矿渣聚丙烯纤维水工混凝土抗弯性能研究.doc

第 41卷第 19期
2010年 10月





人民长江
Yangte Rier



Vol41,
Oct, 2010
文章编号:1001-4179(2010)19-0082-06
矿渣聚丙烯纤维水工混凝土抗弯性能研究
张慧莉,田堪良
(西北农林科技大学水利与建筑工程学院,陕西杨凌 712100)
摘要:为研究聚丙烯纤维和磨细粒化高炉矿渣对水工混凝土抗弯性能的影响,以普通混凝土试样为对照,对聚
丙烯纤维混凝土、矿渣混凝土、矿渣聚丙烯纤维混凝土试样进行了简支梁法弯折性能试验,并通过扫描电镜对
试样的微观结构进行观测和分析。结果表明,掺入适量聚丙烯纤维,可抑制微裂缝的产生和扩散,延缓和抑制
宏观裂缝的出现和发展,提高混凝土抗弯强度,同时还能提高持荷变形能力和混凝土吸收能量的能力以及混
凝土的韧性。适量矿渣及其水化物的掺入,增加了基体微观结构的密实性,可提高混凝土抗弯强度。化学和
物理分析认为,掺入 % ~ % 聚丙烯纤维和低于 55% 含量的矿渣,复合效应显著。
关键词:抗弯强度;韧性指数;残余强度因子;聚丙烯纤维;磨细粒化高炉矿渣;扫描电镜;水工混凝土
中图法分类号:TV431 文献标志码:A
长期以来,水利工程中由混凝土脆性导致的裂缝
问题较为普遍,严重者甚至危害到水利工程的正常运
行。混凝土的脆性可以通过加筋方法加以改善,加筋
后的混凝土无论在拉伸还是弯曲荷载作用下都表现出
明显的应变硬化特征,即材料受力开裂后,承载力不会
马上下降,而是经历一个很长的硬化阶段,且在开裂过
程中裂缝的宽度始终保持在较低水平。因此,可以将
传统水泥基材料在拉荷载下单一裂纹的宏观开裂模式
转化为多条细密裂纹的微观开裂模式,使其具有非常
显著的韧性和优良的耐久性及更为优良的抗裂和控制
裂缝的能力,可实现对混凝土裂缝的无害化分散,同

束状聚丙烯纤维体积低于混凝土体积的 %
时,对混凝土抗弯强度没有显著影响,但弯曲韧性有明
显提高。聚丙烯纤维与火山灰同时掺加到混凝土中,
对混凝土抗弯性能表现出正面影响[5]。 5% 硅粉与
% 聚丙烯纤维复掺的混凝土因较高的抗弯强度被
用于工程中的补强部位[6]。当将水玻璃(NaSi3 +
NaOH)和占矿渣质量 4% 的 Na2O激活矿渣与聚丙烯
纤维掺入碱性水泥砂浆中时,试验结果表明影响抗弯
强度增长的主要因素是水泥浆基体,而不是聚丙烯纤
维[7]。
聚丙烯纤维价格较高,加入混凝土中增加了工程
时获得更高的承载能力
[1]
造价,而磨细粒化高炉矿渣是一种工业废弃物,含有
近年来,聚丙烯纤维作为加筋材料之一被用来提
高混凝土的韧性。在珍珠岩为粗骨料的混凝土中,随
着聚丙烯纤维掺量的增加,混凝土的抗弯强度降
AlO 等活性成分,加入混凝土中代替部分水泥将降
低工程造价,将两者同时加入混凝土中,具有一定的经
济技术价值和环保意义。混凝土抗弯性能与其原材料
低
[2]
和配合比有关,鲜见将矿渣、聚丙烯纤维以及聚羧酸系
强混凝土,%
高效减水剂同时加入混凝土以考察其对混凝土抗弯性
时,混凝土抗弯强度和韧性均提高
[3]
能影响的研究报道。本文进行了不同聚丙烯纤维含量
中,高性能低模量的聚丙烯纤维显著地提高了混凝土
和矿渣含量的混凝土试样的抗弯试验,以研究聚丙烯
弯曲韧性和承载能力
[4]
纤维和矿渣对混凝土抗弯强度和韧性指数的影响。
收稿日期:2009-11-04
基金项目:陕西省自然科学基金(SJ8E111);2007西北农林科技大学归国人才基金(011404)
作者简介:张慧莉,女,副教授,博士研究生,主要从事建筑材料的教学和新型建筑材料的研究工作。 E-mai:huiihang163@

z v
.
.
2 O
。
2 3
;对于掺有混杂纤维(钢纤维和聚丙烯纤维)的高
;在喷射混凝土
。
0
l lz
第 19期

张慧莉,等:矿渣聚丙烯纤维水工混凝土抗弯性能研究

83
1 试验研究
试验原材料
(1)ASTM I-I型 BONSALAMERIAN普通硅
酸盐水泥。
(2)磨细粒化高炉矿渣(GrundGrnultdBlst
FuraceSlgGGBFS),由 LafreNorhAmerca公司
提供,这种矿渣用于混凝土,能有效减少孔隙率,提高
混凝土的工作性,可泵送,降低水化热,提高耐久性、抗

C1018-02进行测试。 ISTRON 万能试验机与计算
机控制的测试软件 BL