聚丙烯-钢纤维增强高强混凝土高温性能

王鲲

摘要：高强度混凝土（高强度混凝土/混合纤维）通过聚丙烯钢纤维增强试样进行高温测试，对研究各种目标温度后混凝土的机械性能、质量损失、高温爆裂和表观性能。测试结果显示，600℃下高强度混凝土会破裂，并且混合纤维/高强度混凝土没有在800℃下破裂，高强度混凝土的高温爆裂有效地被混合纤维抑制了。

关键词：聚丙烯-钢纤维;高强混凝土;高温性能

在本文中，我们通过高温测试混合纤维/高强度来系统化温度，纤维体积分数和混凝土基体强度对混合纤维/高强度混凝土的表观性能，质量损失和力学性能的影响具体显示为。经过研究，可以确定质量损失并考虑高温降解。

一、实验材料及方法

细骨料：优级中砂河砂（S）;减水剂;（FDN）JKH- 1种粉末状高性能减水剂;水泥（C）：普通硅酸盐水泥42.5;（SF）钢纤维：AMiO4-32-600钢锭铣削钢纤维Harex，长32毫米，当量直径0.56毫米，长对直径比35-40;粗骨料：（G）粒度10-25 mm的石灰石碎石，连续级添加;（PPF）聚丙烯纤维：（ Dura纤维），成束的单丝，长约19毫米，直径48μm，密度0.91 kg/m³，熔点160°C。该测试主要参数作为纤维的体积分数和混凝土基质的强度。为了进行比较，总共设计了1种无纤维高强度混凝土的配合比和7种混合纤维高强度混凝土的配合比，参见表1。在表1的样品编号中，前两个数字表示基体混凝土的设计强度，包括C80、C60、C40;无纤维的高强度混凝土是K、中间的字母是混凝土类型、P是具有不同聚丙烯纤维体积的钢纤维数量78kg /m²混合纤维高强度混凝土的百分比。S是0.91 kg/ m3聚丙烯纤维含量且体集成度不同的混合纤维高强度混凝土，最后两个数字表示钢或聚丙烯纤维的相应体积百分比。

制造棱镜测试块为边长100mm×100mm×400mm，和立方体测试块边长为150mm。用强制混合器将混凝土混合，将样品振动并在振动台上压实，在房间内放置24小时以除去铸模，然后立即在标准固化室中放置28小时。固化天数达到预定的年龄后，将其取出并干燥。分别在200、25、600400、和800°C的目标温度下执行压缩和弯曲测试。在试验中，箱式电阻炉为加热装置，10℃/min为加热速度，炉内温度可自动控制。目标温度（200、400、600、800°C）在将试块在高温炉中加热达到后，将其保持恒定120分钟，并自动停止加热。在高温前后，在室温下于自然湿度条件下记录，称量试块的重量，然后进行相应的压缩和弯曲试验。拍摄测试块，观察并记录其明显特征，然后拍照。

二、结果与讨论

图1显示了高温后钢纤维的质量损失率与体积分数之间的关系。图2显示了具有不同横截面尺寸的纤维混凝土和非纤维高強度混凝土试件的质量损失率的比较。高强度混凝土的质量损失率随温度的升高而增加，分为四个阶段。 200℃以下几乎没有损失，表明水合后高强度混凝土的自由水分含量。相对较低的干燥，高密度，高温，在200-400°C时加速损失在这一阶段，除了损失手水和胶凝水外，结晶水也开始逐渐减少，400-600℃的损失已经减慢了。由于钙聚集体的分解和CO2的释放，在600-800°C时的损失再次增加。在高温下的小截面测试块的质量损失率通常大于大截面测试块的质量损失率。这是因为具有小横截面的试块和具有大横截面的试块可能在内部和外部被均匀地加热，内部的混凝土将更快地加热，并且质量损失也将增加。

测试结果表明，纤维的掺入会稍微增加混凝土的质量损失率。这是因为，当温度低时，混合纤维/高强度混凝土，内部的聚丙烯纤维不熔融，钢纤维的热膨胀变形与混凝土相当，促进混凝土内部水蒸气的蒸发。此时，纤维混凝土和非纤维增强混凝土的质量损失率基本相同，并且当温度超过聚丙烯纤维的熔点时，聚丙烯纤维熔化并分离。混杂纤维/高强度混凝土的无数小孔和钢的热膨胀变形小于混凝土，从而在钢纤维和混凝土之间形成细小的缝隙，使其成为更容易蒸发和损失的通道，混合纤维/高强度混凝土略高于无纤维增强混凝土。

为了研究混合纤维/高强度混凝土的质量损失以及高温对损失的影响，本文基本上使用相同的比率和硬化条件创建了测试块，并在相同的年龄下对其进行了测试，因此可以使用。在本文中，将对每组测试数据执行回归分析。为了更安全地计算混合纤维/高强度混凝土的质量损失率，根据测试数据设置混合纤维/高强度混凝土的质量损失率和温度上限，关系是

△m/mo一0.00016T一0.004  25℃≤T<400℃

△m/mo一0.00028T+ 0.0477  400℃≤T<600℃

△m/mo一0.00025T一0.0853 600℃≤T≤800℃

式中∶混凝土质量损失率为△m/m。;混凝土经历的最高温度为T。

三、结语

首先，混凝土的最高温度越高，表观劣化越严重。混合纤维可以有效地抑制高强度混凝土中的高温爆裂。其次，混凝土的质量损失率随温度升高而增加，而掺入纤维时混凝土的质量损失率略有增加。建立了混合纤维/高强度混凝土的质量损失率与温度范围之间的关系式。第三，混合纤维/高强度混凝土的抗压强度在400°C后逐渐降低，即使在800°C的高温下，残余强度也会增加。考虑温度，钢纤维和聚丙烯纤维的综合作用，建立了混杂纤维混凝土高温后立方抗压强度的计算模型。

参考文献：

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