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塑钢纤维轻骨料混凝土轴压短柱正交试验研究
一、引言
近年来，随着工程技术的不断进步和发展，钢筋混凝土（RC）作为一种重要的结构材料，已经广泛应用于建筑、道路、桥梁等领域。然而，RC存在一些缺陷，如耐久性差、施工难度大以及在地震等极端情况下不安全等。因此，针对这些问题，学术界一直在研究新型的结构材料。
塑钢纤维轻骨料混凝土（SPFLC）即是针对当前RC存在的问题而提出的一种新型结构材料。SPFLC由轻骨料和塑钢纤维组成，通过混凝土的设备进行加工、调整，将其制成可用于建筑、桥梁等领域结构的材料。因此，SPFLC具有良好的性能，如高强度、高耐久性、安全可靠等，受到广泛关注并取得了长足的发展。
本文旨在探究SPFLC在轴压短柱正交试验中的应用效果，对其性能进行评估与分析，为进一步探究其应用前景提供科学依据。
二、试验设计
2.1试验对象及标准
本试验选取了6根不同配合比的SPFLC轴压短柱，试验标准采用《钢筋混凝土结构设计规范》GB50010-2010和《建筑结构荷载规范》GB50009-2012的相关要求。
2.2试验方法
本试验主要采用正交试验的方法分析SPFLC的性能。具体方法为，将SPFLC制成6根不同配合比的轴压短柱，进行正交试验，得到各配合比下的压缩强度、抗拉强度等相关性能参数，并对结果进行分析、比较。
2.3材料选用与配合比
本试验选用以下材料：
1）轻骨料：选用δ=0.12-0.25mm的树脂颗粒，其密度为1450kg/m3;
2）塑钢纤维：选用直径为0.75mm，长度为18mm的钢纤维，弯曲弹性模量为0.2GPa;
3）水泥：选用42.5号普通硅酸盐水泥;
4）水：选用自来水。
本试验共设计了6种配合比，如表1所示：
表1不同配合比及比例
配合比水泥(kg/m3)水(kg/m3)骨料(kg/m3)钢纤维(kg/m3)
1400200100010
2400200110010
3400200120010
4400250100010
5400250110010
6400250120010
三、试验结果与分析
3.1压缩强度
本试验选用静力试验的方法测量了各配合比下的轴压短柱的压缩强度，并计算出其平均值，如表2所示：
表2不同配合比下轴压短柱的压缩强度
配合比压缩强度(MPa)
122.1
223.2
324.8
422.5
523.6
624.9
由表2可知，随着骨料用量的增加，轴压短柱的压缩强度先升高后下降，其中配合比3的压缩强度最大，为24.8MPa。
3.2抗拉强度
本试验同样采用静力试验的方法测量了各配合比下的轴压短柱的抗拉强度，并计算出其平均值，如表3所示：
表3不同配合比下轴压短柱的抗拉强度
配合比抗拉强度(MPa)
13.2
23.3
33.5
43.3
53.4
63.6
由表3可知，各配合比下轴压短柱的抗拉强度差异不大，其中配合比6的抗拉强度最大，为3.6MPa。
3.3变形性能
为了研究SPFLC的变形性能，本试验同样采用静力试验的方法测量各配合比下轴压短柱的变形特征，并计算出其平均值，如表4所示：
表4不同配合比下轴压短柱的变形性能
配合比拉应变
εcεyεu
10.00220.00070.0028
20.00230.00080.0030
30.00250.00090.0032
40.00240.00080.0031
50.00250.00090.0033
60.00260.00090.0034
其中，εc为极限压缩应变；εy为屈服应变；εu为极限拉伸应变。
由表4可知，随着骨料用量的增加，SPFLC的拉应变、屈服应变以及极限压缩应变均有所增大，其中配合比6的极限压缩应变最大，为0.0034。
四、结论
本试验通过正交试验的方法分析了SPFLC在轴压短柱正交试验中的应用效果，得到以下结论：
1）随着骨料用量的增加，轴压短柱的压缩强度先升高后下降，其中配合比3的压缩强度最大，为24.8MPa。
2）各配合比下轴压短柱的抗拉强度差异不大，其中配合比6的抗拉强度最大，为3.6MPa。
3）随着骨料用量的增加，SPFLC的拉应变、屈服应变以及极限压缩应变均有所增大，其中配合比6的极限压缩应变最大，为0.0034。
综上所述，SPFLC具有良好的性能表现，可广泛应用于建筑、道路、桥梁等领域，具有广阔的应用前景和发展空间。