鋼纖維摻量對高鈦重礦渣濕噴混凝土力學性能的影響

楊 倩 孫金坤 周文峰 馮小洋

（攀枝花學院土木與建筑工程學院，四川 攀枝花 617000）

目前高鈦重礦渣資源化的有效利用方式是代替天然砂、石用作混凝土材料，但目前對利用工業固體廢棄物作為粗、細骨料，加入鋼纖維后制備的新型噴射混凝土卻少有研究[1]，且目前國內許多項目使用的噴射混凝土強度不高，并且容易出現開裂、韌性差以及耐久性差的問題[2-4]。用高鈦重礦渣代替天然砂、石作為噴射混凝土的粗、細骨料，摻入鋼纖維進行基本力學性能研究，為改善這一系列工程問題以及提高高鈦重礦渣的利用率和為該種噴射混凝土的工程應用提供一定的數據參考。

1 實驗材料、配合比設計及方法

1.1 試驗材料

選用攀枝花市環業公司生產的高鈦重礦渣碎石作為輕量化混凝土的主要粗骨料；細骨料選用高鈦重礦渣砂。水泥選用攀枝花攀煤水泥制品有限公司生產的PO42.5R普通硅酸鹽水泥；硅灰選用成都錦祥科技公司生產的一級硅灰；粉煤灰用鞏義市恒諾濾料公司生產的一級粉煤灰；減水劑用陜西秦奮建材公司Q8081均衡型液體聚羧酸系高性能減水劑；速凝劑采用液體無堿速凝劑；鋼纖維采用衡水卓佳橡膠制品有限公司生產的規格為300mm×0.5mm（剪切波浪型，長徑比為60，抗拉強度為380MPa，彎曲性能滿足彎曲90°一次不斷率為100%）鋼纖維。

1.2 配合比設計

根據JGJ55-2011《普通混凝土配合比設計規程》，水膠比為0.38計算配合比，由于不同的鋼纖維摻量會對高鈦重礦渣濕噴混凝土的力學性能產生影響，故鋼纖維摻量采用0kg/m3、35kg/m3、40kg/m3、45kg/m3、50kg/m3，制備出不同摻量的鋼纖維高鈦重礦渣濕噴混凝土，基本配合比如下表1.1

表1.1 試驗配合比

1.3 試驗方法

按照試驗表1.1配置鋼纖維高鈦重礦渣濕噴混凝土，采用噴射大板法進行試塊制作，將SFHSWS噴射到模具內，模具尺寸為450×450×150mm。噴射完成后覆膜養護1d后進行拆模，將試件轉移至標準養護室（20±2℃，濕度≥95%）養護7d，采用切割機將大板試件切割成100×100×100mm的立方體用作測試抗壓強度，100×100×300mm的試件用于測試抗折強度；150×150×150mm的試塊用于測試劈裂抗拉強度。

2 實驗結果與分析

本試驗通過摻入不同的鋼纖維對于高鈦重礦渣濕噴混凝土基體結構的力學性能影響進行了試驗研究，驗結果如表2.1所示。

由表2.1可知，隨著鋼纖維混凝土摻入總量的增多，高鈦重礦渣濕噴混凝土前期的基本力學性能強度表現為隨摻量增加而降低的趨勢，但都遠大于未摻鋼纖維的力學強度。從養護齡期來看，28d時各摻量的抗壓強度值基本相當，摻量為40kg/m3的抗壓強度為56.13MPa略大于其他摻量，后期抗壓強度得到充分發展，50d抗壓強度最大的是摻量為45kg/m3，強度是60.94MPa；隨著養護齡期增長抗折強度也得到充分發展，以28d抗折強度為例，當鋼纖維摻量為45kg/m3時抗折強度最大，達到了8.95MPa，同組摻量為35kg/m3的強度最低，只有7.47MPa，降低了16.53%，且當鋼纖維摻量小于40kg/m3時，高鈦重礦渣濕噴混凝土的抗折強度隨鋼纖維摻量增加而大幅提升，而當鋼纖維摻量大于40kg/m3時，抗折強度隨纖維摻量增加提升幅度趨于平緩；28d時，抗拉強度為最大是6.15MPa，相較于同組最低抗拉強度4.80MPa增加了28.13%；50d時，鋼纖維摻量為45kg/m3時，抗拉強度為最大是6.60MPa，相較于同組最低抗拉強度5.21MPa增加了26.68%。

表2.1 不同鋼纖維摻量對高鈦重礦渣濕噴混凝土力學性能的影響（MPa）

3 結論

1）當鋼纖維摻量為45kg/m3時，28d抗折、抗拉強度達到最大，分別為8.95MPa、6.15MPa。

2）鋼纖維的增強效果不是隨摻入量的增加而無限提升的，當鋼纖維在拌合物中的摻量過大超過45kg/m3時反而會降低其抗折、抗拉強度。