有关大掺量粉煤灰及塑钢纤维混凝土断裂性能研究

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1、第42卷第17期人民长江Vo1．42，No．172011年9月YangtzeRiverSep．，2011文章编号：1001—4179(2011)17—0059一O4大掺量粉煤灰及塑钢纤维混凝土断裂性能研究程大伟，穆胜利2(1．西北农林科技大学水利与建筑工程学院，陕西杨凌712100；2．中材地质工程勘察研究院，北京100102)摘要：断裂韧度是衡量大掺量粉煤灰混凝土断裂性能的重要参数，在粉煤灰混凝土中掺入纤维能够改善其脆性大和易开裂的缺点。利用三点弯曲梁试验，通过控制异型塑钢纤维体积率、灰胶比和水胶比3个参数，分别考察它们对大掺量粉煤灰混凝土断裂韧度的影响。研究表明，大掺量粉煤灰混

2、凝土的断裂韧度随异型塑钢纤维体积率的增加而增大，随灰胶比、水胶比增大而减小。关键词：大掺量粉煤灰混凝土；断裂韧度；纤维体积率；灰胶比；水胶比中图法分类号：TV43文献标志码：A20世纪70年代问世的水工碾压混凝土筑坝技术加入还增加了粉煤灰混凝土内部组分间的界面面积，和减水剂，尤其是高效减水剂的普及是促进大掺量粉处理不当就会在纤维端部形成应力集中而给基体带来煤灰混凝土应用技术快速发展的两个最主要因素。随新的裂纹源，尤其当纤维掺量过大时，由于纤维端部的着大掺量粉煤灰混凝土技术的发展成熟，它将高性能存在引起的内部缺陷会对粉煤灰混凝土性能产生劣化混凝土、大掺量粉煤灰混凝土和环保型低水泥用量

3、混作用，从而影响其阻裂效应的发挥，甚至会产生负面效凝土的概念加以有机地结合，这对于拓展三者的涵义，应。因此，纤维粉煤灰混凝土的断裂问题依然存在，在走新型建材、绿色建材的道路具有指导意义。虽然粉纤维粉煤灰混凝土的研究与应用的过程中仍需考虑断煤灰混凝土对节约能源，改善环保、控制污染起到有益裂发生的可能性。的作用，但是由于原材料、施工、养护及使用方面的一断裂韧度K是断裂力学中的重要参数之一。近些原因，其仍不可避免地存在不同程度的缺陷，从而导年来随着断裂力学的发展，对于大掺量粉煤灰混凝土致粉煤灰混凝土强度和耐久性能的降低。这主要表现断裂性能的研究引起了广大研究者和工程技术人员的在自重大、耐

4、久性低、高强低韧等方面。粉煤灰混凝土关注。众多的研究表明，造成混凝土断裂韧度尺寸效存在上述缺点是本质的，不可能通过本身材质的改良应的原因是混凝土裂缝尖端附近的裂缝区及裂缝的亚得到彻底解决，只有采用“复合化”的途径加以解决。临界扩展。本文利用三点弯曲梁试验，研究异型纤维的掺入能够改善粉煤灰混凝土脆性大和易开塑钢纤维体积率、水胶比及灰胶比对大掺量粉煤灰混裂的缺点。但是，粉煤灰混凝土毕竟是一种非均质、不凝土断裂韧度的影响。连续的脆性材料，要做到其内部颗粒完全均匀分布是1试验方法不可能的，纤维的掺入只能减少而无法彻底消除粉煤灰混凝土的内部缺陷，只能抑制裂缝的发展而无法保1．1三点弯曲梁试验

5、证在任何外载作用下内部微裂缝都不失稳，只能在一定程度上提高粉煤灰混凝土的塑性、韧性和抗冲击性，本文所采用的大掺量粉煤灰混凝土三点弯曲梁试而无法使其成为类似金属的塑性材料。同时，纤维的件形状见图1。其中试件长度L=400mm，跨长s=收稿日期：2011—05—24作者简介：程大伟，男，博士研究生，主要从事水利水电工程工程方面研究。E—mail：cheng198493@qq．tom通讯作者：穆胜利，男，主要从事粉煤灰混凝土研究。E—mail：mushenglil@qq．COB60人民长江300mm，截面高度h和界面宽度t均为100mm，跨中下素，首先按超量取代法做大掺量粉煤灰混凝土配合

6、比部预制切IZl，跨中上部承受外荷载P，O,0／h为试件初始设计，在此基础上按钢纤维混凝土配合比设计方法缝高比，试验取值0．4，试件的初始裂缝为n。。制作方做异型塑钢纤维大掺量粉煤灰混凝土的配合比设法是在混凝土浇筑前，于试模内预先放置3mm厚钢计。试验依照三元二次正交旋转组合设计方法安板，待浇筑完毕，养护24h后将钢板抽出，从而形成一排，各因素水平编码值见表1，(=1，2，3)的零水预留缝作为混凝土断裂韧度试验的预制缝。平变化区间△，及上下水平：f和。，用下面的公式f一．、计算(为的上星号臂)：。，=—=(一一),-1，=，：一Aj,x2j=+nAJ。试验安排的结构矩阵见表2。工。

7、表1因素水平编码值图1三点鸳曲梁试件示意1．2试验设计试验所用原材料主要有强度等级为42．5的普通硅酸盐水泥、异型塑钢纤维、粉煤灰、砂、石等。原材料的各项性能指标均符合国家规范的要求。配合比设计主要考虑异型塑钢纤维体积率、水胶比、灰胶比3个因表2三元二次正交旋转组合设计表及结果注：表中有“△”符号的对应U值直接并入剩余项。第17期程大伟，等：大掺量粉煤灰及塑钢纤维混凝土断裂性能研究61随强度的降低而降低；②水胶比的增大，意味着在其2试验设备他条件相同的情况下用水量的增