钢-聚丙烯混杂纤维轻骨料混凝土工作性能及弯曲韧性试验研究

摘要

在普通混凝土中使用陶粒代替普通粗骨料配制成的轻骨料混凝土，相比普通混凝土，不仅轻质高强，而且保温、隔热、隔音及抗震性能良好，还是一种生态环保型建筑材料。然而轻骨料混凝土具有脆性大、强度低等缺陷，不利于推广应用。本课题围绕改善轻骨料混凝土脆性这一目标，在结合以往钢纤维、聚丙烯纤维轻骨料混凝土研究成果的基础上，选用钢纤维和聚丙烯纤维进行混掺试验，研究了钢纤维外形为波纹形和端勾形，钢纤维体积率为0.5％、1%、1.5%，聚丙烯纤维长径比为167、281、396，聚丙烯纤维掺量为0.6、0.9、1.2kg/m3时，钢-聚丙烯混杂纤维对轻骨料混凝土工作性能和弯曲韧性的影响，主要内容包括：
　　（1）采用正交试验分析各因素对轻骨料混凝土工作性能（坍落度）的影响，通过极差分析和方差分析，得出结论：对混杂纤维轻骨料混凝土的坍落度，各因素的影响效应由强到弱为：钢纤维体积率→钢纤维外形→聚丙烯纤维含量→钢纤维与聚丙烯纤维的交互作用→聚丙烯纤维长径比。钢纤维和聚丙烯纤维的掺入会降低轻骨料混凝土的坍落度。
　　（2）采用正交试验法设计18组（每组3个）钢-聚丙烯纤维轻骨料混凝土试块和1组（每组3个）不掺纤维的轻骨料混凝土试块（空白对照组），进行立方体抗压强度试验。研究结果表明：影响混杂纤维轻骨料混凝土立方体抗压强度的因素由强到弱为：钢纤维外形→钢纤维体积率→聚丙烯纤维掺量→钢-聚丙烯纤维的交互作用→聚丙烯纤维长径比。钢纤维的外形对轻骨料混凝土抗压强度的影响高度显著，其中波纹型钢纤维增强效果较好。
　　（3）采用正交试验法设计18组（每组3个）钢-聚丙烯纤维轻骨料混凝土试件和1组（每组3个）不掺纤维的轻骨料混凝土试件（空白对照组）。按照《纤维混凝土试验方法标准》(CECS13：2009)推荐的三分点加载梁法对每组试件进行弯曲韧性试验，绘出荷载-挠度曲线，得出弯曲初裂强度、弯曲韧性指数和弯曲韧性比；探讨了不同纤维掺量对轻骨料混凝土弯曲韧性的影响，得出了最优纤维掺量组合：体积率为1.5%的端勾形钢纤维和长径比281、体积掺量为1.2kg/m3的聚丙烯纤维混杂。

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