钢纤维增强超高性能混凝土研究.pdf

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1、21钢纤维增强超高性能混凝土研究张春阳，江守恒(1．黑龙江省建筑材料工业规划设计研究院。哈尔滨150080；2．黑龙江省寒地建筑科学研究院，哈尔滨150080)【摘要】研究了钢纤维对超高性能混凝土工作性、劈裂抗拉强度和轴心抗拉强度等性能的影响。结果表明：钢纤维长度和复掺比例对混凝土的坍落度具有一定程度的影响；两种钢纤维复掺时，对超高性能混凝土的轴心抗拉强度与劈裂抗拉强度的影响规律类似，均为长纤维与短纤维1：2复掺时的增强效果最好，超短纤维和短纤维复掺次之，超短纤维与长纤维复掺时效果最差，甚至会出现负面影响。【关键词

2、】超高性能混凝土；钢纤维；增强【中图分类号】'1'I5528．58【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2014)07—0021—02随着水泥和混凝土技术的发展及应用范围的不均粒径约为501xm的石英粉，表观密度2600kg／m；聚断扩大，普通混凝土已经不能够完全满足现代建筑结羧酸系高效减水剂，减水率25％；三种长度的钢纤维，构的需求。活性矿物掺合料和高效减水剂的广泛应分别为长度2mm、直径201a,m的超短纤维，长度20mm、用，上世纪8O年代，国内外学者对高性能混凝土研究直径0．3mm的短纤维和长度4

3、0mm、直径0．8mm的长的深度的不断提高，其在工程实践中的应用也被提高纤维。基准混凝土配合比见表1。到新的水平，超高性能混凝土也随之应运而生，并逐钢纤维对混凝土的增强作用具有尺寸效应，不同渐成为水泥基复合材料研究的一个重要发展长度、形状的钢纤维在混凝土中具有不同的作用效方向口，引。果，对新拌混凝土的工作性和硬化后混凝土的性能均超高性能混凝土通常是由直径Imm以下的胶凝有不同程度的影响。长钢纤维在混凝土开裂时主要基质组成的，主要为水泥和矿物细掺料，具有超高的起到桥接作用，但较长的纤维掺入混凝土中易结团，强度和优异的

4、耐久性能】。尽管超高性能混凝土的对混凝土的工作性影响较大；短钢纤维通常能够提高抗压强度能大幅地提升，但由于抗拉性能提高不大，混凝土的韧性、抗拉强度和抗折强度等力学性能，但在一定程度上限制了其应用。超高性能混凝土宏观当短纤维的体积率较大时，在搅拌过程中也容易发生上仍表现为脆性材料，其抗拉强度的提高仍是工程中结团现象，增加拌合难度，对混凝土工作性不利，还可的一个难题。大量研究表明，在掺入纤维可以提高混能使得混凝土结构孔隙率增大，硬化混凝土强度反而凝土的抗拉强度，该方向的研究大都是针对纤维种可能下降；超短钢纤维能克服长钢

5、纤维和短钢纤维在类、长径比、形状以及掺量等对混凝土力学性能的影搅拌时易结团的缺点，因此，可不受掺量的限制；此响方面，而对于将多种性状的纤维掺入混凝土中，其外，其在混凝土中的分布均匀性较好，能阻止平行于协同作用效应方面的研究则少见报道。因此，文中从水泥与骨料界面的原始裂缝的产生和发展，因而对混提高超高性能混凝土抗拉强度的角度出发，在满足工凝土的增韧、抗裂作用更为明显。由于超短纤维可以作性的前提下，研究复掺纤维对混凝土劈裂抗拉强改善混凝土的抗拉强度，用长纤维可以改善混凝土的度、轴心抗拉强度等性能的影响，对超高性能混凝土

6、韧性，而短纤维对微观裂缝和宏观裂缝都能有效地发配合比设计及其增韧等方面具有重要意义。挥作用，所以，采用三种钢纤维，分别以单掺和复掺的1原材料及研究方案方式加入混凝土中，钢纤维总掺量为混凝土体积的4％。表1超高性能混凝土基准配合比2试验结果与分析由于纤维不易分散，搅拌时先将钢纤维、砂、石英粉、硅灰、水泥进行干拌，以使钢纤维均匀的分散到固试验采用P·052．5普通硅酸盐水泥；硅灰，颗粒体组分中，然后再加水进行常规的拌合。为球形，SiO：含量大于90％，平均粒径约为0．1I．zm，表(1)钢纤维对超高性能混凝土工作性的影

7、响。观密度2200k~m；粒径为0。16～0．6mrn的石英砂，平试验结果见表2。低温建筑技术2014年第7期(总第193期)表2不同钢纤维掺加比例时超高性能混凝土的坍落度凝土劈裂抗拉强度呈现先增大后减小的趋势。mm当复掺短纤维和长纤维时，超高性能混凝土的最大劈裂抗拉强度亦出现在长纤维与短纤维之间的比例为1：2时，是所有混凝土中劈拉强度的最大值。长纤维与超短纤维复掺对超高性能混凝土劈裂抗拉强度并没有明显的改善作用，甚至还会起到负面影响，这是由于长纤维掺量越高，越易结团，混凝土的由表2可见，单掺纤维时，纤维长度越大，

8、混凝土孔隙率也越高，而超短纤维的尺寸与长纤维相差较坍落度越大。当短纤维体积一定时，随超短纤维掺量大，二者间相互作用的协调性较差。的增加，混凝土坍落度降低，但均高于单掺短纤维混(3)钢纤维对超高性能混凝土轴心抗拉强度的凝土的坍落度；长纤维体积一定时，随着短纤维或超影响。试验结果见表4。短纤维掺量的增大，混凝土的坍落度降低。这是由于当纤维掺人到混凝土中以后，长纤