PVA纖維增強(qiáng)CL15陶?；炷亮W(xué)性能試驗(yàn)研究

楊航，邵春華

（1.安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088；2.中公高科養(yǎng)護(hù)科技股份有限公司，北京 100000）

PVA纖維增強(qiáng)CL15陶粒混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)研究

楊航1，邵春華2

（1.安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088；2.中公高科養(yǎng)護(hù)科技股份有限公司，北京 100000）

在CL15陶?；炷粱A(chǔ)上，分析0%、10%、20%、30%和40%五種粉煤灰摻量，0kg/m3、0.5kg/m3、1kg/m3、1.5kg/m3、2kg/m3五種PVA纖維摻量對(duì)陶?；炷量箟簭?qiáng)度和抗彎拉強(qiáng)度的影響。試驗(yàn)結(jié)果分析，陶?；炷岭S著粉煤灰摻量的增加，陶?；炷翉?qiáng)度先增大后減小，陶?；炷林蟹勖夯业淖顑?yōu)摻量為20%，不宜超過(guò)40%。PVA纖維可以有效提高陶?；炷恋牧W(xué)性能，尤其是抗彎拉強(qiáng)度。但是纖維摻量過(guò)大也會(huì)大幅降低陶粒混凝土強(qiáng)度，甚至低于設(shè)計(jì)要求，纖維的建議摻量為1.0～1.5kg/m3。

PVA纖維；力學(xué)性能；陶?；炷?；粉煤灰

1 概述

與普通水泥混凝土相比，陶?；炷翐碛休p質(zhì)、高強(qiáng)、抗震、保溫隔熱、吸音等良好的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于綠色建筑領(lǐng)域。但是，脆性、抗裂不足仍是水泥基陶?；炷恋耐ú?，嚴(yán)重阻礙了陶粒混凝土在綠色建筑領(lǐng)域的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。纖維的摻入形成了纖維與水泥基的網(wǎng)狀空間結(jié)構(gòu)，提高了陶粒混凝土的抗裂性和柔韌性。本文研究了粉煤灰、PVA纖維的摻入及摻量對(duì)陶?；炷亮W(xué)性能的影響，分析PVA纖維增強(qiáng)陶?；炷恋牧W(xué)性能。

2 試驗(yàn)原材料與配合比設(shè)計(jì)

2.1 原材料

2.1.1 水泥

水泥選用安徽省海螺牌P.O.42.5#水泥。

2.1.2 粉煤灰

試驗(yàn)選用合肥市場(chǎng)供應(yīng)的Ⅰ級(jí)粉煤灰。

2.1.3 陶粒

陶粒采用江蘇生產(chǎn)的0～5mm、10～20mm圓球型泥質(zhì)陶粒，輕質(zhì)、環(huán)保，堆積密度565，kg/m3，屬于600級(jí)。

2.1.4 砂

采用六安地區(qū)淠河生產(chǎn)的天然河砂，屬于中砂，細(xì)度模數(shù)2.6，堆積密度為1400kg/m3。

2.1.5 纖維

纖維采用安徽皖維集團(tuán)生產(chǎn)的聚乙烯醇(PVA)纖維，單絲直徑12～30μm，纖維長(zhǎng)度12mm。

2.1.6 減水劑

減水劑采用混凝土高性能減水劑，減水率為23%，摻量為水泥質(zhì)量的1.1%～1.3%。

2.2 配合比設(shè)計(jì)

試驗(yàn)依據(jù)JGJ51規(guī)范按松散體積法進(jìn)行LC15陶?；炷僚浜媳仍O(shè)計(jì)，具體步驟如下。

2.2.1 計(jì)算試配強(qiáng)度f(wàn)cu,0

混凝土試配強(qiáng)度應(yīng)按下式確定：

按照J(rèn)GJ51規(guī)程選取在設(shè)計(jì)時(shí)σ=4MPa，計(jì)算得出LC15陶?；炷猎嚺鋸?qiáng)度不小于21.58MPa。

2.2.2 選取水泥用量mc

根據(jù)試配強(qiáng)度和水泥強(qiáng)度等級(jí)選取水泥用量mc。按照J(rèn)GJ51規(guī)程表5.2.1要求，最小水泥用量為280kg/m3的要求。最終以280kg/m3為基準(zhǔn)，選取與之相差10%的相鄰2個(gè)水泥用量進(jìn)行試配。

2.2.3 選取用水量

依據(jù)試驗(yàn)對(duì)工作性能的要求和水灰比的大小選取用水量。按照J(rèn)GJ51規(guī)程表5.2.2和表5.2.3要求，最大水灰比要求0.5。

2.2.4 選取松散體積砂率

根據(jù)混凝土用途選取松散體積砂率。按照J(rèn)GJ51規(guī)程表5.2.4要求，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取松散體積砂率為40%。

2.2.5 計(jì)算粗細(xì)骨料用量

根據(jù)粗細(xì)骨料的類(lèi)型選用粗細(xì)骨料總體積，并按下列公式計(jì)算每立方米混凝土的粗細(xì)骨料用量。

根據(jù)圓球型泥質(zhì)陶粒骨料類(lèi)型和普通砂，按照J(rèn)GJ51規(guī)程表 5.2.5要求選用粗細(xì)骨料總體積為1.25m3，計(jì)算每立方米混凝土的粗細(xì)骨料用量。

最終本試驗(yàn)共進(jìn)行了3組陶?；炷恋呐浜媳仍O(shè)計(jì)及強(qiáng)度試驗(yàn)，如表1所示。

綜合考慮成本與設(shè)計(jì)要求，選定水膠比0.5的配合比進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)。

3 試驗(yàn)結(jié)果及分析

3.1 粉煤灰摻量對(duì)陶?；炷亮W(xué)性能的影響分析

粉煤灰中含有大量SiO2和Al2O3成分，形成大量玻璃體微顆粒，在混凝土中摻入一定量的粉煤灰可以明顯改善陶粒混凝土的工作和易性，且發(fā)生火山灰反應(yīng)，提高混凝土后期強(qiáng)度。文中粉煤灰摻量為0、10%、20%、30%和40%時(shí)陶?；炷恋目箟簭?qiáng)度和抗彎拉強(qiáng)度，以選擇最優(yōu)的粉煤灰摻量。試驗(yàn)結(jié)果如表2和圖1所示。

不同粉煤灰摻量的陶?；炷亮W(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果 表2

圖1 陶?；炷亮W(xué)性能隨粉煤灰摻量的變化圖

隨著粉煤灰摻量的增加，陶粒混凝土強(qiáng)度呈先增加后減小的變化趨勢(shì)。當(dāng)摻量為20%時(shí)混凝土強(qiáng)度達(dá)到最大24.0MPa。粉煤灰顆粒較水泥小，能很好的填補(bǔ)水泥間的空隙，優(yōu)化膠凝材料級(jí)配，并且其特有的“火山灰效應(yīng)”使得水化后的基體更加緊密，因此混凝土的強(qiáng)度增加。但是粉煤灰摻量過(guò)大，水泥水化凝膠就少，混凝土強(qiáng)度又呈逐漸降低的趨勢(shì)。

3.2 纖維摻量對(duì)陶?；炷亮W(xué)性能的影響分析

文中在0.5水膠比、288kg/m3水泥用量和72kg/m3粉煤灰摻量基礎(chǔ)上，研究纖維摻量 0kg/m3、0.5kg/m3、1kg/m3、1.5kg/m3、2kg/m3對(duì)陶粒混凝土抗壓強(qiáng)度和抗彎拉強(qiáng)度的影響。試驗(yàn)結(jié)果圖2所示。

圖2 陶?；炷亮W(xué)性能隨PVA摻量的變化圖

隨著纖維摻量的增加，陶?；炷恋目箟簭?qiáng)度先增加后減小，當(dāng)摻量小于1.0kg/m3時(shí)，纖維在混凝土中有效的束縛住陶粒，防止陶粒上浮，同時(shí)填補(bǔ)了一些空隙，因此強(qiáng)度上升。但是過(guò)多的纖維纖維不僅不容易分散，而且會(huì)把部分空氣帶入混凝土中，減小基體粘結(jié)力，混凝土抗壓強(qiáng)度呈急劇大幅降低的趨勢(shì)。

隨著纖維摻量的增加，陶粒混凝土的抗彎拉強(qiáng)度呈逐漸增加的趨勢(shì)，壓折比逐漸減小，混凝土柔性增大，抗裂性能增強(qiáng)。

4 結(jié)論

①隨著粉煤灰摻量的增加，陶粒混凝土強(qiáng)度先增大后減小，陶?；炷林蟹勖夯业淖顑?yōu)摻量為20%，不宜超過(guò)40%。

②PVA纖維可以有效提高陶?；炷恋牧W(xué)性能，尤其是抗彎拉強(qiáng)度。但是纖維摻量過(guò)大也會(huì)大幅降低陶?；炷翉?qiáng)度，甚至低于設(shè)計(jì)要求，纖維的建議摻量為1.0～1.5kg/m3。

綜合以上，合理的粉煤灰、PVA摻量，可以有效提高陶粒混凝土的力學(xué)性能，但是過(guò)量的粉煤灰、PVA摻量同樣會(huì)導(dǎo)致陶?；炷亮W(xué)性能的急劇降低。因此，本文為工程師們直接進(jìn)行陶粒混凝土設(shè)計(jì)提供了粉煤灰、PVA摻量的參考值，實(shí)際工程應(yīng)以試驗(yàn)為準(zhǔn)。

[1]JGJ51-2002，輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程[S]..

[2]GBT17431.1-2010，輕集料及其試驗(yàn)方法第1部分：輕集料[S].

[3]童偉光，黃錦恒，許松宜.纖維摻量對(duì)聚丙烯粗纖維陶?；炷亮W(xué)性能的影響[J].廣西科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2014(6)：17-20.

[4]杭美艷，曲樹(shù)強(qiáng)，張冰.粉煤灰陶粒高性能輕骨料混凝土試驗(yàn)研究[J].混凝土與水泥制品，2012(9)：14-17.

TU528.572

A

1007-7359（2016）06-0168-02

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.06.065

楊航（1983-），男，廣西來(lái)賓人，畢業(yè)于長(zhǎng)沙理工大學(xué)，碩士，工程師。