碳纤维硅粉混凝土力学性能试验探究

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1、碳纤维硅粉混凝土力学性能试验探究摘要：碳纤维具有较高的轴向强度和抗拉弹性模量。在建筑工程中有巨大的应用潜力。通过改变碳纤维在硅粉含量为10%的混凝土中的掺入量，探究碳纤维对硅粉混凝土的基本力学性能的影响。Abstract:Thecarbonfiberhasahighaxialstrengthandtensilemodulusofelasticity.Greatpotentialforapplicationsinconstructionengineering.Exploretheimpactofthecarbonfiberonthemech

2、anicalpropertiesofthesilicafumeconcretebychangingtheincorporationofcarbonfibercontentof10%silicafumeconcrete・关键词：碳纤维；硅粉混凝土；碳纤维混凝土；力学性能Keywords：carbonfiber；silicafumeconcrete；carbonfiberreinforcedconcrete；mechanicalproperties中图分类号：TU37文献标识码：A文章编号:1006-4311(2013)03-0043-020

3、引言随着现代社会的高速发展，混凝土已成为当今应用最广泛且用量最大的建筑材料，在工程建设领域凸显出举足轻重的地位。但由于素混凝土抗拉强度低、抗压强度较低、易开裂、脆性大、变形性能差不利于抗震、自重大等弱点限制了其应用范围，甚至影响工程质量。而碳纤维是一种力学性能优异的新材料，其比重不到钢的1/4,抗拉弹性模量为230〜430GMPa亦高于钢。由于它强度比钢的大、密度比铝的小、比不锈钢还耐腐蚀、比耐热钢还耐高温、能像铜那样导电，无蠕变，耐疲劳性好，具有许多宝贵的电学、热学和力学性能，它无疑是一种轻质高强性能的新兴建材。同时考虑到工程实践的实用

4、性，因此对于混凝土抗拉的性能的研究，最好基于在较强的抗压强度基础上。而硅粉能在较大程度上提高其抗压强度，据研究表明硅粉含量在5%-15%时混凝土抗压强度有明显提高。所以折中选择硅粉含量为10%的混凝土进行探究。1试验概况1.1试验材料水：西昌当地自来水。水泥：航天牌PO52.5普通硅酸盐水泥，基本性能见表lo硅粉：基本性能见表2。碳纤维：日本东丽短切碳纤维，基本性能见表3。粗骨料：西昌当地碎石（最大粒径不大于31.5mm）经验系数A=0.637B=0.569o细骨料：西昌当地河砂（中砂）级配2.56o减水剂：蔡系减水剂（掺入量为水泥用量的

5、1%）。1.2试验步骤及方法1.2.1水胶比设计混凝土设计强度为C50,设计配合比。水泥432kg/m3o中砂693kg/m3o碎石957kg/m3o水158kg/m3o硅粉48kg/m3o水胶比0.33O减水剂4.32kg/m3o1.2.2碳纤维掺入量设计为了能更好地研究碳纤维掺量对硅粉混凝土强度的影响规律，按碳纤维体积掺量设计。碳纤维掺入量梯度分别为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%、1.1%、1.2%、1.3%o1.2.3试件制作及试验每组掺入量制作混凝土试块6个（立方

6、体标准试件150mmX150mmX150mm）,在标准养护条件下养护至28D,3个用于抗压强度试验，余下3个用于劈裂抗拉试验。本试验是在万能试验机上完成，根据DL/T5150-2001《水工混凝土试验规程》和GB/T50081-2002《普通混凝土力学性能试验方法》中有关混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度的相关规定进行的。2实验结果及分析抗压强度与劈裂抗拉强度：碳纤维硅粉混凝土试验结果（表4）图1显示了碳纤维硅粉混凝土抗压强度随碳纤维掺量变化的情况。可以看出，随着碳纤维掺入量的增加，混凝土抗压强度先增加后减小。当碳纤维掺入量增加到0.9%时，其

7、抗压强度增加幅度达到5.6%o但随着掺入量的继续增加，增加幅度逐渐减小。图2显示了碳纤维硅粉混凝土劈裂抗拉强度随碳纤维掺量变化的情况。可以看出，碳纤维对硅粉混凝土劈裂抗拉强度有显著提高。最大提髙幅度达到52.8%o但随着掺入量增加，其抗拉强度增加幅度减缓，却依然提高明显。3结语素混凝土抗拉性能较差。用硅粉替代部分水泥用量，可以有效的配置出高强混凝土，大幅提高其抗压强度，而劈裂抗拉强度没有得到改善。但掺入一定量的碳纤维后，可明显改善其抗拉性能。碳纤维对混凝土抗压强度的影响微弱，但对劈裂抗拉强度的影响较明显。当掺入量达到0.9%时，混凝土劈裂

8、抗拉强度可较硅粉混凝土提高52.8%o另外通过对图1的分析，可知当碳纤维的掺入量达到一定值时，其抗压强度有降低的趋势。其原因可能是由于碳纤维的加入增加了混凝土内部空隙。但碳纤维掺入量在一定范围