聚丙烯-鋼纖維增強(qiáng)高強(qiáng)混凝土高溫性能

王鯤

摘要：高強(qiáng)度混凝土（高強(qiáng)度混凝土/混合纖維）通過聚丙烯鋼纖維增強(qiáng)試樣進(jìn)行高溫測(cè)試，對(duì)研究各種目標(biāo)溫度后混凝土的機(jī)械性能、質(zhì)量損失、高溫爆裂和表觀性能。測(cè)試結(jié)果顯示，600℃下高強(qiáng)度混凝土?xí)屏眩⑶一旌侠w維/高強(qiáng)度混凝土沒有在800℃下破裂，高強(qiáng)度混凝土的高溫爆裂有效地被混合纖維抑制了。

關(guān)鍵詞：聚丙烯-鋼纖維;高強(qiáng)混凝土;高溫性能

在本文中，我們通過高溫測(cè)試混合纖維/高強(qiáng)度來系統(tǒng)化溫度，纖維體積分?jǐn)?shù)和混凝土基體強(qiáng)度對(duì)混合纖維/高強(qiáng)度混凝土的表觀性能，質(zhì)量損失和力學(xué)性能的影響具體顯示為。經(jīng)過研究，可以確定質(zhì)量損失并考慮高溫降解。

一、實(shí)驗(yàn)材料及方法

細(xì)骨料：優(yōu)級(jí)中砂河砂（S）;減水劑;（FDN）JKH- 1種粉末狀高性能減水劑;水泥（C）：普通硅酸鹽水泥42.5;（SF）鋼纖維：AMiO4-32-600鋼錠銑削鋼纖維Harex，長32毫米，當(dāng)量直徑0.56毫米，長對(duì)直徑比35-40;粗骨料：（G）粒度10-25 mm的石灰石碎石，連續(xù)級(jí)添加;（PPF）聚丙烯纖維：（ Dura纖維），成束的單絲，長約19毫米，直徑48μm，密度0.91 kg/m3，熔點(diǎn)160°C。該測(cè)試主要參數(shù)作為纖維的體積分?jǐn)?shù)和混凝土基質(zhì)的強(qiáng)度。為了進(jìn)行比較，總共設(shè)計(jì)了1種無纖維高強(qiáng)度混凝土的配合比和7種混合纖維高強(qiáng)度混凝土的配合比，參見表1。在表1的樣品編號(hào)中，前兩個(gè)數(shù)字表示基體混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，包括C80、C60、C40;無纖維的高強(qiáng)度混凝土是K、中間的字母是混凝土類型、P是具有不同聚丙烯纖維體積的鋼纖維數(shù)量78kg /m2混合纖維高強(qiáng)度混凝土的百分比。S是0.91 kg/ m3聚丙烯纖維含量且體集成度不同的混合纖維高強(qiáng)度混凝土，最后兩個(gè)數(shù)字表示鋼或聚丙烯纖維的相應(yīng)體積百分比。

制造棱鏡測(cè)試塊為邊長100mm×100mm×400mm，和立方體測(cè)試塊邊長為150mm。用強(qiáng)制混合器將混凝土混合，將樣品振動(dòng)并在振動(dòng)臺(tái)上壓實(shí)，在房間內(nèi)放置24小時(shí)以除去鑄模，然后立即在標(biāo)準(zhǔn)固化室中放置28小時(shí)。固化天數(shù)達(dá)到預(yù)定的年齡后，將其取出并干燥。分別在200、25、600400、和800°C的目標(biāo)溫度下執(zhí)行壓縮和彎曲測(cè)試。在試驗(yàn)中，箱式電阻爐為加熱裝置，10℃/min為加熱速度，爐內(nèi)溫度可自動(dòng)控制。目標(biāo)溫度（200、400、600、800°C）在將試塊在高溫爐中加熱達(dá)到后，將其保持恒定120分鐘，并自動(dòng)停止加熱。在高溫前后，在室溫下于自然濕度條件下記錄，稱量試塊的重量，然后進(jìn)行相應(yīng)的壓縮和彎曲試驗(yàn)。拍攝測(cè)試塊，觀察并記錄其明顯特征，然后拍照。

二、結(jié)果與討論

圖1顯示了高溫后鋼纖維的質(zhì)量損失率與體積分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系。圖2顯示了具有不同橫截面尺寸的纖維混凝土和非纖維高強(qiáng)度混凝土試件的質(zhì)量損失率的比較。高強(qiáng)度混凝土的質(zhì)量損失率隨溫度的升高而增加，分為四個(gè)階段。 200℃以下幾乎沒有損失，表明水合后高強(qiáng)度混凝土的自由水分含量。相對(duì)較低的干燥，高密度，高溫，在200-400°C時(shí)加速損失在這一階段，除了損失手水和膠凝水外，結(jié)晶水也開始逐漸減少，400-600℃的損失已經(jīng)減慢了。由于鈣聚集體的分解和CO2的釋放，在600-800°C時(shí)的損失再次增加。在高溫下的小截面測(cè)試塊的質(zhì)量損失率通常大于大截面測(cè)試塊的質(zhì)量損失率。這是因?yàn)榫哂行M截面的試塊和具有大橫截面的試塊可能在內(nèi)部和外部被均勻地加熱，內(nèi)部的混凝土將更快地加熱，并且質(zhì)量損失也將增加。

測(cè)試結(jié)果表明，纖維的摻入會(huì)稍微增加混凝土的質(zhì)量損失率。這是因?yàn)椋?dāng)溫度低時(shí)，混合纖維/高強(qiáng)度混凝土，內(nèi)部的聚丙烯纖維不熔融，鋼纖維的熱膨脹變形與混凝土相當(dāng)，促進(jìn)混凝土內(nèi)部水蒸氣的蒸發(fā)。此時(shí)，纖維混凝土和非纖維增強(qiáng)混凝土的質(zhì)量損失率基本相同，并且當(dāng)溫度超過聚丙烯纖維的熔點(diǎn)時(shí)，聚丙烯纖維熔化并分離。混雜纖維/高強(qiáng)度混凝土的無數(shù)小孔和鋼的熱膨脹變形小于混凝土，從而在鋼纖維和混凝土之間形成細(xì)小的縫隙，使其成為更容易蒸發(fā)和損失的通道，混合纖維/高強(qiáng)度混凝土略高于無纖維增強(qiáng)混凝土。

為了研究混合纖維/高強(qiáng)度混凝土的質(zhì)量損失以及高溫對(duì)損失的影響，本文基本上使用相同的比率和硬化條件創(chuàng)建了測(cè)試塊，并在相同的年齡下對(duì)其進(jìn)行了測(cè)試，因此可以使用。在本文中，將對(duì)每組測(cè)試數(shù)據(jù)執(zhí)行回歸分析。為了更安全地計(jì)算混合纖維/高強(qiáng)度混凝土的質(zhì)量損失率，根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)設(shè)置混合纖維/高強(qiáng)度混凝土的質(zhì)量損失率和溫度上限，關(guān)系是

△m/mo一0.00016T一0.004? 25℃≤T<400℃

△m/mo一0.00028T+ 0.0477? 400℃≤T<600℃

△m/mo一0.00025T一0.0853 600℃≤T≤800℃

式中∶混凝土質(zhì)量損失率為△m/m。;混凝土經(jīng)歷的最高溫度為T。

三、結(jié)語

首先，混凝土的最高溫度越高，表觀劣化越嚴(yán)重。混合纖維可以有效地抑制高強(qiáng)度混凝土中的高溫爆裂。其次，混凝土的質(zhì)量損失率隨溫度升高而增加，而摻入纖維時(shí)混凝土的質(zhì)量損失率略有增加。建立了混合纖維/高強(qiáng)度混凝土的質(zhì)量損失率與溫度范圍之間的關(guān)系式。第三，混合纖維/高強(qiáng)度混凝土的抗壓強(qiáng)度在400°C后逐漸降低，即使在800°C的高溫下，殘余強(qiáng)度也會(huì)增加。考慮溫度，鋼纖維和聚丙烯纖維的綜合作用，建立了混雜纖維混凝土高溫后立方抗壓強(qiáng)度的計(jì)算模型。

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