高掺量超短超细钢纤维早强混凝土的强度及弯曲韧性研究.pdf

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1、垫!!垒篁!!塑!叁篁!!!塑!鋈堕壅丝鏖旦堡窒-__JL口同掺量超短超细钢纤维早强混凝土的强度及弯曲韧性研究一张君瑞1，陈作韶1，陈宽标2，颜科2m1．广东清连公路发展有限公司，广东清远511518；2．重庆交通大学土木工程学院。重庆400074摘要：本文考察了高掺量超短超细钢纤维对混凝土抗压强度、抗折强度以及弯曲韧性的影响，得到了强度及弯曲韧性随龄期的变化规律。研究结果表明，即使在水灰比高于素混凝土的情况下，高掺量超短超细钢纤维混凝土的早期和后期抗压、抗折强度都能明显提升，尤其是抗折强度提高更显著。过多增加超短超细

2、钢纤维掺量，会造成纤维混凝土强度的下降，尤其是抗压强度；抗折强度早期会随纤维掺量增加而降低，但后期强度能得到快速增长。超短超细钢纤维混凝土的裂纹扩展过程较缓慢，体现出良好的韧性性质。钢纤维体积掺量从4％增加至6％时，纤维混凝土的1d～3d弯曲韧性可得到提高，但7d～28d弯曲韧性则出现降低。为使超短超细钢纤维混凝土获得最佳的强度和弯曲韧性，存在～个合理的纤维掺量范围。关键词：超短超细钢纤维早强混凝土强度弯曲韧性钢纤维混凝土广泛应用于土木与建筑工程领域，其利用高模量钢纤维的阻裂增韧、增强作用，显著改善了混凝土的各方面力学

3、性能。然而就传统的普通钢纤维混凝土在工程中的应用，仍存在着一些问题：(1)力学性能改善幅度有待提高：传统钢纤维直径较粗，所以掺入量较小，一般达到体积率的2—3％左右时，钢纤维由于结团严重，影响了搅拌工艺因此无法再继续增加其掺量，导致钢纤维混凝土的力学性能有所限制；(2)施工性能有待改善：普通钢纤维的长度(20mm一40ram)偏大，施工和易性差，如果在搅拌的时候钢纤维分布不够均匀，那么会造成混凝土强度局部偏弱。为解决上述问题，有学者提出了使用超短超细钢纤维增强混凝土的思路，通过大幅增加钢纤维的体积掺量，使得钢纤维混凝土

4、在各方面的性能上都有很大的提升[1。]。本文基于纤维早强混凝土在道路工程中的应用需求，研究了高掺量超短超细钢纤维对早强混凝土的抗压强度、抗折强度及弯曲韧性的影响，供工程应用参考。1试件原材料及配合比本文水泥采用拉法基水泥有限公司生产的P．042．5R普通硅酸盐水泥，砂采用中粗砂，碎石为连续级配的石灰石，最大公称粒径31．5mm。早强剂为云南百强牌早强剂(粉剂)，减水剂为FDN萘系高效减水剂(粉剂)，水为普通自来水。钢纤维选用熔抽型超短超细钢纤维，长度为6mm，直径为0．2mm。素混凝土配合比(见表1)。表1素混凝土配合

5、比(k∥m3)水泥水砂大石子小石子减水剂早强剂500185(水灰比0．37)705888222420本文共制作了三组配比混凝土：素混凝土(S组)、体积掺量分别为4％(G4％组)和6％(c6％组)的超短超细钢纤维混凝土。超短超细钢纤维混凝土是在素混凝土配比基础上，掺人超短超细钢纤维，为使得施工性满足要求，其水灰比增加至0．4(高于素混凝土的0．37)。2试件制备及养护超短超细钢纤维混凝土的抗压强度采用的试件尺寸为100mm×100mm×lOOmm，抗折强度及弯曲韧性试验采用的试件尺寸为100mm×100mm×400ram

6、。各试验分别制作共5个龄期试件，每个龄期含3个平行试件。试件成型后在温度为(20±3)℃的条件下覆盖薄膜养护，一天后拆模并编号。3测试及分析方法抗压强度试验在微机控制全自动压力试验机WHY一3000型上进行测试，加载速率为1／min。抗折强度弯拉强度试验在微机控制电子万能试验机E45．205上进行测试，采用三点弯曲加载方式，加载速率为1mm／min，并全程记录荷载一挠度曲线数据，供弯曲韧性分析用。目前国内外对混凝土韧性有多种评价方法，本文弯曲韧性分析采用美国材料与试验协会标准ASTMC1018方法[3]。该方法利用理想

7、弹塑性材料作为韧性的参考标准，用I和R衡量混凝土的韧性和其能量吸收能力。ASTMC1018—98所定义的韧性指标有3个，15、Ilo和120，分别为荷载一挠度(P—W)曲线中38，5．58，10．58所包围面积与8所包围面积之比。对残余强度指标R，ASTMC1018—98引进了两个重要系数，R510和Rlo，20。其中：R5．10=20(110—15)，Rlo．20=10(120一Ilo)。对理想弹塑性材料而言，R=100，低于该值则说明材料具有相对较低的塑性性能，而素混凝土R值趋近于0。4结果_及分析4．1抗压、抗折

8、强度抗压及抗折强度测试结果如柱状图1所示。图1抗压、抗折强度试验结果表明，虽然超短超细钢纤维混凝土的水灰比大于素混凝土，但所测5个龄期试件的抗压强度和抗折强度均较素混凝土有不同程度的提高。从抗压强度看，两种掺量钢纤维混凝土相比较，G4％混凝土的抗压强度明显高于G6％混凝土。不同龄期下G4％组相对于素混凝土(s组)抗压强度提高幅度约