ポリビニルアルコール繊維強化フライアッシュ-スラグ系ジオポリマーコンポジットの軸圧縮性能に関する実験的研究

Experimental Study on Axial Compressive Performance of Polyvinyl Alcohol Fibers Reinforced Fly Ash-Slag Geopolymer Composites.

抄録

ジオポリマーコンクリート(GC)は研究・工学界で注目されているが、引張性能やひび割れ抵抗性に劣る脆い材料である。これらの問題を解決するために、我々はGCに繊維を導入した。本研究では、ポリビニルアルコール（PVA）短繊維補強低カルシウムフライアッシュ・スラグベースジオポリマーコンクリート（PFRGC）について、軸圧縮試験および走査型電子顕微鏡（SEM）試験を実施した。繊維補強ジオポリマーコンクリート(FRGC)の圧縮挙動に及ぼすPVA短繊維と低カルシウムフライアッシュの比率を調査し、議論した。試験結果から、PVA繊維は供試体のひび割れの橋渡し的役割を果たし、マトリックスとともに荷重を負担するため、PVA繊維の添加は軸圧縮下でのGCのひび割れ伝播を遅延させることが示された。しかし、低カルシウムフライアッシュ/PVA繊維の増加に伴い、PFRGC中の未反応フライアッシュ粒子の数が増加する。未反応フライアッシュ粒子が多すぎると、GCは負荷時にマイクロクラックが発生しやすくなり、圧縮特性に悪影響を及ぼす。したがって、GCの軸方向圧縮強さ、弾性率、ポアソン比は、低カルシウム・フライアッシュ/PVA繊維の増加とともに低下する。

Geopolymer concrete (GC) has been gaining attention in research and engineering circles; however, it is a brittle material with poor tensile performance and crack resistance. To address these problems, we introduced fibers into GC. In this study, axial compression and scanning electron microscope (SEM) tests were carried out on polyvinyl alcohol (PVA) short fiber reinforced low-calcium fly ash-slag-based geopolymer concrete (PFRGC). The ratio of PVA short fibers and low-calcium fly ash on the compression behavior of fiber reinforced geopolymer concrete (FRGC) were investigated and discussed. The test results show that PVA fibers play a bridging role in the cracks of the specimen and bear the load together with the matrix, so the addition of PVA fibers delayed the crack propagation of GC under axial compression. However, with the increase of low-calcium fly ash/PVA fibers, the number of unreacted fly ash particles in PFRGCs increases. Too many unreacted fly ash particles make GC more prone to micro-cracks during loading, adversely affecting compressive properties. Therefore, the axial compressive strength, elastic modulus, and Poisson's ratio of GC decrease with the increasing low-calcium fly ash/PVA fibers.