高性能混凝土力学性能检测技术分析

高性能混凝土力学性能检测技术分析

余中跃

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摘要：高性能混凝土作为一种具备优异路用性能的建筑材料，能够适应各种工程环境，广泛应用于道路、桥梁、隧道等工程领域。为了更好地了解高性能混凝土的力学性能，本文研究了掺入聚丙烯纤维的高性能混凝土的力学性能试验检测。通过试验检测，分析了聚丙烯纤维对高性能混凝土力学性能的影响，包括抗压强度、抗折强度、韧性和耐久性等方面。结果表明，掺入聚丙烯纤维能够显著提高高性能混凝土的力学性能，使其具有更好的韧性和耐久性。

关键词：高性能混凝土；力学性能；试验检测

0引言

随着我国土木工程材料的快速发展，高性能混凝土作为一种先进的建筑材料，其应用日益广泛。在各种大型工程中，高性能混凝土以其优良的力学性能、耐久性和稳定性，成为了确保工程质量的关键因素。然而，为了充分发挥高性能混凝土的优势，确保其在工程中的正常作用，对其进行力学性能试验检测显得尤为重要。

1.高性能混凝土的制备

在制备高性能混凝土时，选择合适的粉煤灰和矿粉是关键。根据工程的具体要求、混凝土的性能目标以及相关的国家和行业标准来进行。表2和表3详细列出了粉煤灰和矿粉的选择标准，为工程师们提供了宝贵的参考。通过标准，可以了解粉煤灰和矿粉的物理性质、化学组成以及其对混凝土性能的影响，从而作出更加科学和合理的选择。

1.1水泥

在高性能混凝土材料中，水泥的强度水平对高性能混凝土材料的结构强度和耐久性起着决定性的作用。在设计阶段，为了确保混凝土材料的性能符合要求，通常选用P·042.5普通硅酸盐水泥。这种水泥的性能参数如表1所示，其抗压强度、抗折强度和密度等指标均达到或超过了国家标准。

表1 P·042.5普通硅酸盐水泥基本性能

1.2粉煤灰与矿粉

粉煤灰，作为一种火山灰质材料，通过燃烧煤粉得到。在混凝土中，粉煤灰可以与水泥的水化产物发生反应，形成更致密的混凝土结构，从而提高混凝土的耐久性和抗渗性。矿粉，则是通过研磨天然矿石得到的细粉末。与水泥混合后，矿粉可以增加混凝土的密实性和强度。由于矿粉的粒径较小，它可以填充混凝土中的孔隙，提高混凝土的抗渗性和耐久性。为了确保高性能混凝土的质量和性能，需要依据一定的标准来选择粉煤灰和矿粉。表2和表3详细列出了选择标准，包括物理性质、化学成分以及它们对混凝土性能的影响。

表2粉煤灰性能指标

表3矿粉性能指标

1.3粗集料

粗集料的质量和级配直接影响混凝土的工作性能、强度和耐久性。根据相关规定，粗集料中碎石的最大粒径应小于31.5mm，并分为5～10mm、10～20mm和10～30mm三种类型。粒径范围的选择旨在确保混凝土具有良好的工作性能和密实性。为了确保混凝土的稳定性，制备高性能混凝土时通常选用非碱活性骨料。此外，表4给出了细集料的基本性能，性能参数对于评估细集料的质量。

表4细集料主要性能指标

1.4外加剂

减水剂是最常用的一种外加剂。减水剂的主要作用是减少混凝土制备过程中的用水量，同时保持混凝土的流动性。通过减少用水量，减水剂能够增强混凝土的强度和耐久性，这对于制备高性能混凝土至关重要。减水剂的作用机理主要涉及表面活性剂效应和吸附效应，它能有效地分散水泥颗粒，降低水的表面张力，从而提高混凝土的流动性。缓凝剂主要用于延长混凝土的初、终凝时间；引气剂则能引入微小气泡，改善混凝土的抗冻性；增稠剂则能增加混凝土的粘稠度，使其更易于施工。

1.5聚丙烯纤维

聚丙烯纤维的特点在于其轻量和小直径的纤维，这使得它能更好地分散在混凝土中，减少裂缝的产生，并提高混凝土的韧性和抗冲击性。由于其高细度，聚丙烯纤维能形成更小的纤维间距，进一步增强混凝土的抗裂性。此外，聚丙烯纤维还具有良好的耐腐蚀性和电绝缘性，使其在各种环境条件下都能保持稳定的性能。

表5聚丙烯纤维基本技术指标

2高性能混凝土制备及力学性能试验检测

为了深入了解聚丙烯纤维对高性能混凝土的力学性能影响，进行了系统的试验和检测。试验中制备了45组试件，包括抗压、抗折和抗冲击试件，聚丙烯纤维的掺量分别为0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%。试件均以C45高性能混凝土为基础材料制备。表6详细展示了高性能混凝土（C45）的配合比。该配合比是根据工程要求和相关标准，经过反复试验和优化得出的。经过一系列的试验检测，发现聚丙烯纤维的掺量对试件的力学性能产生了显著影响。随着纤维掺量的增加，混凝土的抗压、抗折和抗冲击强度均呈现上升趋势。

2.1混凝土抗压强度检测

在试验过程中，每组都制备了三个试件，并对它们的抗压强度进行了测量。随着聚丙烯纤维掺量的增加，混凝土的抗压强度呈现出先下降后上升的趋势。特别地，当聚丙烯纤维的掺量达到1%时，抗压强度开始趋于稳定。这一现象可能与聚丙烯纤维的弹性模量较低有关，其值约为混凝土的1/10。较低的弹性模量导致纤维与混凝土基体的粘结性能降低，从而在一定程度上影响了抗压强度的提升。图1展示了抗压强度与聚丙烯纤维添加量的关系。从图中可以清晰地看出，随着纤维掺量的增加，混凝土的抗压强度先降低后上升，并在1%掺量时达到稳定。

图1不同纤维掺量下混凝土试件抗压强度

2.2抗折强度检测

在进行抗折强度试验时，同样制备了多组试件，每组包含三个试件。试验后，对每个试件的抗折强度进行了测量，并取三个测量值的平均值作为该组试件的抗折强度。为了确保试验结果的准确性和可靠性，采用了如下的数据处理方法：若三个测量值中的中间值与其余两个测量值的偏差大于15%，则认为该组试件的测量数据不准确，取中间值作为该组试件的抗折强度代表值。若偏差均大于15%，则认为该组试件无效，需要重新进行制备和试验。

试验结果显示，随着聚丙烯纤维掺量的增加，混凝土的抗折强度呈现出先上升后下降的趋势。特别地，当聚丙烯纤维的掺量达到2%时，抗折强度开始出现略微下降。这一现象表明，聚丙烯纤维在一定掺量范围内能够提高混凝土的抗折强度，但超过一定掺量后，抗折强度会受到不利影响。

2.3混凝土抗冲击性能检测

为了评估高性能混凝土在承受冲击荷载时的力学性能，通常在抗压和抗折强度试验之后进行，以确保混凝土在不同受力条件下均表现出良好的性能。抗冲击试验采用低速落锤装置进行，通过模拟实际工程中混凝土可能受到的冲击荷载，如落石、车辆等。试验过程中，详细记录了每个试件首次出现裂纹和完全破坏时的冲击次数。若某个试件的实测值与平均值的偏差超过15%，则该值被认为是无效的，需要重新进行测量。若整组试件的测量结果均无效，则需要重新进行试验。试验结果显示，聚丙烯纤维的掺入对混凝土的抗冲击性能具有显著影响。随着纤维掺量的增加，混凝土的抗冲击强度呈现出明显的上升趋势。

3结论

综上所述，本文对聚丙烯纤维在混凝土改性中的作用进行了深入研究。通过一系列的试验和检测，观察到聚丙烯纤维对混凝土力学性能的影响具有显著的效果。未来的研究可以进一步探讨聚丙烯纤维与其他改性材料的协同作用，以及其在不同环境条件下的长期性能表现。

参考文献

[1]周聪,郑泽宇,孔祥清,等.高性能聚丙烯纤维对再生混凝土力学性能的影响[J].科学技术与工程,2021,21(1):303-309.

[2]李会东.分析高性能水泥混凝土配合比性能的试验检测[J].建材发展导向（下）,2021,19(5):15-16.

[3]王彦铭,李炜,葛文杰,等.纤维类型对高性能混凝土力学性能的影响[J].江苏建筑,2021(2):88-91.