再生混凝土中摻入短切纖維的力學(xué)試驗(yàn)研究

1、    再生混凝土中摻入短切纖維的力學(xué)試驗(yàn)研究    張英琪摘 要：采用唐山城區(qū)的廢棄混凝土制作出再生粗骨料，按再生混凝土設(shè)計(jì)方法計(jì)算和制作纖維再生混凝土試塊，應(yīng)用物理學(xué)中的壓強(qiáng)原理和混凝土試塊試驗(yàn)方法測(cè)得相同摻量的兩種短切纖維（bf和cf）的再生纖維混凝土試件、普通纖維混凝土、再生混凝土和普通混凝土的抗壓強(qiáng)度，并進(jìn)行對(duì)比分析，為再生混凝土能順利替代普通混凝土提供試驗(yàn)和理論依據(jù)，同時(shí)為城市中的混凝土廢棄物找到在工程中更好利用價(jià)值。關(guān)鍵詞：短切纖維；抗壓強(qiáng)度；試驗(yàn)方法近年來(lái)碳纖維和玄武巖兩種纖維被廣泛地應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)中。目前玄武巖纖維（basalt fi

2、bre縮寫(xiě)為bf）和碳纖維（carbon fibre 縮寫(xiě)為cf）的供應(yīng)產(chǎn)品常見(jiàn)的纖維布、纖維筋和短切纖維等幾種形式，其中短切纖維可以和混凝土拌合物一起攪拌以提高混凝土的抗拉強(qiáng)度和抗沖擊性能及降低混凝土干縮性能。再生混凝土一般是指混凝土中的粗集料由舊建筑物或舊結(jié)構(gòu)物的混凝土解體產(chǎn)物來(lái)代替部分制得的混凝土。再生混凝土強(qiáng)度經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證一般會(huì)比普通混凝土強(qiáng)度有所降低，纖維混凝土能增強(qiáng)混凝土各項(xiàng)指標(biāo)，尤其是抗拉強(qiáng)度的提高延遲了混凝土中微細(xì)裂紋的發(fā)展，對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度也應(yīng)有所提高。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)研究短切纖維再生混凝土在不同的纖維摻加量及再生骨料的摻加量的情況下進(jìn)行的對(duì)比研究，為再生混凝土的工程應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支

3、持。1 試驗(yàn)原材料本次試驗(yàn)采用了工程中最常應(yīng)用的c20、c25、c30三個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，混凝土配合比由華北理工大學(xué)建筑工程學(xué)院建材試驗(yàn)室（該實(shí)驗(yàn)室是唐山市最早的一家建筑工程質(zhì)量檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室）提供。2 試件制作試件的制作是依據(jù)普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法（gb50081-2002）的要求進(jìn)行制作和養(yǎng)護(hù)的，采用立方體標(biāo)準(zhǔn)試模（150mm×150mm×150mm）制作試件，在實(shí)驗(yàn)室用攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，振搗臺(tái)振搗，上表面手工抹平，嚴(yán)格試驗(yàn)以保證混凝土的強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求。在標(biāo)準(zhǔn)室進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)條件為標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室的室溫（20±2）°c；相對(duì)濕度95%以上。標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天后進(jìn)

4、行抗壓試驗(yàn)。圖1為標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)完成準(zhǔn)備做試驗(yàn)時(shí)的試塊。3 試驗(yàn)現(xiàn)象3.1普通再生混凝土試件普通再生混凝土在試驗(yàn)機(jī)上試壓的破壞現(xiàn)象與普通混凝土試塊基本一致。首先是隨著壓力機(jī)荷載的加大，試塊表面最早出現(xiàn)維小的裂紋，隨著持續(xù)加載，裂紋沿斜向產(chǎn)生向上或向下的延展裂紋，同時(shí)裂紋寬度不斷增加。并且由試塊表面逐漸發(fā)展到內(nèi)部，之后試件表層混凝土向外鼓出并局部剝落，試塊被壓碎。此時(shí)的壓力機(jī)上的數(shù)值即為所加荷載，除以試件與加壓板之間的接觸面積即為混凝土試件的抗壓強(qiáng)度即為物理學(xué)中的壓強(qiáng)計(jì)算方法。從破壞現(xiàn)象來(lái)看，再生混凝土試塊的破壞現(xiàn)象為粗骨料與水泥凝膠體之間的粘結(jié)破壞，與普通混凝土破壞現(xiàn)象一致。3.2 纖維再生混凝土試

5、件相比普通再生混凝土試塊，摻有纖維的再生混凝土試塊，由于摻入纖維以后纖維本身具有一定的長(zhǎng)度。并且在混凝土中處于雜亂分布，小團(tuán)的短切纖維有一定的拉結(jié)力，整個(gè)加載過(guò)程，混凝土的裂紋的發(fā)展受到限制，一直到試塊破壞，混凝土剝落時(shí)還能看到表面的混凝土還存在于表面，在表面只是見(jiàn)到了大量的裂縫，并不能很明確的看到或者經(jīng)過(guò)手工處理得到普通混凝土試驗(yàn)時(shí)的倒錐體。破壞現(xiàn)象明顯輕于普通混凝土。圖2是纖維再生混凝土破壞形態(tài)圖。4 試驗(yàn)結(jié)果分析全部混凝土立方體試件抗壓加載結(jié)果見(jiàn)表1，表中所列數(shù)值是以c20為例，并未全部列出。從上表可以得出，經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后的試驗(yàn)結(jié)果，在再生集料30%取代率的前提下，普通再生混凝土的強(qiáng)度可

6、與普通混凝土強(qiáng)度代換，纖維再生混凝土的強(qiáng)度與普通混凝土相比而言，略有提高。5 展望本試驗(yàn)僅開(kāi)展了標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的混凝土試件的研究工作，要想應(yīng)用到工程實(shí)際中，混凝土構(gòu)件是要長(zhǎng)期承載的，并且現(xiàn)場(chǎng)構(gòu)件與實(shí)驗(yàn)構(gòu)件也有所區(qū)別，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)不具備標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的條件，因此本工程的試驗(yàn)結(jié)果若想應(yīng)用到工程實(shí)踐，還需要試驗(yàn)研究的進(jìn)一步開(kāi)展。6 收獲與體會(huì)通過(guò)這次關(guān)于制作纖維再生混凝土，并對(duì)其相關(guān)性能的研究，我學(xué)習(xí)到了關(guān)于再生混凝土的配合比計(jì)算方法，及其制作完試件的力學(xué)性能測(cè)試整個(gè)過(guò)程，這是本人作為高中生的一次成功探索。我從中認(rèn)識(shí)到當(dāng)作建筑垃圾處理的廢棄混凝土，經(jīng)過(guò)一系列處理，能夠再利用于工程實(shí)際，這樣既節(jié)省了堆放垃圾的場(chǎng)地，有

7、效避免建筑垃圾對(duì)環(huán)境的污染，又節(jié)約了混凝土原材料中粗骨料石子的用量，石子來(lái)源于巖石，這樣減少了對(duì)大自然的危害。這次試驗(yàn)主要應(yīng)用的原理是高中物理中的壓強(qiáng)計(jì)算原理。物理學(xué)中的力學(xué)知識(shí)可以應(yīng)用到房屋建筑，而房屋建筑又是解決人們衣食住行中的“住”的關(guān)鍵所在。通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)的參與，我不僅認(rèn)識(shí)到努力學(xué)習(xí)物理知識(shí)的必要性，更認(rèn)識(shí)到需要有敢于嘗試、敢于創(chuàng)新的勇氣，只有把所學(xué)知識(shí)與實(shí)踐結(jié)合很好的結(jié)合在一起，才能讓知識(shí)更好地服務(wù)于社會(huì)，創(chuàng)造出更大的價(jià)值。同時(shí)，在本次研究中我也看到，我的動(dòng)手能力不足，理論計(jì)算和邏輯分析能力也急待提高。參考文獻(xiàn)：1秦荷成.聚丙烯纖維再生混凝土研究現(xiàn)狀和意義j.南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，18（3）.2叢曉紅.碳纖維與玄