壓能力、抗侵蝕能力得影響。劉華挺[5,6,7]等研究了在CBF纖維摻量、種類以及尺寸等因素變化的情況下，對砂漿力學性能的影響，并且測試了在砂漿中引入CBF，對抗凍性的影響；此外，還有對動力特性方面的分析和研究。

綜上可知，沙漠砂可以應用在混凝土和砂漿材料中，但與沙漠砂摻率有很大關系。通常纖維的加入對混凝土和砂漿的抗壓不利，纖維摻率高時，混凝土和砂漿強度會降低，而摻率較低時，則會提高混凝土和砂漿的抗壓強度。纖維增強砂漿和纖維增強混凝土的延性和韌性以及動力學特性優(yōu)于未加纖維的，而纖維摻量對砂漿和混凝土的性能影響尤為明顯。因此，本文選擇對砂漿影響較大的兩種因素沙漠砂摻率和CBF纖維摻量作為變化因素，以砂漿立方體抗壓強度作為目標值進行正交試驗，尋找最優(yōu)配合比以及兩種因素對目標值的影響。

1 原材料

(1) 細骨料：本地機制粗砂和新疆托克遜沙漠砂；

(2) 水泥：天山水泥廠生產(chǎn)的32.5R復合硅酸鹽水泥；

(3) 纖維：短切玄武巖纖維(CBF)；

(4) 水：生活飲用水。

2 以抗壓強度為目標值的正交試驗

正交試驗的基準配合比基于M10級普通砂砂漿(1:7:1.23)，根據(jù)前人研究可知[8,9,10]，影響砂漿強度的主要因素為CBF摻量和沙漠砂摻率，根據(jù)正交試驗方法，可確定試驗為兩因素三水平，選擇L9(33)正交試驗表，需進行9次，養(yǎng)護齡期分別為7d和28d，目標值為砂漿立方體抗壓強度，其中，沙漠砂摻率為10%、20%和30%。CBF體積摻量為0.1%、0.15%和0.2%，如表1所示。

依據(jù)規(guī)范規(guī)定方法，先制作砂漿立方體試塊，每組6個試塊，分別養(yǎng)護7d和28d，然后測試其抗壓強度，抗壓強度結(jié)果如表 2所示；對目標值影響的強弱程度為沙漠砂摻率大于CBF摻量，這從圖1的因素趨勢圖和表3的極差分析可以看出；從表2的28d抗壓強度結(jié)果可以看出，強度最高的一組為20%沙漠砂替代率和0.1%纖維摻量，由表 4方差分析得出的結(jié)果來看，兩種因素對目標值影響不顯著。綜合來看，纖維增強沙漠砂砂漿的最佳組合為20%的沙漠砂替代率和0.1%的CBF摻量。

表2 抗壓強度

3 結(jié)語

通過對不同沙漠砂摻率、不同CBF纖維摻量的正交試驗，可以得到以下結(jié)論：

(1) 基于M10級普通砂配合比的正交試驗，以砂漿立方體抗壓強度作為目標值的最優(yōu)組合為沙漠砂20%、CBF纖維摻量0.1%。

(2) 從正交試驗結(jié)果分析來看，在所選定的摻率和摻量范圍內(nèi)，這兩種因素對目標值影響不顯著。

[1] Tayeb Bouziani,Madani Bederina,Mourad Hadjoudja.Effect of dune sand on the properties of flowing sand-concrete[J].International Journal of Concrete Structures and Meterials,2012,6(1),59-64.

[2] 楊維武,陳云龍,馬菊榮,等.沙漠砂替代率對高強混凝土抗壓強度影響研究[J].科學技術與工程,2014,14(19):289-292.

[3] 劉娟紅,靳東民,包文忠,等.沙漠砂混凝土性能試驗研究[J].混凝土世界,2013,(51):66-68.

[4] 馬蕾,梁棟,樊曉鵬,等.沙漠砂作為建筑砂漿細骨料可行性研究[J].低溫建筑技術,2012(4),9-10.

[5] 李為民,許金余.玄武巖纖維對混凝土的增強和增韌效應[J].硅酸鹽學報2008,36(4):476-488.

[6] 劉華挺.短切玄武巖纖維水工混凝土及砂漿的基本性能試驗研究[D].浙江:浙江工業(yè)大學,2011.

[7] 喬欣元,張會霞,許玲,等.礦物纖維增強水泥砂漿抗凍性能研究[J].低溫建筑技術,2014,(10):7-9.

[8] 王鈞,馬躍,張野,等.短切玄武巖纖維混凝土力學性能試驗與分析[J].工程力學,2014,31(S1),99-102.

[9] 董進秋,杜艷廷,聞寶聯(lián),等.玄武巖纖維混凝土力學性能與增韌機理研究[J].工業(yè)建筑,2011,41(S1),638-641.

[10] 郭瑞晉,畢重,王涪,等.不同摻量下玄武巖纖維混凝土力學性能研究進展[J].科技展望,2016,(21),42.