聚丙乙烯纤维增强再生混凝土性能影响的研究

吴 宝 薛 斌 冯 幻

(1.河北建筑工程学院土木工程学院,河北 张家口 075000;

聚丙乙烯纤维增强再生混凝土性能影响的研究

吴 宝1薛 斌1冯 幻2

(1.河北建筑工程学院土木工程学院,河北 张家口 075000;

2.河南经贸职业学院技术科学系工程造价专业,河南 郑州 450000)

由于在工程建设中往往会产生许多的废弃混凝土，对生态环境产生很多不利的影响，为解决这一问题，本文通过向混凝土中掺杂再生骨料的方法，来消耗部分废弃混凝土.同时，为了改善再生混凝土的力学性能，按照相关的试验方法与标准，主要研究了聚丙乙烯纤维对再生混凝土力学性能的影响.试验结果表明：再生混凝土中掺入了聚丙乙烯纤维后，混凝土的抗压、抗拉和变形性能都有所提高.

聚丙乙烯纤维;再生混凝土;力学性能

0 引 言

纵观人类的发展，混凝土早在大约19世纪就开始生产与利用.如今，混凝土在建筑业是使用范围最广的材料.随着社会发展速度的增快，混凝土的的需求越来越高，甚至供不应求，砂石骨料等自然资源越来越少，开山采石，长时间对自然资源的消耗会造成资源枯竭，与此同时，环境也日益破坏，混凝土的需求量与逐渐减少的自然资源的矛盾日益突出[1].另外，市政建设的需要和达到使用年限的要求，越来越多的建筑被拆除，产生了大量的建筑垃圾，其中废弃的混凝土块约占30%-35%，对环境产生了恶劣的影响，并且占了大量的面积.因此，如何将废弃的混凝土经过加工再利用从而变废为宝，实现经济社会的可持续发展则成为当今社会的重要研究课题.清理废弃混凝土，然后破碎、除杂、分级等处理后，并且通过再生骨料配置再生混凝土的技术，将其作为正常的粗骨料使用，这样不仅可以避免废弃混凝土带来的环境污染，而且能节约自然资源，实现循环利用，产生较高的经济，环境和社会效益，符合我国绿色、健康、节能、环保的理念，符合我国社会发展的要求[2-5].

但是由于再生骨料强度较低，最终导致再生混凝土抗压强度较低，并且容易导致再生混凝土裂缝等一系列问题的出现[6-8].本文为了改善再生混凝土的力学性能，拟采用聚丙烯纤维来对再生混凝土的力学性能进行改进，改善再生混凝土的韧性，提高再生混凝土的抗拉强度.

1 原材料及试验方法

1.1 主要原材料

1.1.1 水泥

本试验采用的水泥是由河北省张家口市金隅水泥有限公司生产的42.5号普通硅酸盐水泥，相关技术参数见表1.

表1 水泥的相关技术指标

1.1.2 细骨料

本试验选用的是由材料实验室提供的天然河砂.采用筛分析的方法测定得出砂的颗粒级配位于二区，粗细程度为中砂，其物理指标如表2所示：

表2 砂的相关技术指标

1.1.3 普通粗骨料

本试验张家口地区生产的碎石，相关的技术指标如表3所示.

表3 普通粗骨料的相关技术指标

1.1.4 再生粗骨料

本实验张家口地区拆迁建筑产生的废弃混凝土作为再生骨料的原材料，原混凝土强度为C20～C30，通过人工砸碎的方法制得，其最大粒径为26.5 mm.再生粗骨料的形貌如图1所示.

图1 再生粗骨料形貌

1.2 试验方法

本实验主要采用对比试验的研究方法，用再生混凝土代替粗骨料，再生骨料的质量替代率50%，聚丙乙烯纤维的体积掺量分别为0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%.通过测定聚丙烯纤维改进再生混凝土的28 d抗压性能、劈裂性能与变形性能，来研究聚丙烯纤维对再生混凝土力学性能的影响.

图2 聚丙烯掺量对再生混凝土抗压性能的影响

2 聚丙烯纤维对再生混凝土性能的影响

2.1 聚丙烯纤维掺量对再生混凝土抗压强度的影响

由图2可以看出，再生混凝土的28天抗压强度随着聚丙乙烯纤维的体积掺量的增加不断增大，当体积掺量达到0.2%时，抗压强度值最高.当聚丙烯掺量超过0.2%以后，随着聚丙乙烯掺量的增加混凝土强度呈下降趋势，由此可见，纤维的掺量一定要合理，掺少了，对再生混凝土起不到好的强化作用，掺多了，纤维可能因为分散不均匀而打结，对再生混凝土的强度反而会产生不利影响.

2.2 聚丙烯纤维掺量对再生混凝土抗拉性能的影响

图3 聚丙乙烯掺量对再生混凝土劈裂性能的影响图4 混凝土劈裂破坏后的形貌

由图2可以看出，当骨料替代率为50%时，聚丙乙烯纤维再生混凝土劈裂抗拉强度比同条件未加入聚丙乙烯纤维的普通再生混凝土的劈裂强度分别提高23%，35%，73%，73%.当聚丙乙烯纤维掺量为0.4%时，聚丙乙烯纤维对再生混凝土的劈裂强度效果最好.以上实验数据显示，聚丙乙烯纤维掺量越高，再生混凝土的劈裂强度效果越好，由于条件限制，没有对聚丙乙烯纤维掺量高于0.4%的再生混凝土做试验，但查询有关资料显示，聚丙乙烯纤维的掺量高于0.4%时，对再生混凝土的劈裂没有特别明显的效果，并且如果掺量过大，不但不经济，还会对再生混凝土带来负面影响.

2.3 聚丙烯纤维掺量对再生混凝土变形性能的影响

图5 聚丙乙烯掺量对再生混凝土变形性能的影响

从图5中可以看出，再生混凝土的破坏时产生的应变随着聚丙乙烯纤维的掺量的不断增加而不断增大，当聚丙乙烯体积掺量为0.3%时，再生混凝土的变形性能提高了约40%.

3 小 结

本文针对再生混凝土力学性能较差这一现象，采取聚丙乙烯纤维对再生混凝土进行改进，通过研究纤维体积掺量对再生混凝土抗压、抗拉和变形性能的影响，最终得出以下结论：

(1)当聚丙乙烯体积掺量为0.2%时，再生混凝土的抗压强度值最高，可以达到45 MPa；

(2)聚丙乙烯纤维对再生混凝土的抗拉性能提高的比较明显，当纤维的体积掺量达到0.3%时，其劈裂强度可以提高73%；

(3)聚丙乙烯纤维对再生混凝土的变形性能影响比较显著，当纤维的体积掺量为0.3%时，再生混凝土的变形性能提高了约40%.

综上所述，本文认为对于再生混凝土，聚丙乙烯的最优体积掺量为0.3%.

[1]杨永生，王军，YANG Yong-sheng.纤维再生混凝土基本力学性能试验[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版)，2013，32(12)：1669～1672

[2]秦荷成.聚丙烯纤维对再生混凝土拉伸力学性能的影响[J].混凝土与水泥制品，2012(10)：76～77

[3]陈爱玖，陈萌，王大辉，等.聚丙烯纤维再生橡胶混凝土基本性能试验研究[J].混凝土，2014(9)：57～60

[4]秦荷成.聚丙烯纤维对再生混凝土早期抗裂性能影响的试验研究[J].广西水利水电，2013(3)：9～11

[5]秦荷成.聚丙烯纤维对再生混凝土性能影响的试验研究[D].南宁：广西大学，2010

[6]吴建华.聚丙烯纤维再生混凝土力学性能试验研究[D].湘潭：湘潭大学，2007

[7]秦荷成.聚丙烯纤维再生混凝土研究现状及意义[J].南宁职业技术学院学报，2013，18(3)：94～96

[8]周静海，董伟，项洪.聚丙烯纤维不同掺量对再生混凝土抗压能力试验研究[C]//第21届全国结构工程学术会议.沈阳，2012-10-01，出版年度缺失：页码范围缺失

A polyethylene fiber reinforced recycled concrete performance influence research

WUBao1，XUEBin1，FENGHuan2

(1.Hebei Institute of Architecture and Civil Engineering College of Civil Engineering,Hebei Zhangjiakou 075000； 2.Henan Professional Business Institute science and Technology Department of project cost professional Henan Zhengzhou 450000)

Due to a lot of waste concrete tends to be produced in construction,many adverse effects produced to the ecological environment.In order to solve this problem,the method in this paper is to doping in concrete of recycled aggregate,to consume part of the waste concrete.At the same time,in order to improve the mechanical properties of recycled concrete,this paper mainly researched the effects of polyethylene fiber on the mechanical properties of recycled concrete in accordance with the standard test method.The test results show that polyethylene fibe mixed into recycled concret,its concrete compressive strength,tensile strength and deformation performance are improved.

polyethylene fiber；recycled concrete；mechanical properties

2015-04-20

吴宝(1965-)，男，助理实验师.

TU 5

A