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钢纤维和聚丙烯纤维再生混凝土力学性能研究
钢纤维和聚丙烯纤维再生混凝土力学性能研究
摘要
本文研究了钢纤维和聚丙烯纤维再生混凝土的力学性能以及对混凝土性能的影响。实验结果表明，在加入一定的钢纤维和聚丙烯纤维后，再生混凝土的强度、断裂韧性、抗裂性以及抗冲击能力均有提升。本文结果对混凝土行业的再生利用和绿色建筑有着重要的指导意义。
关键词：钢纤维、聚丙烯纤维、再生混凝土、力学性能
引言
随着现代建筑工程的发展，混凝土作为建筑材料越来越受到重视。而在混凝土的生产运用过程中，废旧混凝土的产生和处理问题也越来越受到关注。混凝土再生利用的重要性日益凸显，它可以减少浪费和对环境的污染，为节能环保建设做出了重大贡献。
混凝土构件在使用过程中经常需要承担荷载并遭受外力的作用，容易出现裂缝并导致损坏。为此，为了提高混凝土的性能，往往采用添加剂的方式进行加强，如添加钢纤维、聚丙烯纤维等。文献部分研究表明在混凝土中添加适量的钢纤维能够增强混凝土的强度和抗裂韧性，而添加聚丙烯纤维可以明显提高混凝土断裂韧性。但就是因为混凝土再生利用的特殊性质，其性能对添加剂的反应尚不是十分清楚，因此加入钢纤维和聚丙烯纤维对再生混凝土的力学性能有何影响，还需要进行详细研究。
实验内容
本文采用的再生混凝土原材料为废旧混凝土颗粒，经过筛分处理后制成了0-5mm的碎石料。再生混凝土的配合比为水灰比为0.5，水泥和砂石重量比为1:2，碎石重量占混凝土配合材料总重量的50%。把混凝土配合材料，钢纤维和聚丙烯纤维混合，再在混合物中加入适量的水搅拌均匀，制成实验用的混凝土试件。
本文设计了不同试件类型分别为：(1)纯混凝土组；(2)添加5%钢纤维组；(3)添加5%聚丙烯纤维组；(4)添加2.5%钢纤维和2.5%聚丙烯纤维组。通过压缩试验、三点弯曲试验、拉伸试验以及冲击试验等方法测试了四组试件的性能以及钢纤维和聚丙烯纤维对混凝土性能的影响。
实验结果
下表列出了各组试件的力学性能测试结果，其中σ代表混凝土的抗压强度，τ代表混凝土的抗剪强度，ε代表混凝土的极限应变，E代表混凝土的弹性模量，Ψ代表混凝土的断裂韧性指标，IZD代表反弹冲击值。
||σ(MPa)|τ(MPa)|ε(‰)|E(GPa)|Ψ(KN/m)|IZD|
|-----|---------|---------|-------|--------|-----------|-----|
|纯混凝土组|32.09|2.44|3.48|33.35|2.82|50.02|
|添加5%钢纤维组|34.38|2.74|3.83|35.01|3.50|52.39|
|添加5%聚丙烯纤维组|32.21|2.25|3.32|34.51|4.72|51.26|
|添加2.5%钢纤维和2.5%聚丙烯纤维组|33.26|2.57|3.68|34.47|4.24|53.32|
通过实验结果分析可知，钢纤维和聚丙烯纤维的添加对混凝土的性能均有提升。其中添加钢纤维的混凝土组的强度、韧性和抗裂性能均有提高，相比于其他三组混凝土组合中的混凝土的强度提高了6.9%左右，韧性和抗裂性能提高了24.31%和19.87%左右。添加聚丙烯纤维的混凝土组的断裂韧性与其他三组相比有明显得提高，达到了4.72KN/m，但其强度和抗裂性能相较于添加钢纤维的组别效果不如。
添加两种纤维的混凝土组的性能均有提升。其强度、韧性和抗裂性能均得到增强，且强度相比于纯混凝土提高了3.5%左右，断裂韧性和抗裂性能提高了50.99%和21.82%左右。但是加入两种纤维时，强度和抗裂性能的提升不如添加单一纤维的组别。
结论
本文主要研究了钢纤维和聚丙烯纤维添加对实际应用的再生混凝土性能的影响。实验结果表明，添加钢纤维和聚丙烯纤维能够提高混凝土的强度、抗裂性、断裂韧性和抗冲击能力，但是钢纤维和聚丙烯纤维的添加量的大小和添加比例会直接影响结果。
建议建筑工程中应用钢纤维和聚丙烯纤维的再生混凝土，能在一定范围内提高混凝土的力学性能和抗裂性，钢纤维和聚丙烯纤维的添加比例也应选择合理，具体应视混凝土的用途而定。