钢纤维轻骨料混凝土准静态力学性能研究.pdf

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1、广东建材2016年第2期材料研究与应用钢纤维轻骨料混凝土准静态力学性能研究赖俊张国强(广州大学土木工程学院)【摘要】采用NYL一2000型压力试验机和SHT4106型电液伺服万能试验机，分别对基体强度等级为LC60，钢纤维体积率(Vf)为O～3％的钢纤维轻骨料混凝土(SFRLAO进行立方体抗压、劈拉、轴压试验，测得SFRLAC立方抗压强度、劈拉强度、轴压强度和应力一应变曲线。试验结果表明：随v，的增加，SFRLAC抗压强度逐渐增大，但增幅有限，劈拉强度增幅明显，最大可达122％；钢纤维的掺入可显著提高基体轻骨料混凝土(LC)的韧性，弹性模量也随V，的增大缓

2、慢增长，但增幅逐渐减小。观察其破坏形态可发现：钢纤维的掺入改善了Lc的脆性破坏形态，使其具有一定的塑形破坏形态，且v，越大，其塑形破坏体现越明显，破坏程度越小。【关键词1SFRLAC；力学性能；应力应变曲线；破坏形态1引言2．1原材料钢纤维混凝土(SteelFiberReinforcedCon—crete，SFRC)是在普通混凝土中掺入乱向分布的钢纤维后形成的一种多相复合材料[¨。其具有优良的物理力学性能，可以满足工程中的高拉应力、复杂受力、高耐久性、抗裂、阻裂和增韧等性能要求[2]。轻骨料混凝土(LightweightAggregateConcrete，

3、LAC)是一种利用人造或者天然轻质骨料替代普通密度骨料的混凝土，具有轻质、隔热保温、耐火、抗震等优点【3]。将钢纤维和轻骨料混凝土结合起来成为钢纤维轻骨料混凝土(SteelFiberReinforcedLightweightAggregateCon——crete，SFRLAC)。钢纤维轻骨料混凝土不仅具有轻骨料混凝土的优良特性，而且明显提高了轻骨料混凝土的抗拉强度、抗弯强度、抗裂性能和抗疲劳性能[4]，在各类混凝土工程中具有广阔的应用前景。当前，钢纤维混凝土和轻骨料混凝土研究已经相对成熟，并已投入实际工程应用，而SFRLAC发展较晚且力学性能较前者复杂，主

4、要处于在力学性能试验研究阶段。本文针对基体强度等级为LC60，钢纤维体积率(Vf)为O～3％的SFRLAC进行立方体抗压、劈拉、轴压试验研究。2SFRJAC试验概况水泥：广州市越堡水泥有限公司生产的金羊牌P．042．5R硅酸盐水泥。粉煤灰：广州市天达混凝土搅拌站提供的II级粉煤灰，表观密度为2．39／cma，提纯后得到纯度为98％更细颗粒的粉煤灰微珠。硅粉：挪威Elkem公司生产的ElkemMicrosilica牌硅粉。钢纤维：武汉新途工程纤维制造有限公司生产的微细钢纤维，长度lO～20mm，抗拉强度800MPa。粗骨料：湖北宜昌产页岩圆陶粒，堆积密度为7

5、70Kg／m3，表观密度为1362Kg／m3，陶粒级数为800，筒压强度7．0MPa，颗粒级配为5～lOmm连续级配。细骨料：河砂，表观密度为1570Kg／m3，细度模数为2．5。减水剂和水：聚羧酸型高效减水剂，含固量为20％，减水效率35％；自来水。2．2配合比普通混凝土通常采用绝对体积法进行配合比设计，轻骨料混凝土可采用全计算法[5]。此处将混凝土全计算法与绝对体积法相结合，计算出SFRLAC高强度等级LC60下的配合比如表1所示。裹1SFRLAG配合比单位硷斤／立方米——9——材料研究与应用广东建材2016年第2期2．3试验装置、加载方法及试块本试验

6、立方体抗压强度测试采用：江苏无锡建仪仪器机械有限公司NYI,-2000型压力试验机，增加夹具和垫块后可用于劈拉试验的测定。轴压试验采用深圳市新三思计量技术有限公t可牛产的SHT4106型电液伺服万能试验机，试验加载伞过程采用位移控制，可测得SFR—LAC试块单轴压缩应力一应变伞曲线。试验加载方法参考《普通混凝十力学性能试验方法标准》(GB／T50081—2002)和《纤维混凝十试验方法》(CECS13：2009)。本试验SFRLAC按铡纤维体积率分别为0、1％、2％、3％分为四组，每组配合比均要做100mm×100mm×100mm立方体试块6块、100mm

7、×100mm×300mm棱柱体3块，前者用于测试SFRLAC立方体抗压、劈拉试验，后者用于轴压试验。3SFRLAC试验结果按照CECS13：2009巾所述试验数据处理方法，对同试验同配合比下的二j个离散数据进行处理，得出SFRLAC立方体抗』K强度值、劈拉强度值、轴压强度值、弹性模量火小如表2所，J：，心力一应变曲线如图l所玎i。表2sFRLAG试验测试结果一V一340一、’一2～蕊、．．．。叠7．图1SFRLAC应力一应变曲线4SFRLAC试验结果分析4．1钢纤维体积率对SFRLAC抗压强度的影响从表2可以看⋯，随着VI的提高，各系列材料的抗压强度都有所

8、增加。这是闪为混凝f：中钢纤维的掺入，在混凝士基体内形成了纵横交错