探究钢纤维再生混凝土常规三轴压缩试验

黎梓华

摘 要：利用三轴试验机对钢纤维再生混凝土完成单轴压缩与常规三轴压缩试验。试验结果显示，在单轴压缩与三轴压缩试验情况下。在一样的围压之下，钢纤维掺量增多，试件所能够承受的主压应力及轴向应变也会随之增大，并且围压下的应力应变曲线的趋势大致相同；同样掺入量的钢纤维再生混凝土，所能够承受的主压应力以及轴向应力会岁围压的增加而得到相应的增加；15MPa的围压情况下，其峰值应力大概是单轴压缩情况下的峰值应力的3.08到4.13倍；在同样的围压情况下，百分之二的钢纤维掺入量的峰值应力大概是普通的再生混凝土的1.15到1.54倍；15MPa围压的情况下，钢纤维再生混凝土的峰值应变比在单轴压缩情况下的峰值应变增大大约5.98到6.76倍。

关键词：钢纤维 三轴压缩 试验

1.引言

随着改革开放的深入进行以及新时代的来临，国内城镇化建设也得到了巨大的发展。建筑领域的飞速发展，不仅带来了便利和经济效益，也带来了建筑废料的污染问题。再生混凝土的研发为建筑领域导致的污染问题以及人们对河砂、山石等资源的过度使用提供了新的解决思路。钢纤维再生混凝土对于废弃的建筑废料的处理有着良好的作用，又可以克服再生混凝土抗拉强度小，容易开裂等缺陷，有着非常好的实际应用价值，因此要对进行更加深入的力学性能探讨，以便更好地将该类混凝土广泛的应用于建筑工程之中。本文针对钢纤维再生混凝土常规三轴压缩试验进行了较为深入的研究，希望对于其在工程中的广泛应用有所帮助。

2.试验概况

2.1试验所需的材料与试件准备

2.1.1原材料的准备

选用P.O 42.5级的普通硅酸盐水泥作为试验所需的胶凝材料，将人工破碎的 原强度是C30的废料混凝土以及天然碎石作为粗骨料，两種类型的粗骨料都是3到10毫米的粒径，连续级配；将经过河砂晒干、筛选的河砂作为细骨料，其最大粒径不大于3毫米，含泥量不超过百分之二；钢纤维取10到15毫米的长度，密度为8.2千克每立方米，其抗拉强度要不小于560MPa。

2.1.2配合比和试件的准备

将人工破碎的废弃混凝土以百分之五十的取代率代替天然碎石，分别取0，0.5%，1.0%，1.5%以及2.0%的钢纤维掺入量，砂率去百分之十五，水灰比为0.42.。

进行圆柱体试件的制作，试件为直径50毫米，高度为100毫米的圆柱体，试验所需试件的高度以及截面的误差不能大于3毫米，试件两端面不平行度误差不应大于0.25度。利用钢模具套筒进行试件的制作，在成型之后的24小时进行脱模，然后将试件放在标准养护室进行28天的养护，养护结束后开始试验。

2.2试验设备以及方法

利用DYS-2500型三轴试验机进行三轴压缩试验得出所需的力学性能。

试验方法是在试件上安装上下压头，利用热缩胶套进行密封，在压头以及试件接触的地方利用“O”型圈进行密封，进行径向引申计的防置，插上固定杆，进行轴向引申计的安装，将试件调整到中心位置，将保护盖盖上，注油；进行围压的设定，给予轴向压力的施加，控制速率为每秒0.060毫米，做好以上程序，正式进行试验。

3.试验结果分析

3.1抗压强度

将在标准养护室养护了28天的试件取出做抗压强度试验，结果如图1显示：

3.2试件的破坏形态

掺加量为1.0%的钢纤维再生混凝土试件在两种压缩试验情况下的破坏形态。，试验所用试件在两种压缩验情况下的破坏形态存在差异。单轴试验的时候，也就是0MPa的围压情况下，试验所用试件的轴向受压，而径向则受拉力作用，当试件的轴向应力增大时，其径向方向也会向外扩展，若是拉应变超过试件的极限抗拉强度，试件就会开始产生微小的裂缝，裂纹会随应力的增加而逐渐的向外扩展眼神，并且会有混凝土的剥落现象发生，最终导致试件产生斜向裂开的贯穿裂缝，导致试件破坏。在围压试验（三轴压缩试验）的情况下，由于围压给予试件侧向的束缚以及试件中钢纤维的作用，使得试验所用试件仅会沿着径向的方向向外延伸，并未产生破坏作用，基本上还保有其原来的完整性，也存在不规则的裂纹的发生，但由于裂纹微小没有发生显著的剥落，除了试件上侧有较为密集的裂纹分布，其他位置并没有明显的裂纹，所以并未有破坏。

3.3应力-应变关系曲线

如图2所示，围压试验情况下的应力应变关系曲线与0MPa围压情况下事件的应力之间存在差异。钢纤维的作用和围压的施加，使得事件的应力应变曲线走向平缓并且丰满，不存在显著的峰值点，表明钢纤维以及围压的作用使得试件的形变和裂缝的延展有着良好的控制作用。在围压相同的情况下，钢纤维的掺加量的提高，试验所用试件的主压应力和轴向应变都会增加。并且主压应力与轴向应变的曲线曲线基本相同。一样的钢纤维掺加量的情况下，试件所受的围压值的增加，试件所受的主压应力极限值得到提高，并且轴向应变也会增大。施加围压的情况下，试件的破坏持续时间较长，在5MPa以及10MPa的围压值下，试验试件应力应变关系曲线呈现下降的走势；15MPa的围压值，其应力应变关系曲线呈现平稳的发展趋势，在之后不会再发生下降现象，在峰值点之后呈现平稳趋势。

3.4围压和峰值的关系

围压和峰值有着线性增长的趋势。试件所受围压的增加，其相应的主压应力也会增大；围压由0增大至15MPa的时候，试件的峰值应力基本上呈现等比增大的趋势；15MPa的围压值下，试件的应力峰值是0MPa围压情况下的3.08到4.13倍左右；在各个数值的围压作用下的峰值分布能够知道，钢纤维的掺入能够有效的增加试件的峰值应力。

4.结束语

施加围压的情况下，试件的破坏持续时间较长，在5 M P a以及10MPa的围压下，试验试件应力应变关系曲线呈现下降的走势；15MPa的围压值，其应力应变关系曲线呈现平稳的发展趋势，不再发生下降，在峰值点之后呈现水平趋势。钢纤维的掺入能够有效的增加试件的峰值应力；在一样的围压条件下，2.0%的钢纤维掺入量，该试件的峰值应力大约为普通的再生混凝土的1.15到1.54倍。

参考文献：

[1]王海龙，袁瑞.钢纤维再生混凝土常规三轴压缩试验研究[J].混凝土与水泥制品， 2017， （9）： 70-73.

[2]李火青.水工建筑混凝土结构施工技术要点分析[J].四川水泥，2018（06）：164.