硅粉鋼纖維混凝土的制備
2006-06-05 00:00
摘要：通過正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)研究，得出了硅粉在鋼纖維混凝土配比中最優(yōu)摻量，并做了一定的理論分析。
關(guān)鍵詞：硅粉；鋼纖維；混凝土；正交設(shè)計(jì)
1 前 言
硅粉鋼纖維混凝土既可大量利用工業(yè)廢棄物——硅粉，節(jié)約水泥，保護(hù)環(huán)境，又能得到優(yōu)質(zhì)的混凝土，已成為21世紀(jì)綠色高性能混凝土研究的一個(gè)重要方向。
硅粉鋼纖混凝土就是在普通混凝土中摻入適量硅粉和鋼纖維而成的一種新型復(fù)合材料，近年來在國(guó)內(nèi)外得到迅速發(fā)展。它克服了混凝土抗拉強(qiáng)度低、極限延伸率小、性脆等缺點(diǎn)，具有優(yōu)良的抗拉、抗彎、抗剪、阻裂、耐疲勞、高強(qiáng)、高韌性等性能，已在建筑、路橋、水工等工程領(lǐng)域得到應(yīng)用。然而，硅粉鋼纖維混凝土的組成成分多，各種材料性質(zhì)差異大，給硅粉鋼纖維混凝土施工應(yīng)用帶來不便。為此，作者采用正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)方法，重點(diǎn)對(duì)硅粉鋼纖維混凝土中硅粉、鋼纖維等摻量的影響進(jìn)行了研究。
2 硅粉鋼纖維混凝土正交試驗(yàn)
2。1 實(shí)驗(yàn)材料
（1）水泥：試驗(yàn)選用秦嶺牌42.5R普通硅酸鹽水泥，并按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB／T1346—2001對(duì)其進(jìn)行了各項(xiàng)物理力學(xué)性能檢測(cè)，為臺(tái)格產(chǎn)品。
（2）硅粉：試驗(yàn)所用硅粉為青海西寧山川鐵合金廠生產(chǎn)，其化學(xué)成分見表1。
（3）骨料：本次試驗(yàn)所用砂為西安瀘河河砂，細(xì)度模數(shù)Mx=2.1。所用粗骨料為陜西涇河卵石，直徑為5—15mm。
（4）鋼纖維：武漢漢森鋼纖維有限責(zé)任公司生產(chǎn)的直徑為0.17mm、長(zhǎng)為15mm的鋼纖維。
（5）減水劑：HSP萘系高效減水劑。
2。2 正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案
本次試驗(yàn)?zāi)康闹饕强己虽摾w維摻量（A）、硅粉摻量（B）、水膠比（C）和減水劑摻量（D）等四個(gè)因素對(duì)硅粉}昆凝土強(qiáng)度的影響，從而找出最佳組合，制定最優(yōu)配合比，考核指標(biāo)為7d和28d混凝土抗壓強(qiáng)度和混凝土抗劈拉強(qiáng)度。每個(gè)因素各制定4水平，具體數(shù)值見表2。并選擇正交表L16 （45）安排正交試驗(yàn)。
2。3 正交試驗(yàn)結(jié)果
取單位用水量為180kg／m3，砂率為38%。嚴(yán)格按試驗(yàn)條件進(jìn)行試配，采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌3min，振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)成型，試件尺寸為100mm * 100mm* l00mm，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，按齡期試壓，折算為150mm立方體抗壓強(qiáng)度，試驗(yàn)結(jié)果見表3。
2。4 試驗(yàn)結(jié)果分析
2。4。1 極差分析
由表5可以看出，影響28d抗壓強(qiáng)度各因素的主次關(guān)系為C>B>A>D，對(duì)抗劈拉強(qiáng)度為C>A>
B >D。
用“綜合平衡法”選出最優(yōu)的組合條件為A 2B 4C1 D1 ，即鋼纖維摻量為1.5% ；硅粉摻量為15% ；水膠比為0.28；減水劑摻量為0.75% 。
2。4。2 方差分析
試驗(yàn)結(jié)果方差分析見表6。
由表6可以看出：對(duì)于7d抗壓強(qiáng)度，水膠比為顯著因素，減水劑摻量有一定的影響，而鋼纖維摻量和硅粉摻量的影響較小；各因素對(duì)7d抗劈拉強(qiáng)度的影響都很?。粚?duì)于28d抗壓強(qiáng)度，水膠比的影響最顯著，硅粉摻量有一定的影響。鋼纖維摻量和減水劑摻量為不顯著因素；對(duì)28d抗劈拉強(qiáng)度，只有水膠比的影響顯著，其他因素的影響均不顯著。
3 結(jié) 論
1. 在鋼纖維混凝土中加入硅粉，當(dāng)硅粉摻量為15%以下時(shí)，強(qiáng)度隨摻量的增加而增長(zhǎng)。水膠比為0.28、減水劑摻量0.75% 、鋼纖維摻量為1.5% 、硅粉摻量為15%時(shí)，混凝土的強(qiáng)度最高，效果最好
2. 硅粉鋼纖維混凝土強(qiáng)度的影響因素較多，有些因素之間還相互影響，因此應(yīng)當(dāng)重視外加劑、摻臺(tái)料、水泥等材料之間是否相容的問題 。
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