聚丙烯纤维掺量对人工砂再生混凝土受力性能的影响研究

本项目为山东省高校科技计划项目，其研究对象为掺入聚丙烯纤维的人工砂再生混凝土。

随着我国基础设施建设如火如荼的开展，我国国内面临着天然骨料日益短缺和废弃混凝土严重污染环境等问题。而循环使用废弃混凝土是解决该问题的最好的方法之一。

目前，建筑废料制成的人工砂是天然砂较好的替代品，但对人工砂再生混凝土的研究相对较少，更没有如何改进增强人工砂性能方面的研究。虽然聚丙烯纤维应用于普通混凝土及天然砂再生混凝土中的研究，都有相关文献报道，但掺入到人工砂再生混凝土中，以改善人工砂混凝土的性能的研究尚未见有文献报道。

本项目能为聚丙烯纤维掺量对人工砂再生混凝土的物理及力学性能提供试验和理论基础，为该新型材料的推广应用提供科学依据，符合绿色节能、可持续发展的理念，对保护生态环境、节约生态资源能起到积极的作用。

本项目主要通过试验的方法对聚丙烯纤维掺入到人工砂再生混凝土中的影响进行研究，通过数据分析，得出如下结论：

1. 人工砂再生混凝土配合比设计中，应充分考虑其含有石粉的特点，采用基于自由水灰比的再生混凝土配合比设计方法。混凝土配制过程中应采用强制式搅拌机、干拌法、三阶段揽拌，保证聚丙烯纤维均匀分散，避免抱团，能够配制出和易性良好的混凝土，且能保障混凝土的受力性能。

2. 聚丙烯纤维加入到人工砂再生混凝土中后，硬化后混凝土的性能得到显著改善。其主要体现在以下三个方面： ① 聚丙烯纤维能有效抑制再生混凝土早期较大的塑性收缩和开裂； ② 聚丙烯纤维能延缓基体中原有缺陷（微裂缝）的扩展； ③ 聚丙烯纤维能提高基体的变形能力。

3. 随着聚丙烯纤维掺量的增加，人工砂再生混凝土立方体抗压强度、劈裂强度呈现先增后减的趋势；其中，聚丙烯纤维的品种也对人工砂再生混凝土的强度有影响，工程实践中应采用网状单丝，其分散程度较好，强度提高较大；原生骨料类型对聚丙烯人工砂再生混凝土的力学性能影响很小，可忽略不计。

本项目的创新性在于将聚丙烯纤维掺入人工砂再生混凝土中，研究人工砂再生混凝土的配合比和聚丙烯掺量对人工砂再生混凝土的受力性能的影响，为推广应用人工砂再生混凝土提供科学依据和理论支持。

本项目将聚丙烯纤维掺入人工砂再生混凝土中进行改性，具有良好的经济和社会效益：

1. 人工砂的生产成本较低，其运到工地现场的采购价格约比天然河砂低约20%，在天然砂与人工砂等量取代的情况下，就能产生较高的经济效益，若全部采用人工砂，经济效益将更高。本项目将聚丙烯纤维掺加至人工砂再生混凝土中，充分利用人工砂与再生粗骨料的节能、环保、造价低的特点，用聚丙烯纤维的特性优势，弥补再生混凝土配置的技术缺陷。虽然增加了些许聚丙烯纤维的成本，但其成本并不高。综合考虑人工砂、再生粗骨料、聚丙烯纤维的用量及价格，聚丙烯纤维人工砂再生混凝土的造价较低，具有良好的经济效益。

2. 用土石方和隧道开挖时的废料和采石场的废料加工人工砂，既可以解决砂资源不足的问题，又可保护生态环境；再生粗骨料可以解决大量混凝土废弃物的处理困难和由其引发的对环境的负面影响等问题；在人工砂再生混凝土中掺入聚丙烯纤维，达到对再生混凝土的强化与改性作用，能够满足再生混凝土的耐久性和强度的使用要求，社会效益显著。

本项目结论的得出依赖于试验所得，由于混凝土试验具有一定的离散型和差异性，所得结论还需进一步研究和探讨，经过试拌后建议的人工砂再生混凝土的配合比也有进一步研究的必要。以后的课题中可以设计更多的试块来验证所得结论，并通过更多试块来进一步考虑更多的影响因素。在试验过程中，为保证试验效果采用了人工砂和天然砂、再生粗骨料与天然粗骨料各为50%的替代率，未对全替代率的聚丙烯人工砂再生混凝土的力学性能和配合比设计做深入研究，后期可在这方面做进一步研究。

本项目为山东省高校科技计划项目,其研究对象为掺入聚丙烯纤维的人工砂再生混凝土。随着我国基础设施建设如火如荼的开展,我国国内面临着天然骨料日益短缺和废弃混凝土严重污染环境等问题。而循环使用废弃混凝土是解决该问题的最好的方法之一。目前,建筑废料制成的人工砂是天然砂较好的替代品,但对人工砂再生混凝土的研究相对较少,更没有如何改进增强人工砂性能方面的研究。虽然聚丙烯纤维应用于普通混凝土及天然砂再生混凝土中的研究,都有相关文献报道,但掺入到人工砂再生混凝土中,以改善人工砂混凝土的性能的研究尚未见有文献报道。本项目能为聚丙烯纤维掺量对人工砂再生混凝土的物理及力学性能提供试验和理论基础,为该新型材料的推广应用提供科学依据,符合绿色节能、可持续发展的理念,对保护生态环境、节约生态资源能起到积极的作用。本项目主要通过试验的方法对聚丙烯纤维掺入到人工砂再生混凝土中的影响进行研究,通过数据分析,得出如下结论：（1）人工砂再生混凝土配合比设计中,应充分考虑其含有石粉的特点,采用基于自由水灰比的再生混凝土配合比设计方法。混凝土配制过程中应采用强制式搅拌机、干拌法、三阶段揽拌,保证聚丙烯纤维均匀分散,避免抱团,能够配制出和易性良好的混凝土,且能保障混凝土的受力性能。（2）聚丙烯纤维加入到人工砂再生混凝土中后,硬化后混凝土的性能得到显著改善。其主要体现在以下三个方面：①聚丙烯纤维能有效抑制再生混凝土早期较大的塑性收缩和开裂;②聚丙烯纤维能延缓基体中原有缺陷（微裂缝）的扩展;③聚丙烯纤维能提高基体的变形能力。（3）随着聚丙烯纤维掺量的増加,人工砂再生混凝土立方体抗压强度、劈裂强度呈现先增后减的趋势;其中,聚丙烯纤维的品种也对人工砂再生混凝土的强度有影响,工程实践中应采用网状单丝,其分散程度较好,强度提高较大;原生骨料类型对聚丙烯人工砂再生混凝土的力学性能影响很小,可忽略不计。本项目的创新性在于将聚丙烯纤维掺入人工砂再生混凝土中,研究人工砂再生混凝土的配合比和聚丙烯掺量对人工砂再生混凝土的受力性能的影响,为推广应用人工砂再生混凝土提供科学依据和理论支持。本项目将聚丙烯纤维掺入人工砂再生混凝土中进行改性,具有良好的经济和社会效益:（1）人工砂的生产成本较低,其运到工地现场的采购价格约比天然河砂低约20%,在天然砂与人工砂等量取代的情况下,就能产生较高的经济效益,若全部采用人工砂,经济效益将更高。本项目将聚丙烯纤维掺加至人工砂再生混凝土中,充分利用人工砂与再生粗骨料的节能、环保、造价低的特点,用聚丙烯纤维的特性优势,弥补再生混凝土配置的技术缺陷。虽然增加了些许聚丙烯纤维的成本,但其成本并不高。综合考虑人工砂、再生粗骨料、聚丙烯纤维的用量及价格,聚丙烯纤维人工砂再生混凝土的造价较低,具有良好的经济效益。（2）用土石方和隧道开挖时的废料和采石场的废料加工人工砂,既可以解决砂资源不足的问题,又可保护生态环境;再生粗骨料可以解决大量混凝土废弃物的处理困难和由其引发的对环境的负面影响等问题;在人工砂再生混凝土中掺入聚丙烯纤维,达到对再生混凝土的强化与改性作用,能够满足再生混凝土的耐久性和强度的使用要求,社会效益显著。本项目结论的得出依赖于试验所得,由于混凝土试验具有一定的离散型和差异性,所得结论还需进一步研究和探讨,经过试拌后建议的人工砂再生混凝土的配合比也有进一步研究的必要。以后的课题中可以设计更多的试块来验证所得结论,并通过更多试块来进一步考虑更多的影响因素。在试验过程中,为保证试验效果采用了人工砂和天然砂、再生粗骨料与天然粗骨料各为50%的替代率,未对全替代率的聚丙烯人工砂再生混凝土的力学性能和配合比设计做深入研究,后期可在这方面做进一步研究。