钢纤维混凝土力学性能试验研究.pdf

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1、第34卷第1期河海大学学报（自然科学版）Vol.34No.12006年1月JournalofHohaiUniversit（yNaturalSciences）Jan.2006钢纤维混凝土力学性能试验研究杨勇，任青文（河海大学土木工程学院，江苏南京210098）摘要：为有效利用钢纤维混凝土，对钢纤维混凝土的抗压强度、抗弯强度、弹性模量和断裂能等进行了试验研究.结果表明：钢纤维混凝土立方体的抗压强度、抗弯强度随着钢纤维掺量的增加而增大；在钢纤维掺量不变的情况下，钢纤维混凝土的抗压弹性模量会随着龄期的增加而提高；钢纤维对混凝土的阻裂作用很明显，而对混凝

2、土起裂的限制作用不明显；在混凝土初凝之前，无论是普通混凝土还是钢纤维混凝土，内部温度的变化规律与外界温度的变化规律不同，并且此阶段混凝土内部应变的变幅很大，普通混凝土应变的变幅要比钢纤维混凝土应变的变幅大得多；在混凝土初凝之后，无论是普通混凝土还是钢纤维混凝土，内部温度的变化规律与外界温度的变化规律相同，并且此阶段混凝土内部应变的变幅很小.关键词：混凝土；钢纤维；力学性能；温度；应变中图分类号：TU528.572文献标识码：A文章编号：1000-198（02006）01-0092-03由于混凝土本身抗拉强度低，混凝土结构在受拉区会出现裂缝.这些

3、裂缝会加速混凝土的碳化，而且混凝土结构的承载力和使用寿命会随着裂缝的扩展而下降.与普通混凝土相比，钢纤维混凝土具有抗拉、抗弯、抗剪强度高的优点，并会显著改善混凝土抗裂性能、韧性、抗冲击性能及耐久性等［1-7］.因此，有关设计单位建议在南水北调一些关键工程的抽水站流道中采用钢纤维混凝土，以提高工程的整体质量.为了保证施工的安全和质量以及钢纤维混凝土的有效利用，笔者对钢纤维混凝土的力学性能进行了试验研究.本文主要介绍和分析试验研究结果.1试验概况试验中所采用的钢纤维为上海贝卡尔特-二钢有限公司生产的型号为RC—80/60—BN的钢丝切断型钢纤维，水

4、泥为南京宁峰水泥厂生产的普通32.5级水泥；骨料最大粒径为20mm；混凝土的配比为水泥423kg/3，黄沙605kg/m3，碎石1176kg/m3，水224kg/m3；水灰比为0.53.m立方体抗压强度计算公式为fcc=P/A（1）式中：fcc———抗压强度；P———破坏荷载；A———试件承压面积.立方体抗弯强度计算公式为f2）（2）t=Pl（/bh式中：ft———抗弯强度；l———支座间距（即跨度），l=3h；b———试件截面宽度；h———试件截面高度.P2-P1L静力抗压弹性模量计算公式为Ec=（3）A△L式中：Ec———静力抗压弹性模量；

5、P2———40%的极限破坏荷载；P1———应力为0.5MPa时的荷载；△L———应力从0.5MPa增加到40%破坏应力时的试件变形值；L———测量变形的标距.［8］1δmax断裂能计算公式为GF=pdδ（4）b（h-a0∫）0式中：GF———断裂能；p———荷载；a0———裂缝深度；δ———试件中线位移；δmax———试件中线最大位移.由式（4）还可导出断裂能随试件中线位移变化的断裂能曲线计算公式1δGFv=∫）pdδ（5）b（h-a00收稿日期：2005-05-24基金项目：国家自然科学基金资助项目（50379005）作者简介：杨勇（1965

6、—），男，江苏徐州人，高级工程师，博士研究生，主要从事水工结构混凝土性能研究.第1期杨勇，等钢纤维混凝土力学性能试验研究932试验结果及分析2.1立方体抗压强度试验试件有不掺钢纤维和钢纤维掺量分别为15kg/m3，30kg/m3，50kg/m34种，试件尺寸为150mm×150mm×150mm，龄期为28d.从试验结果可知，4种试件的混凝土轴心抗压强度分别为24.1MPa，28.3MPa，29.7MPa，30.2MPa.由此可见，提高钢纤维的掺量，可有效地提高混凝土的抗压强度.2.2抗弯强度试验试件有不掺钢纤维和钢纤维掺量分别为15kg/m3，

7、30kg/m3，50kg/m34种，试件尺寸为100mm×100mm×400mm，龄期为28d.从试验结果可知，4种试件的混凝土抗弯强度分别为3.32MPa，3.40MPa，4.07MPa，6.21MPa.由此可见，提高钢纤维的掺量，可有效地提高混凝土的抗弯强度.2.3静力抗压弹性模量试验试件中的钢纤维掺量为30kg/m3，试件尺寸为150mm×150mm×300mm，龄期分别为3d，7d，14d，21d，28d.用电阻应变仪测量变形，电阻应变片的标距为100mm.应变采集系统采用DH3816多通道静态电阻应变仪，数据采集由计算机自动完成.从试

8、验结果可知，当钢纤维掺量为30kg/m3时，对应于3d，7d，14d，21d，28d龄期的抗压弹性模量分别为15.4GPa，18.1GPa，20.8G