纤维种类及掺量对RPC抗压强度影响研究

侯倩倩

摘 要：活性粉末混凝土因抗压强度高、耐久性好、环保性能好得到了广泛应用。活性粉末混凝土抗压强度受到很多因素的影响，本文通过实验方法研究了钢纤维和聚丙烯纤维不同掺量下对活性粉末混凝土抗压强度的影响。通过研究发现掺加钢纤维对RPC试块抗压强度有一定的贡献，掺加聚丙烯纤维对抗压强度影响并不显著。

关键词：活性粉末混凝土；钢纤维；聚丙烯纤维

0 引言

1933年，法国BouygIles公司的研究小组在Pierre Richard的带领下率先研制成一种新型水泥基复合材料，即继普通混凝土和高性能混凝土之后应用比较多的活性粉末混凝土，它具有超高强度、高耐久性、高韧性的特点，还具有良好的环保性能和环保性能。因为活性粉末混凝土能够延长结构的使用寿命，并且减少后期的维护费用，在大型设施例如土木、石油、市政、核电、海洋及军事设施中的应用前景十分广阔。

国内外学者对RPC展开了较深入的研究。法国的Pierre Richard的研究小组研究了原材料和成型工艺对RPC性能的影响；长安大学的马恺泽研究了钢纤维掺量对RPC抗压强度的影响以及尺寸效应；哈尔滨工业大学的郑文忠研究了水胶比、养护条件等对RPC的流动性和强度的影响。由于影响RPC的因素较多，参数范围较广，同时考虑多个因素影响的系统研究还有待继续深入。本文采用实验方法主要研究钢纤维、聚丙烯纤维在不同掺量下对活性粉末混凝土破坏状态和抗压强度的影响。

1 实验研究

1.1 实验原材料

实验采用的主要材料：水泥：普通硅酸盐水泥，P.O42.5，河砂：中砂；减水剂：聚羧酸减水剂；粉煤灰：Sio2含量≥58%，比表面积≥340m2/kg；硅灰：Sio2含量≥96%，比表面積≥15000m2/kg；钢纤维：抗拉强度2850-3000MPa，长度13±1mm；聚丙烯纤维：抗拉强度>400Mpa，长度为18±1mm。

1.2 配合比设计

本文研究的是纤维种类、纤维掺量对RPC试块破坏状态、抗压强度的影响。

钢纤维掺量是体积掺量，聚丙烯纤维是质量比，其他各组成材料皆以每立方混凝土中各材料的质量。配合比设计如表1所示。

1.3 试件设计、制备与养护

1.3.1 试件设计

根据规范要求，选用边长为100mm的立方体试件，根据配合比浇筑试件，且每组试件各3块。

1.3.2 试件制备与养护

根据配合比将称量好的水泥、硅灰、粉煤灰、砂倒入搅拌机内，干拌，分三次加入纤维，将溶解了减水剂的水分两次加入搅拌机，将搅拌好的拌合物注入试模内，然后放置在震动台上振动成型。

试块养护是在试块成型后，在（20±2）℃的标准养护箱内养护24h，拆模后进行常温养护。

1.3.3 实验设备

加载设备选用WAW-2000电液伺服压力实验机，最大实验力为2000KN。

2 实验结果与分析

根据上述对影响因素的分析及相应的实验结果，下面讨论纤维种类、纤维掺量对RPC试块破坏形态及强度的影响。

2.1 纤维掺量对RPC试块破坏状态的影响

2.1.1 钢纤维对RPC试块破坏状态的影响

未掺加钢纤维的试块最终破坏状态，出现角锥面脆性破坏，混凝土碎片四处剥落。而掺有钢纤维的RPC立方体试件，在加载过程中，会听到试件内部的撕裂声，试件破坏后，试件加载两侧会出现大致平行的竖向裂缝，同时试件表面有部分剥落现象。随着钢纤维掺量的增加，破坏时整体性越来越好，如图1所示。

2.1.2 掺加聚丙烯纤维对RPC试块破坏状态的影响

掺加聚丙烯纤维的RPC试块由于内部存在聚丙烯纤维的拉结作用，断面处纤维被拔出，出现延性破坏，试件两侧表面会出现大致平行的竖向裂缝，由此可见掺加聚丙烯纤维能够显著提高试件的韧性，如图2所示。

a.未掺加聚丙烯纤维RPC破坏状态 b.聚丙烯纤维掺量0.1%时RPC破坏状态

2.2 纤维掺量对抗压强度的影响

2.2.1 钢纤维掺量对抗压强度的影响

备注：表2中fn表示钢纤维体积掺量为n%时，RPC试块抗压强度值

由上表可以看出，各种钢纤维掺量下试块抗压强度与未掺加纤维试块抗压强度比值关系，掺加钢纤维能够提高RPC抗压强度。

2.2.2 聚丙烯纤维掺量对抗压强度的影响

备注：表3中fn表示聚丙烯纤维掺量为n%时，RPC试块抗压强度值。

由上表可以看出，各种聚丙烯纤维掺量下试块抗压强度与未掺加纤维试块抗压强度比值关系，掺加聚丙烯纤维对提高RPC抗压强度效果不明显。

3 结论

常温养护，掺加纤维对RPC抗压强度有一定程度的提高，掺加钢纤维RPC抗压强度提高明显，掺加聚丙烯纤维RPC抗压强度提高不明显。掺加纤维能够使试块破坏时呈现延性破坏，

本实验研究的影响RPC抗压强度的因素有待完善，而且选取数据时较为分散，数据少。下一阶段将继续研究其他因素对RPC抗压强度的影响，选取数据时更为密集；在试块研究的基础上进一步研究RPC构件受力性能。

参考文献

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（作者单位：山东协和学院）