钢—聚丙烯腈纤维混凝土低温性能研究

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发布时间：2021-09-13

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钢一聚丙烯腈纤维混凝土低温性能研究
吴文伟，董雪花，姜曼骁，杨菲菲
(南京理工大学土木工程系。南京210094)
【摘要】采用试验的方法，研究了低温环境下素混凝土、聚丙烯腈纤维混凝土和钢纤维一聚丙烯腈纤维混
凝土的抗压、抗弯以及断裂能量等力学性能，还研究了不同掺量的钢纤维一聚丙烯腈纤维混凝土的力学性能，找
出了比较优化的纤维掺量。为工程材料的使用提供了一些有价值的参考。
【关键词】钢纤维；聚丙烯腈纤维；低温；力学性能；试验研究
【中图分类号】TU528．572 【文献标识码】B 【文章编号l 1001—6864(2011)09—0006—02
为了降低}昆凝土材料在路用时的脆性，提高混凝土的
韧性，可以采用在普通混凝土材料中掺入短纤维制成复合
材料的方法。一般而言，低弹性模量纤维增强效果较差，但
增韧效果较好；高弹性模量纤维的增强、增韧效果较好” 】。
目前关于这两种纤维在混凝土中混合使用的报道还不是很
多，所以开展这方面的试验研究显得十分有意义 J。
本文通过一系列的力学性能对比试验，研究了素混凝
土、聚丙烯腈纤维混凝土和钢纤维一聚丙烯腈纤维混凝土
在低温下的力学性能及不同含量的钢纤维一聚丙烯腈纤维
的混合应用对混凝土的抗压、抗弯力学性能的影响。
1 试验的具体内容
1．1 试验方案
方案一：进行素混凝土，聚丙烯腈纤维混凝土，钢纤
维一聚丙烯腈纤维混凝土的力学性能的对比试验，其中聚
丙烯腈混凝土中的纤维含量为1．0％，钢纤维一聚丙烯腈纤
维混凝土中的钢纤维和聚丙烯腈纤维掺量均为1．0％。试
件是在O~C下经过14d养护后测试的。
方案二：进行不同掺量的钢纤维一聚丙烯腈纤维混凝
土的力学性能的对比试验，其中二种纤维选取掺量均为
0．5％、1．0％、1．5％、2．0％这四种情况。从中得出比较优化
的纤维掺量。试件是在O℃下经过14d养护后测试的。
1．2 原材料
(1) 水泥：P·0 32．5海螺牌普通硅酸盐水泥。
(2) 钢纤维：武汉东洲钢纤维有限公司生产的剪切型
钢纤维，其主要参数详见表1；聚丙烯腈纤维：南京市润方建
筑技术工程公司生产的纤维，其主要参数详见表2。
(3) 采用南京黄河建材制造中心生产的BC一2早强
防冻剂，掺量为水泥用量的3％；粗集料粒径为5—20ram的
碎石，连续级配，表观密度为2700kg／m ，堆积密度为
1410kg／m ；细集料细度模数为2．6的中砂，级配良好；外加
剂为无引气功能萘系高效减水剂，减水率为15％～20％。
1．3 试验方法
为了对各种纤维混凝土进行力学性能对比，上述各项
试验分别对素混凝、聚丙烯腈纤维混凝土和钢纤维～聚丙
烯腈纤维混凝土进行。抗压试件采用70．9ram X 70．9mm X
70．9ram的立方体试件，采取均匀加压的方式。抗弯拉试
件采用40ram x 40mm X 160mm的梁式试件，采取三点弯的
加载方式，两支点的距离为140ram。试样按标号C30强度
混凝土配制，试验的配合比如下，水泥：石子：砂子：水为
203：495：536：1 140。试件的制作及养护过程严格参照CECS
13：89《钢纤维混凝土试验方法》。
表l 钢纤维主要参数
2 力学试验结果与分析
2．1 方案一结果分析
以下试验的纤维的含量均为1．O％，在0~C环境下进行
14d养护，然后进行抗压和抗弯力学试验力学试验。结果见
表3。就各种混凝土抗压情况而言，从表3中结果可见：随
着纤维的加入，弹性模量变化不大，纤维在一定程度上提高
了混凝土的抗压强度。聚丙烯腈纤维混凝土比索混凝土强
度提高了11．9％，钢纤维一聚丙烯腈纤维混凝土强度比素
混凝土提高了18．0％。随着纤维种类由1存到3#的变化，最
大压缩力在逐渐递增。从破坏形态来看：素混凝土在破坏
时，试件裂缝数量少而裂缝很宽，一旦出现开裂就迅速断为
许多碎块，表现为典型的脆断。而聚丙烯腈纤维混凝土和
钢纤维一聚丙烯腈纤维混凝土抗压试件裂缝细密，开裂后
裂缝有一个开展过程，压坏后大部分还是凝聚成一个整体，
表现出较好的延性。
在抗弯试验中，2#与3#N种纤维混凝土的优点表现更
为突出。从表3可以看出：随着混凝土种类由1#到3{}的变
化，弯曲弹性模量和最大弯曲力都在逐渐递增。与素混凝
土相比，聚丙烯睛纤维}昆凝土抗弯强度提高了27．2％，钢纤
维一聚丙烯腈纤维混凝土提高了44．7％。在弯曲断裂能量