CBF增强砂浆力学性能研究

吕志栓

(喀什大学 土木工程学院， 新疆 喀什 844006)

0 引言

随着我国经济社会的发展，过度的毁林造田，造成严重的土地退化和水土流失，加之近年来北方很多地区出现严重的干旱缺水现象，使得荒漠化加重，由此造成了严重的环境问题和巨大的经济损失，若可以把沙漠砂利用起来，在基础建设特别是建筑工程中不仅能就地取材，解决运输成本，而且可以惠及当地。在工程建设材料中，砂浆属于脆性材料，塑性和韧性较差，若在其中加入能增强塑性和韧性的材料CBF，就可以配出纤维增强砂浆。Tayeb Bouziani利用当地的沙漠砂资源，在不同的沙漠砂掺率下，配制出了性能满足要求的自密实混凝土，得到了最佳的掺率。杨维武[2,3,4]等研究在不同沙漠砂掺率下，对高强混凝土和易性和力学性能的影响，另外也研究了混掺比例对混凝土和易性、级配、承压能力、抗侵蚀能力得影响。刘华挺[5,6,7]等研究了在CBF纤维掺量、种类以及尺寸等因素变化的情况下，对砂浆力学性能的影响，并且测试了在砂浆中引入CBF，对抗冻性的影响；此外，还有对动力特性方面的分析和研究。

综上可知，沙漠砂可以应用在混凝土和砂浆材料中，但与沙漠砂掺率有很大关系。通常纤维的加入对混凝土和砂浆的抗压不利，纤维掺率高时，混凝土和砂浆强度会降低，而掺率较低时，则会提高混凝土和砂浆的抗压强度。纤维增强砂浆和纤维增强混凝土的延性和韧性以及动力学特性优于未加纤维的，而纤维掺量对砂浆和混凝土的性能影响尤为明显。因此，本文选择对砂浆影响较大的两种因素沙漠砂掺率和CBF纤维掺量作为变化因素，以砂浆立方体抗压强度作为目标值进行正交试验，寻找最优配合比以及两种因素对目标值的影响。

1 原材料

(1) 细骨料：本地机制粗砂和新疆托克逊沙漠砂；

(2) 水泥：天山水泥厂生产的32.5R复合硅酸盐水泥；

(3) 纤维：短切玄武岩纤维(CBF)；

(4) 水：生活饮用水。

2 以抗压强度为目标值的正交试验

正交试验的基准配合比基于M10级普通砂砂浆(1:7:1.23)，根据前人研究可知[8,9,10]，影响砂浆强度的主要因素为CBF掺量和沙漠砂掺率，根据正交试验方法，可确定试验为两因素三水平，选择L9(33)正交试验表，需进行9次，养护龄期分别为7d和28d，目标值为砂浆立方体抗压强度，其中，沙漠砂掺率为10%、20%和30%。CBF体积掺量为0.1%、0.15%和0.2%，如表1所示。

依据规范规定方法，先制作砂浆立方体试块，每组6个试块，分别养护7d和28d，然后测试其抗压强度，抗压强度结果如表 2所示；对目标值影响的强弱程度为沙漠砂掺率大于CBF掺量，这从图1的因素趋势图和表3的极差分析可以看出；从表2的28d抗压强度结果可以看出，强度最高的一组为20%沙漠砂替代率和0.1%纤维掺量，由表 4方差分析得出的结果来看，两种因素对目标值影响不显著。综合来看，纤维增强沙漠砂砂浆的最佳组合为20%的沙漠砂替代率和0.1%的CBF掺量。

表2 抗压强度

3 结语

通过对不同沙漠砂掺率、不同CBF纤维掺量的正交试验，可以得到以下结论：

(1) 基于M10级普通砂配合比的正交试验，以砂浆立方体抗压强度作为目标值的最优组合为沙漠砂20%、CBF纤维掺量0.1%。

(2) 从正交试验结果分析来看，在所选定的掺率和掺量范围内，这两种因素对目标值影响不显著。

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