钢纤维体积率对隧洞混凝土力学性能影响分析

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1、2016年第3期东北水利水电水利科研[文章编号]1o02—0624(2o16)o3一o045一o3钢纤维体积率对隧洞混凝土力学性能影响分析宗兆博(辽宁省水利水电科学研究院，辽宁沈阳110003)[摘要]结合辽宁省内某榆水工程模筑钢纤维混凝土配合比设计的研究，在试验室内采用螺纹型及超细型两种不同的钢纤维及钢纤维9种不同的体积率分别拌制混凝土进行试验，实测了混凝土的抗压、抗拉及抗折性能。分析得到了不同的钢纤维及不同钢纤维体积率与混凝土力学性能的关系，通过对比分析得至IL了经济合理的钢纤维体积率来指导施工。[关键词】钢纤维；体积率；力学性能；隧洞混凝土[中图分类号]TV135[文献

2、标识码】A钢纤维混凝+(SteelFibreReinforcedConcrete，隧洞开挖洞径8．0m，成洞洞径7．16m，采用TBM简称钢纤维混凝土)是一种新型的复合建筑材料，施工，设计调水流量为60m3／s，多年平均调水量系将散乱的短钢纤维均匀分布于水泥混凝土中。18．43亿m3。TBM施工段原设计的Ⅳ、V类围岩，它的分布是不连续的和随机的，但是有一个共同二次模筑混凝土为C25钢筋混凝土衬砌，考虑使的特性规律，即可以不同程度地强化基体力学强用承包商采用全面模板台车进行机械化快速衬度指标，能有效地制约基体内微裂缝的扩展，是一砌，从而加快施工进度，缩短工期，掺加钢纤维，并种有

3、广阔市场的工程材料。将混凝土的强度等级调整到CF30。钢纤维混凝土最早出现于20世纪初期，我国2模筑钢纤维混凝土配合比于20世纪7O年代后期开始研制钢纤维，先后在2．1原材料的选择黑龙江大庆、浙江金华、北京、重庆、四川、上海、广2．1．1钢纤维．东等地的公路路面、机场跑道、旧桥加固中进行试采用辽宁鞍山昌宏钢纤维厂生产的螺纹型和验性的应用，后推广至土木工程各领域，取得了很超细型钢纤维，其物理特性见表1。大的效果。下文结合大伙房水库输水工程实例，做表1钢纤维特性表了以下试验研究及分析。钢纤维类别项目1工程概况螺纹型超细型辽宁省内某输水工程系自桓仁县的浑江桓仁水库坝下凤鸣电站库区自

4、流无压引水，经过85．33km的输水隧洞，至新宾县浑河支流苏子河的穆家电站下游，流入浑河上的大伙房水库，并经大伙房水库反调节后向浑河、太子河及大辽河地区的抚2．1．2水泥顺、沈阳、本溪、辽阳、鞍山、营口6座城市提供工水泥选择抚顺水泥股份有限公司生产的浑河业和生活用水的一项大型跨流域引水工程。输水·45·水利科研东北水利水电2016年第3期牌P．042．5。原材料试验结果满足GB175—1999(硅65酸盐水泥、普通硅酸盐水泥>标准^皇2．1．3粉煤灰蠢z3采用抚顺热电厂生产的I级灰。试验结果均1O符合GB1596—91<用于水泥和混凝土中的粉煤灰>之I级灰的要求。图2抗折强度

5、、抗拉强度随钢纤维体积率变化试验结果(超细型)2．1．4细骨料采用坚硬耐久的砂料，粒径0～51"Ili12，细度模羹数为2．8，表观密度为2680kg／m3，试验结果符合DL／T5144—2001<水工混凝土施工规范>2,1．5粗骨料采用粒径为5～10nqlrl，10～20仃un两种级配的；粗骨料。粗骨料颗粒中，除针片状含量为17．6％，略钢纤维体积率，％超出标准值外，其余指标均满足DL／T5144—2001图32种钢纤维抗压强度随体积率变化试验结果<水工混凝土施工规范>。通过试验结果可以看出：2．1．6水3．1抗压强度采用地表水，试验结果符合JGJ63—89<混凝土2种钢纤

6、维，当体积率增加时，抗压强度则降拌合用水标准>。低，不掺加钢纤维的基体混凝土强度最高，为42．42．2模筑钢纤维混凝土配合比’MPa；当钢纤维体积率为0．5％时，抗压强度为较大根据<普通混凝土配合比设计规程>IGl55—值，其值为螺纹型37．4MPa，为基体强度的88．2％；2000计算混凝土基准配合比，经过试配调整得出超细型4O．8MPa，为基体强度的96．2％。混凝土成型配合比见表2。3．2抗折强度表2模筑钢纤维混凝土配合比2种钢纤维，当体积率增加时，抗折强度平缓均设计混凝土配合比／(kgn一)匀的提高；当钢纤维体积率达到1．50％时，2种钢纤要求一丽—j爵钢纤五丽维混凝

7、土的抗折强度均出现峰值，即螺纹型钢纤维CF3037842168833939一根据外加剂掺量调整混凝土为4．62MPa，超细型钢纤维混凝土为5．05MPa，之后又缓慢降低，最低值出现在钢纤维体积率3不同钢纤维体积率对钢纤维混凝土力学为0．25％之时，其值为螺纹型钢纤维混凝土为3．94性能的影响MPa，超细型钢纤维混凝土为4．19MPa。为了了解不同钢纤维体积率对钢纤维混凝土3．3劈裂抗拉强度力学性能的影响，试验室选取钢纤维体积率分别2种钢纤维，当体积率增加时，劈裂抗拉强度为O％，0．25％，0．5％，0．