耐堿玻璃纖維體積率對混凝土力學性能的影響

(青島理工大學土木工程學院 山東 青島 266033)

耐堿玻璃纖維體積率對混凝土力學性能的影響

高天佑隋杰英

(青島理工大學土木工程學院山東青島266033)

通過對耐堿玻璃纖維混凝土進行立方體抗壓、劈裂抗拉對比試驗，研究不同纖維體積率對混凝土力學性能的影響。通過對比分析，摻入耐堿玻璃纖維對混凝土的立方體抗壓強度無明顯貢獻，反而會隨著纖維體積率增加有所下降；對混凝土的劈裂抗拉強度有提升作用，纖維體積率在1.5%時提升最大。

纖維混凝土；體積率；立方體抗壓；劈裂抗拉

一、引言

隨著我國經濟高速發展，人們對建筑材料的要求也越來越高，這也使得新型復合建筑材料在近些年發展的很迅速[1-2]。纖維混凝土相對與普通混凝土具有很多優點，在結構工程中的應用也越來越受到重視[3]。

耐堿玻璃纖維相對于其他纖維具有較多優勢，它強抗拉度高、比重輕、價格適中等，再加上其優越的熱性能、耐水性和良好的電絕緣性，比較適合在混凝土復合材料中推廣使用[4-5]，因此研究耐堿玻璃纖維混凝土力學性能對今后在實際工程中的推廣具有很重的意義。

二、試驗概況

(一)試驗材料

試驗所需纖維是耐堿玻璃纖維短切絲，力學性能參數見表1。

表1 耐堿玻璃纖維短切絲力學性能

此次試驗混凝土強度等級為C30，混凝土配合比見表2。

表2 試驗混凝土配合比

(二)試件澆筑

為了避免耐堿玻璃纖維混凝土在拌制過程中出現纖維固結成團以及被攪碎，本試驗采用預拌法進行施工，具體工藝流程如圖1所示。

圖1 耐堿玻璃纖維混凝土施工工藝

混凝土拌制完成后，澆筑成150mm×150mm×150mm立方體試塊，自然條件下養護28d。

(三)試驗設備

試驗加載裝置采用300t壓力試驗機。

三、試驗結果及分析

(一)立方體抗壓強度試驗

對養護28d的四組試塊在300t壓力試驗機上進行立方體抗壓強度試驗，采用連續均勻加載，加載速度為每秒0.06MPa，試驗結果如表3所示。

表3 立方體抗壓試驗結果

試驗結果表明，摻有纖維的混凝土受壓破壞后的豎向裂縫明顯比不摻纖維的混凝土少，而且出現有較多的斜裂縫，破壞后試塊相對比較完整。從表2.1可以得出，纖維混凝土的立方體抗壓強度實測值與配制混凝土的設計強度相差不大，玻璃纖維體積率為1%、1.5%和2%的抗壓強度平均值分別是普通混凝土抗壓強度的平均值的86.9%、83.2%和72.7%。纖維的摻入對混凝土的立方體抗壓強度并沒有提升作用，反而使抗壓強度有所下降。

通過以上結果分析，造成加入纖維后混凝土的抗壓強度沒有提高的原因有很多，例如在混凝土拌制過程中拌制不均勻、纖維折斷現象較為嚴重、振搗方式不同等。此外最重要的原因可能是纖維體積率的增長導致混凝土內部孔隙率增大，基體密實性降低，纖維與纖維之間的水平間距減小導致發生纏繞和成團的現象，從而減少纖維與水泥砂漿的接觸面積，且與骨料之間的粘結效應也減弱，所以纖維的摻入對混凝土立方體抗壓強度沒有增強的作用。

(二)劈裂抗拉試驗

對四組試塊進行劈裂抗拉試驗時，在壓力試驗機上下壓板分別放置光圓鋼筋，上下鋼筋保證在試塊中心線位置，并且將試塊盡量放在上下壓板的中間處，保證其受力不偏心。

試驗使用300t壓力試驗機進行，加載速度為0.06MPa，試驗結果如表4所示。

表4 劈裂抗拉試驗結果

試塊劈裂抗拉試驗屬于脆性破壞試驗，在試驗過程中沒有明顯的破壞征兆，伴隨著試塊劈裂的聲音，試塊從上下光圓鋼筋中心連線位置開裂。對試塊劈裂斷面進行觀察可發現，玻璃纖維在混凝土內部分布比較隨機，基本是亂象分布，斷面上有許多被拉斷的玻璃纖維束，說明玻璃纖維在混凝土起到了一定的抗拉效果。從試驗結果上可以得出，摻有玻璃纖維體積率1%、1.5%和2%的混凝土劈裂抗拉強度平均值分別是普通混凝土劈裂抗拉強度的平均值的116.5%、119.3%和109.2%。纖維混凝土劈裂抗拉強度實測值與配制混凝土設計強度相差不大，其纖維的摻入對混凝土的劈裂抗拉強度有所提升，在纖維體積率為1.5%時提升最多，在體積率為2%時雖有提升但遠低于其他兩種纖維體積率的提升幅度。說明纖維對混凝土的劈裂抗拉強度提升程度有限。

四、結論

(1)摻入耐堿玻璃纖維對混凝土的立方體抗壓強度無明顯貢獻，反而立方體抗壓強度會隨著纖維體積率增加有所下降。

(2)摻入纖維對混凝土的劈裂抗拉強度有提升作用，但隨著纖維體積率的增大，混凝土的抗拉強度提升幅度反而會下降，說明纖維體積率并不是越大越好，在1.5%時提升效果最佳。

[1]王曉初,劉洪濤.碳纖維混凝土受彎構件抗彎性能試驗研究[J].混凝土,2013,286(8)129-132(139)

[2]代若愚,程赫明,徐浩,等.玻璃纖維混凝土的力學性能研究[J].昆明冶金高等?？茖W校學報,2009,25(1):48-51.

[3]碳-聚丙烯混雜纖維混凝土力學性能試驗研究[J].曹雅嫻,賈尚華.公路,2016(10)

[4]耐堿玻璃纖維混凝土板的受力分析方法[J].賈麗紅.建筑技術開發.2017(10)

高天佑(1992-)，男，碩士研究生，主要從事混凝土結構設計研究工作；隋杰英(1973-)，女，博士/副教授，主要從事結構減震抗震研究工作。