探究鋼纖維再生混凝土常規三軸壓縮試驗

黎梓華

摘 要：利用三軸試驗機對鋼纖維再生混凝土完成單軸壓縮與常規三軸壓縮試驗。試驗結果顯示，在單軸壓縮與三軸壓縮試驗情況下。在一樣的圍壓之下，鋼纖維摻量增多，試件所能夠承受的主壓應力及軸向應變也會隨之增大，并且圍壓下的應力應變曲線的趨勢大致相同；同樣摻入量的鋼纖維再生混凝土，所能夠承受的主壓應力以及軸向應力會歲圍壓的增加而得到相應的增加；15MPa的圍壓情況下，其峰值應力大概是單軸壓縮情況下的峰值應力的3.08到4.13倍；在同樣的圍壓情況下，百分之二的鋼纖維摻入量的峰值應力大概是普通的再生混凝土的1.15到1.54倍；15MPa圍壓的情況下，鋼纖維再生混凝土的峰值應變比在單軸壓縮情況下的峰值應變增大大約5.98到6.76倍。

關鍵詞：鋼纖維 三軸壓縮 試驗

1.引言

隨著改革開放的深入進行以及新時代的來臨，國內城鎮化建設也得到了巨大的發展。建筑領域的飛速發展，不僅帶來了便利和經濟效益，也帶來了建筑廢料的污染問題。再生混凝土的研發為建筑領域導致的污染問題以及人們對河砂、山石等資源的過度使用提供了新的解決思路。鋼纖維再生混凝土對于廢棄的建筑廢料的處理有著良好的作用，又可以克服再生混凝土抗拉強度小，容易開裂等缺陷，有著非常好的實際應用價值，因此要對進行更加深入的力學性能探討，以便更好地將該類混凝土廣泛的應用于建筑工程之中。本文針對鋼纖維再生混凝土常規三軸壓縮試驗進行了較為深入的研究，希望對于其在工程中的廣泛應用有所幫助。

2.試驗概況

2.1試驗所需的材料與試件準備

2.1.1原材料的準備

選用P.O 42.5級的普通硅酸鹽水泥作為試驗所需的膠凝材料，將人工破碎的 原強度是C30的廢料混凝土以及天然碎石作為粗骨料，兩種類型的粗骨料都是3到10毫米的粒徑，連續級配；將經過河砂曬干、篩選的河砂作為細骨料，其最大粒徑不大于3毫米，含泥量不超過百分之二；鋼纖維取10到15毫米的長度，密度為8.2千克每立方米，其抗拉強度要不小于560MPa。

2.1.2配合比和試件的準備

將人工破碎的廢棄混凝土以百分之五十的取代率代替天然碎石，分別取0，0.5%，1.0%，1.5%以及2.0%的鋼纖維摻入量，砂率去百分之十五，水灰比為0.42.。

進行圓柱體試件的制作，試件為直徑50毫米，高度為100毫米的圓柱體，試驗所需試件的高度以及截面的誤差不能大于3毫米，試件兩端面不平行度誤差不應大于0.25度。利用鋼模具套筒進行試件的制作，在成型之后的24小時進行脫模，然后將試件放在標準養護室進行28天的養護，養護結束后開始試驗。

2.2試驗設備以及方法

利用DYS-2500型三軸試驗機進行三軸壓縮試驗得出所需的力學性能。

試驗方法是在試件上安裝上下壓頭，利用熱縮膠套進行密封，在壓頭以及試件接觸的地方利用“O”型圈進行密封，進行徑向引申計的防置，插上固定桿，進行軸向引申計的安裝，將試件調整到中心位置，將保護蓋蓋上，注油；進行圍壓的設定，給予軸向壓力的施加，控制速率為每秒0.060毫米，做好以上程序，正式進行試驗。

3.試驗結果分析

3.1抗壓強度

將在標準養護室養護了28天的試件取出做抗壓強度試驗，結果如圖1顯示：

3.2試件的破壞形態

摻加量為1.0%的鋼纖維再生混凝土試件在兩種壓縮試驗情況下的破壞形態。，試驗所用試件在兩種壓縮驗情況下的破壞形態存在差異。單軸試驗的時候，也就是0MPa的圍壓情況下，試驗所用試件的軸向受壓，而徑向則受拉力作用，當試件的軸向應力增大時，其徑向方向也會向外擴展，若是拉應變超過試件的極限抗拉強度，試件就會開始產生微小的裂縫，裂紋會隨應力的增加而逐漸的向外擴展眼神，并且會有混凝土的剝落現象發生，最終導致試件產生斜向裂開的貫穿裂縫，導致試件破壞。在圍壓試驗（三軸壓縮試驗）的情況下，由于圍壓給予試件側向的束縛以及試件中鋼纖維的作用，使得試驗所用試件僅會沿著徑向的方向向外延伸，并未產生破壞作用，基本上還保有其原來的完整性，也存在不規則的裂紋的發生，但由于裂紋微小沒有發生顯著的剝落，除了試件上側有較為密集的裂紋分布，其他位置并沒有明顯的裂紋，所以并未有破壞。

3.3應力-應變關系曲線

如圖2所示，圍壓試驗情況下的應力應變關系曲線與0MPa圍壓情況下事件的應力之間存在差異。鋼纖維的作用和圍壓的施加，使得事件的應力應變曲線走向平緩并且豐滿，不存在顯著的峰值點，表明鋼纖維以及圍壓的作用使得試件的形變和裂縫的延展有著良好的控制作用。在圍壓相同的情況下，鋼纖維的摻加量的提高，試驗所用試件的主壓應力和軸向應變都會增加。并且主壓應力與軸向應變的曲線曲線基本相同。一樣的鋼纖維摻加量的情況下，試件所受的圍壓值的增加，試件所受的主壓應力極限值得到提高，并且軸向應變也會增大。施加圍壓的情況下，試件的破壞持續時間較長，在5MPa以及10MPa的圍壓值下，試驗試件應力應變關系曲線呈現下降的走勢；15MPa的圍壓值，其應力應變關系曲線呈現平穩的發展趨勢，在之后不會再發生下降現象，在峰值點之后呈現平穩趨勢。

3.4圍壓和峰值的關系

圍壓和峰值有著線性增長的趨勢。試件所受圍壓的增加，其相應的主壓應力也會增大；圍壓由0增大至15MPa的時候，試件的峰值應力基本上呈現等比增大的趨勢；15MPa的圍壓值下，試件的應力峰值是0MPa圍壓情況下的3.08到4.13倍左右；在各個數值的圍壓作用下的峰值分布能夠知道，鋼纖維的摻入能夠有效的增加試件的峰值應力。

4.結束語

施加圍壓的情況下，試件的破壞持續時間較長，在5 M P a以及10MPa的圍壓下，試驗試件應力應變關系曲線呈現下降的走勢；15MPa的圍壓值，其應力應變關系曲線呈現平穩的發展趨勢，不再發生下降，在峰值點之后呈現水平趨勢。鋼纖維的摻入能夠有效的增加試件的峰值應力；在一樣的圍壓條件下，2.0%的鋼纖維摻入量，該試件的峰值應力大約為普通的再生混凝土的1.15到1.54倍。

參考文獻：

[1]王海龍，袁瑞.鋼纖維再生混凝土常規三軸壓縮試驗研究[J].混凝土與水泥制品， 2017， （9）： 70-73.

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