聚丙烯-鋼纖維增強高強混凝土高溫性能

王鯤

摘要：高強度混凝土（高強度混凝土/混合纖維）通過聚丙烯鋼纖維增強試樣進行高溫測試，對研究各種目標溫度后混凝土的機械性能、質量損失、高溫爆裂和表觀性能。測試結果顯示，600℃下高強度混凝土會破裂，并且混合纖維/高強度混凝土沒有在800℃下破裂，高強度混凝土的高溫爆裂有效地被混合纖維抑制了。

關鍵詞：聚丙烯-鋼纖維;高強混凝土;高溫性能

在本文中，我們通過高溫測試混合纖維/高強度來系統(tǒng)化溫度，纖維體積分數和混凝土基體強度對混合纖維/高強度混凝土的表觀性能，質量損失和力學性能的影響具體顯示為。經過研究，可以確定質量損失并考慮高溫降解。

一、實驗材料及方法

細骨料：優(yōu)級中砂河砂（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，當量直徑0.56毫米，長對直徑比35-40;粗骨料：（G）粒度10-25 mm的石灰石碎石，連續(xù)級添加;（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160°C。該測試主要參數作為纖維的體積分數和混凝土基質的強度。為了進行比較，總共設計了1種無纖維高強度混凝土的配合比和7種混合纖維高強度混凝土的配合比，參見表1。在表1的樣品編號中，前兩個數字表示基體混凝土的設計強度，包括C80、C60、C40;無纖維的高強度混凝土是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量78kg /m2混合纖維高強度混凝土的百分比。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度混凝土，最后兩個數字表示鋼或聚丙烯纖維的相應體積百分比。

制造棱鏡測試塊為邊長100mm×100mm×400mm，和立方體測試塊邊長為150mm。用強制混合器將混凝土混合，將樣品振動并在振動臺上壓實，在房間內放置24小時以除去鑄模，然后立即在標準固化室中放置28小時。固化天數達到預定的年齡后，將其取出并干燥。分別在200、25、600400、和800°C的目標溫度下執(zhí)行壓縮和彎曲測試。在試驗中，箱式電阻爐為加熱裝置，10℃/min為加熱速度，爐內溫度可自動控制。目標溫度（200、400、600、800°C）在將試塊在高溫爐中加熱達到后，將其保持恒定120分鐘，并自動停止加熱。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，然后進行相應的壓縮和彎曲試驗。拍攝測試塊，觀察并記錄其明顯特征，然后拍照。

二、結果與討論

圖1顯示了高溫后鋼纖維的質量損失率與體積分數之間的關系。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度混凝土試件的質量損失率的比較。高強度混凝土的質量損失率隨溫度的升高而增加，分為四個階段。 200℃以下幾乎沒有損失，表明水合后高強度混凝土的自由水分含量。相對較低的干燥，高密度，高溫，在200-400°C時加速損失在這一階段，除了損失手水和膠凝水外，結晶水也開始逐漸減少，400-600℃的損失已經減慢了。由于鈣聚集體的分解和CO2的釋放，在600-800°C時的損失再次增加。在高溫下的小截面測試塊的質量損失率通常大于大截面測試塊的質量損失率。這是因為具有小橫截面的試塊和具有大橫截面的試塊可能在內部和外部被均勻地加熱，內部的混凝土將更快地加熱，并且質量損失也將增加。

測試結果表明，纖維的摻入會稍微增加混凝土的質量損失率。這是因為，當溫度低時，混合纖維/高強度混凝土，內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，促進混凝土內部水蒸氣的蒸發(fā)。此時，纖維混凝土和非纖維增強混凝土的質量損失率基本相同，并且當溫度超過聚丙烯纖維的熔點時，聚丙烯纖維熔化并分離?；祀s纖維/高強度混凝土的無數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/高強度混凝土略高于無纖維增強混凝土。

為了研究混合纖維/高強度混凝土的質量損失以及高溫對損失的影響，本文基本上使用相同的比率和硬化條件創(chuàng)建了測試塊，并在相同的年齡下對其進行了測試，因此可以使用。在本文中，將對每組測試數據執(zhí)行回歸分析。為了更安全地計算混合纖維/高強度混凝土的質量損失率，根據測試數據設置混合纖維/高強度混凝土的質量損失率和溫度上限，關系是

△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∶混凝土質量損失率為△m/m。;混凝土經歷的最高溫度為T。

三、結語

首先，混凝土的最高溫度越高，表觀劣化越嚴重。混合纖維可以有效地抑制高強度混凝土中的高溫爆裂。其次，混凝土的質量損失率隨溫度升高而增加，而摻入纖維時混凝土的質量損失率略有增加。建立了混合纖維/高強度混凝土的質量損失率與溫度范圍之間的關系式。第三，混合纖維/高強度混凝土的抗壓強度在400°C后逐漸降低，即使在800°C的高溫下，殘余強度也會增加?？紤]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度的計算模型。

參考文獻：

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