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冻融作用后塑钢纤维轻骨料混凝土力学性能试验研究
摘要
本文通过冻融作用后对塑钢纤维轻骨料混凝土的力学性能进行试验研究。采用不同的冻融循环次数和不同的试验条件，探究了混凝土的抗压强度、抗裂性能和变形特性等方面的变化规律。研究结果表明，冻融作用会导致混凝土的强度下降，而塑钢纤维的添加能够有效地提高混凝土的抗裂性能和抗冲击性能，降低混凝土的裂缝宽度和裂缝数量。因此，对于塑钢纤维轻骨料混凝土的冻融抗性能提高具有重要的实际应用意义。
关键词：塑钢纤维轻骨料混凝土；冻融作用；抗压强度；抗裂性能；变形特性
Abstract
Inthispaper,themechanicalpropertiesofplastic-steelfiberlightweightaggregateconcreteafterfreeze-thawcycleswerestudiedbyexperiments.Thechangelawofcompressivestrength,crackresistanceanddeformationcharacteristicsofconcreteunderdifferentfreeze-thawcyclesandtestconditionswereexplored.Theresearchresultsshowthatfreeze-thawcycleswillleadtoadecreaseinthestrengthofconcrete,whiletheadditionofplastic-steelfiberscaneffectivelyimprovethecrackresistanceandimpactresistanceofconcrete,reducethecrackwidthandnumber.Therefore,improvingthefreeze-thawresistanceofplastic-steelfiberlightweightaggregateconcretehasimportantpracticalapplicationsignificance.
Keywords:plastic-steelfiberlightweightaggregateconcrete;freeze-thawcycles;compressivestrength;crackresistance;deformationcharacteristics
1.引言
近年来，塑钢纤维轻骨料混凝土作为一种新型的高性能材料，受到越来越广泛的关注。其具有很多优良的性能，如高强度、高韧性、高耐久性等。然而，随着气候的变化，温度的波动，混凝土出现了很多问题，其中之一就是冻融作用引起的混凝土开裂和强度下降问题。因此，对于混凝土的冻融抗性能提高具有非常重要的实际应用意义。
目前，关于混凝土的冻融抗性能的研究已经有很多。其中，塑钢纤维轻骨料混凝土的冻融抗性能研究也已经有不少。然而，对于不同的试验条件和不同冻融循环次数下的混凝土的抗压强度、抗裂性能和变形特性等方面的变化规律的研究还比较少，而且不同研究的结果也不一致。因此，本文以塑钢纤维轻骨料混凝土为研究对象，通过实验研究不同冻融循环次数和不同试验条件下的混凝土的力学性能变化规律，为提高混凝土的冻融抗性能提供一定的理论依据。
2.实验材料和方法
2.1实验材料
本实验使用的塑钢纤维轻骨料混凝土的原材料为水泥、轻骨料、水和塑钢纤维。其中，轻骨料为石头或碎石，粒径小于20mm，密度小于1900kg/m3；水泥为普通硅酸盐水泥，按照标准配制；水为自来水；塑钢纤维为PE塑料和低碳钢丝的组合，长度为20mm，直径为0.3mm。
2.2实验方法
2.2.1混凝土制备
将水泥、轻骨料、水和塑钢纤维按照表1所示的比例混合均匀，并进行充分的搅拌和振捣，得到混凝土试件。试件尺寸为100mm×100mm×100mm。
表1混凝土配合比
水泥石子水塑钢纤维
12.50.450.02
2.2.2冻融循环试验
将混凝土试件放置在-20℃的冷冻箱中，保持2h，然后将其移至+20℃的恒温箱中，保持2h，完成一个冻融循环。重复以上步骤，进行多次冻融循环试验。试验中采用不同循环次数的循环方式，分别为0次、10次、20次和30次。
2.2.3试验研究内容
试验研究内容包括混凝土的抗压强度、抗裂性能和变形特性等方面的变化规律研究。
2.3试验结果和分析
2.3.1抗压强度
图1~图3分别为不同循环次数下混凝土的抗压强度随时间变化的曲线。从图中可以看出，在相同的试验条件下，随着循环次数的增加，混凝土的抗压强度逐渐下降。特别是在20次和30次循环试验中，混凝土的抗压强度明显下降，表明冻融作用明显影响混凝土的强度。
图1不同循环次数下混凝土抗压强度变化曲线(1)
图2不