浅谈钢纤维再生混凝土的力学性能主要影响因素

林娇青

（江西外语外贸职业学院， 江西 南昌 330099）

0 前言

近年来，随着城市化建设的发展，新建工程的施工、旧有建筑物的拆除和改建、扩建等，产生了大量的建筑垃圾，在这些建筑垃圾中，有木材、钢材、砌块、混凝土等，其中废弃混凝土占据了建筑垃圾的最大组成部分。 目前，废弃混凝土的处理多为露天堆放与填埋，这种处理方式对环境造成了二次污染，对资源造成了极大的浪费。

再生混凝土能够将废弃混凝土重复利用，不仅可以消化掉大量的建筑垃圾，还可以节约天然骨料，实现建筑垃圾资源化。但由于再生混凝土的自身缺陷，导致其耐久性、抗压强度、抗裂性能等比普通混凝土有所降低，限制了其在实际工程中的广泛应用。而钢纤维的掺入，能够减轻再生混凝土的内部缺陷的扩展，改善混凝土的抗裂性能，如果能将钢纤维和再生混凝土通过合理的配合比设计，将为再生混凝土在工程上的应用提供更广阔的前景。

1 钢纤维再生混凝土的力学性能影响因素

国内外专家学者对掺减水剂、纤维复合材料、粉煤灰等再生混凝土作了大量研究，还分析了水胶比、纤维材料掺量、再生骨料品种和取代率、外加剂（减水剂等）等因素对再生混凝土性能的影响，取得了一定的成果。综合已有的研究成果，现将钢纤维再生混凝土的力学性能主要影响因素分析如下：

1.1 水胶比

再生混凝土水胶比研究表明[1]，水胶比对抗压强度的影响较为显著，随着水胶比的减小，抗压强度增加趋势明显，劈拉强度也得到增加。水胶比对再生混凝土剪切性能的影响研究表明[2]，钢纤维再生混凝土的抗剪强度和剪切模量随水胶比的增大而显著减小，当水胶比为0.55时的抗剪强度、剪切模量比水胶比为0.35时分别降低14.5%和12.4%。

因此，在进行再生混凝土配合比设计时，要选择适宜的水胶比，这样才可以配制出和易性、强度等满足要求的钢纤维再生混凝土。

1.2 钢纤维体积掺量

钢纤维对再生混凝土抗压性能影响的研究表明[3][4][5][6]，在钢纤维的作用下，再生混凝土抗压强度稍微有所提高，但抗压强度随钢纤维体积率的增加先提高后降低，钢纤维体积率在1%左右时，再生混凝土强度提高最为明显，当钢纤维体积率达到1.5%时，承载力反而会降低。劈拉强度随钢纤维体积率的增加而提高。对不同强度等级的钢纤维混凝土，随着钢纤维体积率的增加，其抗压强度增加，增加的幅度随着强度等级的提高而增加。

郭辉[2]等通过钢纤维再生混凝土的试验研究，试验结果表明，随钢纤维掺量的增加，再生混凝土的抗剪强度和剪切模量有所提高，当钢纤维掺量为1%时的抗剪强度、剪切模量比钢纤维掺量为0时分别提高10.9%和9.4%。

可见，钢纤维的体积掺量宜在合适的范围内，钢纤维掺量并非越多越好，钢纤维掺量过多会导致纤维分散不均匀，在混凝土拌和过程中结团，从而形成薄弱层，影响再生混凝土的力学性能。

1.3 再生骨料的取代率

M.C.Limbachiya[7]等通过试验对比再生骨料取代率和龄期两因素影响下的立方体抗压强度，得出结论：当再生骨料取代率小于30%时，再生骨料对再生混凝土的抗压强度影响并不明显；当再生骨料取代率大于30%时，随着再生骨料取代率的增大，再生混凝土立方体抗压强度有所减小。

张丽娟[1]等通过再生骨料取代率、水胶比和钢纤维掺量的对比试验，研究表明再生骨料取代率对塌落度的影响最为显著，对抗压强度、劈拉强度影响不显著。

郭辉[2]等通过钢纤维再生混凝土的剪切性能试验，试验结果表明，随再生骨料取代率的增大，钢纤维再生混凝土的抗剪强度和剪切模量减小，当再生骨料取代率为40%时的抗剪强度、剪切模量比再生骨料取代率为0时分别降低11.5%和8.8%。

可见，在实际工程应用中，要得到满足强度要求的再生混凝土，再生骨料的取代率的选择也是一个重要参数。

2 钢纤维再生混凝土尚需研究的问题

2.1 再生粗骨料的品质

再生混凝土大多来源于旧建筑的改造和拆除，再生粗骨料由再生混凝土经过碾碎、分筛、清洗得到。再生粗骨料来源于不同的建筑物不同的部位，导致再生粗骨料的类型、粒径、强度、压碎指标、吸水率等也不同，以上这些因素都会影响再生混凝土的强度，但是在再生混凝土的配合比设计中，并未考虑到再生混凝土粗骨料品质对强度的影响。所以，在再生混凝土的配合比设计过程中，将再生混凝土粗骨料的压碎指标、类型、粒径、强度等作为其强度影响因素，并对再生混凝土强度设计公式进行修正尚需进一步的研究。

2.2 钢纤维的最佳体积掺量

大多研究结果表明[1][3][4]，钢纤维的掺入能够延缓混凝土的开裂，随钢纤维掺量的增加使混凝土的抗压和劈拉强度先增加后减小。但是，在试验过程中，钢纤维的强度作用发挥了多少仍是个未知数，试验后钢纤维变形不明显，强度作用发挥不够。因此，在今后的研究中，仍需研究钢纤维的最佳体积掺量，充分发挥钢纤维的作用。

2.3 复合纤维的掺量

在钢纤维再生混凝土的研究中，主要研究了钢纤维一种纤维材料的体积率掺量对再生混凝土力学性能的影响。而纤维材料还有碳纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维等，这些纤维材料同样也可以延缓混凝土的开裂，在寻求纤维材料最佳掺量时，考虑掺入除钢纤维外的其他一种或几种纤维材料，再研究其力学性能，这也是今后需要进一步研究的问题。

3 结语

钢纤维再生混凝土的各项力学性能特点有别于普通混凝土，如果在再生混凝土配合比设计中，能找到最佳的各种材料掺量，使钢纤维再生混凝土的力学性能得到更好的提高，可以为再生混凝土在工程界的应用提供广阔的空间，可以较好的实现绿色混凝土和建筑资源环境可持续发展。

[1]张丽娟,高丹盈等.钢纤维再生混凝土配合比正交试验研究[J].河北工业大学学报,2014,43（6）：81-84.

[2]郭辉,鹿群等.钢纤维再生混凝土剪切性能的正交实验研究[J].世界地震工程,2016,2（32）：107-112.

[3]Ashour,SmairA.,Wafe,FaisalF.Flexund behaviorofhigh-strength fiber reinforced concrete beams[J].ACI Structural Journal,1993.

[4]熊毅,蒋华等.钢纤维再生混凝土的力学研究.四川建材,2015,2：12-13.

[5]张宏战.钢纤维高强混凝上构件受剪性能试验研究[D].大连理工大学博士论文,2005.

[6]金宝宏,詹冬.钢纤维再生混凝土强度的试验研究[J].混凝土,2014,293（3）：102-105.

[7]M.C.Limbachiya,T.Leelawat,R.Dhir.Use of Recycled Concrete Aggregate in High-Strength Concrete[J].Materials and Structures,2000(33):574-580