基于PVA 纤维混凝土抗压和劈拉强度的研究

胡海彦，张 涛

（黄河水利职业技术学院，河南 开封 475004）

0 引言

目前，混凝土材料的开裂已成为工程界十分关注的热点和难点问题。 随着混凝土强度的提高，混凝土结构开裂问题越来越明显。 从产生机理来看，混凝土的裂缝主要分为两大类：一类是由荷载作用引起的荷载裂缝，一类是由混凝土自身体积变形引起的裂缝。 其中，混凝土自身体积引起的裂缝占全部裂缝的80%。 预防混凝土裂缝的最简单、有效、易行的办法是掺纤维。 但是，掺入纤维后混凝土的抗压和劈裂抗拉强度会有改变。 笔者在锦屏二级水电站引水隧洞实验室进行了混凝土的劈裂抗拉和抗压强度试验，对这方面进行了一些研究。

1 混凝土试验研究

1.1 原材料与配合比

本试验所用的PVA 纤维是由泰安同伴纤维有限公司生产的“同伴”PVA 微纤维，具体性质如表1所示。

表1 同伴PVA 纤维的基本性质Table 1 PVA fiber basic property

试验所用水泥为四川凉山彝族自治州乃托水泥有限公司生产的 “乃托”P·O42.5 普通硅酸盐水泥，所用粉煤灰为贵州名川粉煤灰有限公司生产的“名川”煤灰，所用减水剂为北京冶建特种材料有限公司生产的JG-2H 型缓凝高效减水剂，所用细、粗集料为中国水利水电第七工程局有限公司锦屏二级东端模萨沟砂石加工系统生产的人工沙和人工碎石，所用水为成都郫县生活饮用水。

试验采用的混凝土配合比为：人工碎石比例取50∶50（二级配），按石子选定的比例，JG-2H 型缓凝高效减水剂掺量为0.60%,固定粉煤灰掺量F=20%，固定水胶比W/C=0.40，用水量为148 kg/m3，PVA 纤维 掺 量 分 别 为0kg/m3，0.9kg/m3，1.2kg/m3，1.5kg/m3，沙率为35%。

1.2 试验条件

混凝土抗压试件和劈裂抗拉试件均为150 mm×150 mm×150 mm（长×宽×高）。 试件成型后，用湿抹布覆盖表面，在室温20℃±5℃、抗压试件相对湿度大于50%、劈裂抗拉试件相对湿度大于90%的条件下，静放1～2 昼夜，然后拆模，进行标准养护，分别使养护龄期达到3、7、14、28、90、180 d。

1.3 试验方法

抗压强度试验以成型试件的侧面为上下承压面，加荷速度为0.5～0.8 MPa/s。 当试件接近破坏而开始变形时，停止试验，计算抗压强度。 劈裂抗拉强度试验将试件轴心对准试验机下压板的中心，垫条垂直于试件成型时的顶面，加荷速度为0.05～0.08 MPa/s。当试件临近破坏、变形迅速增长时，停止试验机供油，直至试件破坏，再计算劈裂抗拉强度。

2 试验结果分析

2.1 掺入纤维后混凝土抗压强度的变化

抗压强度试验结果如表2 所示。 从表2 可以看出，在混凝土中加入PVA 纤维后，抗压强度增大，而且抗压强度随着纤维掺入量的增加而增加。 但是，掺入纤维的混凝土强度与不掺入纤维的混凝土强度差距比较小。 也就是说，在混凝土中加入纤维，对混凝土的抗压强度影响不是特别明显。

表2 PVA 纤维掺量不同的抗压强度、劈拉强度试验结果Table 2 Compressive and splitting tensile strength test results with different PVA fiber proportion

掺入纤维后，混凝土抗压强度变化如图1 所示。由图1 可以看出，随着龄期的增加，不同掺量的混凝土抗压强度变化是有所区别的。 当龄期比较短时，纤维掺入量多少对混凝土强度影响没有区别；当龄期比较长时，纤维掺入量在1.2%时，强度最高。也就是说，纤维掺入过少和过多都会影响强度的增加。

2.2 掺纤维混凝土劈拉强度变化

劈裂抗拉强度试验结果如表2 所示。 由表2 可以看出，在混凝土中加入PVA 纤维后，劈裂抗拉强度是增大的，而且随着纤维掺入量的增加，强度增加会越来越多。 但是，与抗压强度不同的是，掺入纤维的混凝土的强度与不掺入纤维的强度差距比较大。 比如，在180 d 时，掺入1.5%纤维后，劈裂抗拉强度就比不掺入纤维高了30%，增加幅度是特别明显的。

掺入纤维后，混凝土劈裂抗拉强度的变化如图2 所示。 由图2 可以看出，随着龄期的增加，劈裂抗拉强度的增加基本一致，没有很明显的差距。 也就是说，纤维掺入多少不会影响混凝土劈拉强度的增加。

3 结语

通过试验得出，混凝土的抗压强度与劈裂抗拉强度均随着龄期的增加而增大。 所以，在混凝土中加入PVA 纤维，给实际的工程带来了很大好处。 但是，对于抗压强度和劈裂抗拉强度增加与不同性质纤维之间的关系，还需要进一步研究。

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