（山东协和学院， 山东 济南 250107）
摘要: 活性粉末混凝土（RPC）是20世纪90年代开发出的新型材料，具有超高强度、高韧性、高耐久性、体积稳定性良好的特征，主要应用于桥梁等建筑工程。在活性粉末混凝土中掺加纤维能够显著改善其力学性能。本文主要研究了在活性粉末混凝土中加入聚丙烯纤维后其性能的影响，分析抗压强度、尺寸效应和破坏现象。
关键词：聚丙烯纤维，活性粉末混凝土，力学性能
1.引言
自从混凝土出现在建筑中以来，其一直承担着极其重要的角色。随着混凝土技术的不断发展和进步，RPC（活性混凝土）的应用也越来越广泛，其在抗压强度有一定的优势，具有良好的力学性能。在国内外已经将其大量运用在桥梁、房屋、隧道等工程项目中。在活性粉末混凝土中加入一定的纤维，例如聚丙烯纤维能够改善其力学性能，达到比较良好的效果。本文主要通过实验，对普通RPC与不同聚丙烯纤维掺量的RPC的力学性能进行对比，进行聚丙烯纤维掺量对RPC力学性能影响分析。
2.试验设计
2.1试验原材料
本试验的原材料选用P.O42.5普通硅酸盐水泥，细骨料为本地中河砂，水采用普通自来水，聚丙烯纤维采用长度为18mm，一级粉煤灰，硅灰（二氧化硅含量≥96）。
本实验混凝土配合比配合比为：水胶比:水泥:硅灰:粉煤灰:中砂:减水剂= 0.2: 1:0.3: 0.25: 0. 2:0.03。聚丙烯的纤维掺量分别为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%。试件的尺寸采用边长分别为70.7mm、100mm和150mm三种尺寸进行对比，共制作45个试块进行强度比较。
2.2试件制作
根据配合比将称量好的水泥、硅灰、中砂、粉煤灰依次倒入单卧轴强制搅拌机内，干拌7 min，使干料搅拌充分均匀，然后分批次加入聚丙烯纤维，搅拌均匀后再用工具手动搅拌确认。按照配合比将减水剂融入水中，缓慢倒入80％溶有高效减水剂的水加入搅拌机内，搅拌7 min；再加入剩余20％溶有高效减水剂的水，继续搅拌7min。搅拌完成后，将拌合物浇筑于试模内，然后放置振动台上振动成型。24-48h拆模，放入水中进行常温养护。
2.3试件试验
试件水中养护28天后，测试每组混凝土试块的质量和强度。试验采用的仪器为YAW-2000电液伺服压力试验机。三个试件为一组，以三个试件测值的算术平均值，作为该组试件的抗压强度值。三个测值中的最大值或最小值，如果有一个与中间值的差超过中间值的15%，则把最大值及最小值一并舍去，取中间值作为该组试件的抗压强度值；如果有两个测值与中间值的差均超过中间值的15%，则该组试件的试验结果无效。
3试验结果
相同养护条件下，RPC试块抗压强度如表2所示：
表2 各组试块抗压强度值
表中纤维掺量指体积掺量。
分别以边长为100mm的试块为例和以同样掺加0.1%聚丙烯纤维的一组试块为例，抗压强度对分别如下图1和图2所示：
由图1看出，掺加聚丙烯纤维对RPC的抗压强度的增大影响不大，其他两个边长为70.7mm和150mm的试块也同样符合此规律，由此可知，在活性粉末混凝土中掺加聚丙烯纤维不能够很好的增大其抗压强度。由图2看出，RPC试块存在尺寸效应，即随着试块尺寸的增加抗压强度减小。出现这个现象的原因可能是由于试块的尺寸越大，内部水化反应产生的温度越高，不均匀的温度会影响试块的强度，也可能是由于边界效应产生。
图3 试块1-2破坏形态 图4 试块2-1-2破坏形态
由图3和图4可以看出，普通的RPC试块在抗压强度试验的过程中出现劈裂的现象，为脆性破坏；而掺加聚丙烯纤维的RPC试块由于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。
4实验结论
通过实验数据分析，可以得到以下结论：
同等配合比和养护条件下，掺加聚丙烯纤维对活性粉末混凝土的抗压强度影响不大；存在尺寸效应，随着试块尺寸的增加，强度减小；能够显著提高试块的韧性，试块的破坏形式由脆性破坏转变为明显的延性破坏。
5聚丙烯纤维混凝土的应用与推广
聚丙烯纤维由于其具有强度高、耐酸、耐碱等优良特性，其在建筑行业中的应用前景十分广阔，例如聚丙烯机织土工布，能对建造在软土地基上的土建工程起到加固作用，并使承载负荷均匀分配在土工布上，使路基沉降均匀，减少地面龟裂。在承载较大负载时，可使用机织土工布和非织造布为基体的复合土工布。聚丙烯纤维可作为混凝土、灰泥等的填充材料，提高混凝土的抗冲击性、防水隔热性。但是由于聚丙烯纤维掺入混凝凝土中的影响因素较多，要进一步研究并且推广聚丙烯纤维在建筑行业的应用，并取得良好的社会与经济效益。
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论文作者:高红，侯倩倩，陈晨
论文发表刊物:《知识－力量》2018年1月上
论文发表时间:2018/4/11
标签：混凝土论文; 抗压强度论文; 聚丙烯纤维论文; 活性论文; 粉末论文; 尺寸论文; 力学性能论文; 《知识－力量》2018年1月上论文;