混杂纤维及矿物掺合料对混凝土力学性能的影响

摘要

为减轻结构自重，实际工程中常采用较小截面尺寸的混凝土板。为确保其抗弯、抗裂性能，选取锚固良好的端钩形钢纤维（hooked sbeel fiber,HSF）、能明显降低混凝土塑性收缩并且可大幅减少裂缝数量和宽度的聚丙烯纤维（polypropylene fiber,PPF）、可改善混凝土的流动性和后期强度的粉煤灰（flg ash,FA）以及高火山灰活性的微硅灰（silica fume,SF），作为改善混凝土力学性能的材料。采用正交试验法来探讨这4种材料因素共同作用时对混凝土力学性能的影响。通过极差分析，确定各材料因素的影响显著性顺序及较优的掺量组合。在此基础上补充单因素试验，对正交试验结果进行验证及补充，试验结果相吻合并得到4种因素的最佳掺量组合。研究结果表明，HSF掺量对抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度影响程度显著。单因素试验分析进一步得到端钩形钢纤维和聚丙烯纤维的最佳掺量的体积分数分别为0.36%和0.15%，相较于0%体积分数时，分别可以使混凝土抗压强度增长30.26%、劈裂抗拉强度增长12.79%；粉煤灰和微硅灰的最佳掺量质量分数分别为5%和7.5%，相较于0%质量分数时，分别可以使混凝土抗压强度增长4.17%和18.19%。对最佳掺量组进行扫描电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）分析其力学性能和水化产物之间的关系，得到该组水化产物更致密，PPF可以更好地发挥其桥接增强作用。

关键词

胶凝材料 / 混杂纤维 / 正交试验 / 单因素分析 / 微观分析