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混合纤维对再生骨料抗冻性的提升探析

来源:www.daxuelw.org  发布时间:2017-06-24  
随着城市化水平的提高,城市建设进一步加快,我国建筑的平均寿命不到 30 年,这使得建筑垃圾大量产生,建筑垃圾已占到垃圾总量的三到四成。作为建筑垃圾之一的废弃混凝土,简单的填埋处理,不仅占用了有限的土地资源,还要花费一定的财力物力。对于混凝土的循环使用,国外已经有了多年的研究,并且研究结果非常成功,再生骨料这个词最早也是来自于国外的,通过对于国外先进研究经验的借鉴,以及我国相关技术人员的反复研究,最终也研究出了适用于我国建筑业发展的循环经济模式。再生骨料的合理利用,对于我国资源的合理利用以及环境的可持续发展都做出了很大的贡献。

  1 试验设计。

  1. 1 试验原材料。

  水泥采用 P·O42. 5 级水泥。试验实测 3d 抗压强度 32. 8MPa、抗折强度 6. 7MPa,27d 抗压强度 58. 7MPa、抗折强度 9. 2MPa.

  碎石: 人 工 碎 石,粒 径 为 4. 7mm ~ 9. 4mm、9. 4mm ~ 15. 5mm、15. 5mm ~ 24. 00mm 三种颗粒级配,表观密度为 2680kg / m3,堆积密度为1420kg/m3,吸水率为0. 48%,压碎指标为9. 59%.级配符合规范要求。砂: 中砂,细度模数为 2. 6,含泥量为 1. 9%,非活性集料,级配合格。所测性能指标均满足配制混凝土的要求。粉煤灰: 整个实验当中所使用的粉煤灰均是由我国西部地区的大型发电厂采购而来,质量绝对有保证,并且产品指标也符合国家相关技术部门设定的等级标准。

  聚丙烯纤维: 整个实验研究过程当中使用的纤维大致包括两种,一种是细纤维,另外一种就是粗纤维。他们由于质地上存在一些差异,同时产地也不同,通过对二者在实验当中的比较,最终选择一种性价比最高的纤维作为再生骨料的主要原材料。

  1. 2 试验方案。

  实验当中对于混凝土的强度等级要求非常严格,规定的等级为C25,对于水和灰的要求也很严格,要求达到国家相关的技术等级标准。对于混凝的配置比例详细可以见一下公式: 水∶ 水泥∶ 粉煤灰∶ 碎石∶ 砂 = 160∶ 197∶ 132∶ 1267∶ 682.

  整个实验为了研究出最佳方案,对于纤维的含量以相关搭配也是制定出了好几种的搭配方案,其中包括把粗纤维掺量设置为0 ~8kg/m3; 粗细混掺纤维分别为(3. 5 粗 +0. 5 细) kg/m3,(5. 5 粗 +0. 5 细) kg/m3.

  冻融循环试验方案: 国家相关方面的技术等级标准对于混凝土冻融实验的要求非常严格,具体的方法可以参照《水泥混凝土抗冻性试验方法(快冻法) 》(T0565 -2005) 这个标准,这个标准是国家对于整个混凝土冻融方案的最佳标准。实验当中对于温度和湿度的要求额比较严格,可以采用三个大的容器,具体的体积大致为 100mm × 100mm ×400mm,同时对于容器的放置地点也有要求,必须要放在标准养生室,试验时间为二十八天,在试验结束前四天,可以在 20 度左右的石灰水当中浸泡,对于水面与容器的高度要求二者相差两厘米。但是在出现下面几种情况的时候,冻融实验就得被迫停止,因为即便是达到 21 天期限也没有任何使用价值了。具体的情况如下: (1) 冻融至 300 次循环; (2) 试件的相对动弹性模量下降至 60% 以下; (3) 试件的质量损失率达 5%.

  2 冻融循环试验结果及分析。

  2. 1 混凝土在冻融循环下的质量损失。

  其实快速冻融对于混凝土的质量损害是非常大的,通过不断的循环冻融,次数越多,混凝土表层的脱落现象越严重。当循环次数多达七十次以上的时候,混凝土的表面开始变得特别粗糙,并且出现脱皮现象,这时候骨料开始外露。当继续循环,循环次数达到一百二十次以上的时候,混凝土的表面就变得特别的松软,并且出现一些小孔,很多骨料外露现象特别严重。这就说明了一个问题,冻融循环之后,掺杂纤维会使其脱落更厉害,尤其是惨杂了混杂纤维的,损伤是最最严重的。

  通过实验结果可以看出: 混凝土通过在水中做冻融循环,然后它的表面就会出现蓬松然后脱落,循环次数与脱落现象成正比。通过几组实验结果可以看出,惨入加粗纤维的混凝土表面脱落比较严重,并且脱落程度与掺入量成正比。通过实验结果对掺杂粗纤维和混杂纤维结果进行对比,可以非常直观的看出,掺杂混杂纤维的损坏更为严重,对混凝土质量的影响更大些。

  2. 2 混凝土在冻融循环下的相对动弹性模量演化规律。

  同时相关的技术人员也做了这样的一组实验,通过对完好的混凝土和冻融之后出现损伤的混凝土的波形进行检测,被冻融作用损害过的混凝土的超声波明显出现了异常。通过下图,可以看出这样的结果,混凝土的相对弹性也受到冻融作用的影响,随着冻融循环的不断增加,其相对弹性也在不断的降低。初期弹性下降不太明显,随着循环次数的不断增加,弹性下降速度越来越快。而掺杂过混杂纤维的混凝土的相对弹性不断的在增加,纤维量越大其弹性就越大。以下是不同的掺杂量在冻融循环次数不断增加的过程中相对弹性的表现值。主要选取了从 0 -8 千克每立方米的不同含量对相对弹性的印象的坐标分析图。

  通过坐标图我们可以非常直观的看出混凝土当中掺杂粗细纤维对于混凝土弹性的影响程度。从图上可以看出掺杂混杂纤维的比掺杂粗纤维的在冻融循环次数增加过程当中,混凝土的相对弹性更高一些。

  2. 3 混凝土冻融循环下动弹性模量演化规律。

  同时又做了另外一组试验,那就是通过混凝土动弹性模量仪对混凝土的动弹性进行检测。试验结果可以看出,混凝土随着冻融循环的不断增加,其动弹性开始呈现一种下降的趋势。而通过给混凝土当中惨杂一些纤维,可以提高其动弹性。从而使得混凝土的抗冰胀作用不断增强。

  通过试验得知,混凝土的抗冻能力与掺入的纤维有着直接的关系,其中掺杂混杂纤维最能提高混凝土的实际寿命。

  3 结论。

  通过上文当中的反复试验就可以得出这样的结论: 在混凝土当中掺杂一些纤维会增加其抗冻能力,而加入混合纤维的抗冻性要高于粗纤维。加入纤维虽然会对混凝土的质量有所影响,但是会使得其相对弹性和动弹性双重增加。并且在冻融循环作用下,虽然混凝土的表面会出现脱落情况但是它的使用寿命总体来说是增强的。这样可以提高混凝土的抗冻能力,从而更好的延长我国建筑的整体使用寿命。

  参考文献:

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