粗骨料钢纤维水工混凝土抗折强度试验研究.pdf
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1、第 3 2卷第 2期 2 0 1 0年 2月 人民黄河 YELL OW RI VER Vo 1 3 2 No 2 F e b , 2 0 1 0 【 水利水 电工程 】 粗骨料钢纤维水工混凝土抗折强度试验研究 石国柱 , 韩菊红 ( 1 安阳师范学院 建筑工程学院, 河南 安阳4 5 5 0 0 2 ; -2 郑州大学 水利与环境学院, 河南 郑州4 5 0 0 0 2 ) 摘要: 进行了二级配骨料钢纤维混凝土的抗折强度试验。结果表明: 钢纤维体积率( 钢纤维掺量) 是影响钢纤维混凝 土抗折强度的重要因素, 通过在结构构件的受拉区内掺入适量钢纤维, 可以有效改善其抗折性能; 对钢纤维外形进行合
2、 理改进 , 增 强钢纤维与基体混凝土之 间的锚 固力与机械咬合 力, 可 以提 高钢 纤维混凝土的抗折能力。 关键词 :钢 纤维混凝土 ;抗折强度 ;二级 配;大骨料 中图分 类号 :T V 2 2 3 4 文献标识码 : A d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 01 3 7 9 2 0 1 0 0 2 0 6 4 混凝 土是一种脆性材料 , 抗裂 、 变形能力差 , 但在混凝 土中 掺入钢纤维以后, 混凝土裂缝的扩展和延伸将得到明显改善。 钢纤 维混凝土在桥梁 、 隧洞 等工程 中得 到广泛应 用 , 取 得 了良 好的效益 , 但在水利水电工程中的应用
3、较晚。许多钢纤维混凝 土的研究均限制粗骨料最大粒径为 2 0 m m, 而有关大粒径混凝 土抗折性能 的研究还很 少 。笔者 基于水 利工程 对大粒 径混凝 土的防裂增韧要求, 测定了粗骨料最大粒径为4 0 m m的二级配 钢纤维混凝土的抗折性能。 1 抗折试验 试验材料如下 : 水泥为 4 2 5 R普 通硅酸 盐水 泥; 细集 料采 用细度模数为 2 7 9的机制砂 , 级配连续 ; 粗集料为连续 级配石 灰岩碎石 , 小石粒径 5 2 0 mm, 大石粒径 2 0 4 0 m m, 有逊径 , 过筛后使用, 大石与小石比例为 1 1: 9 ; 钢纤维为端勾型钢纤 维, 长6 0 m m,
4、 长径比为 8 0 , 弯折度合格; 减水剂采用 J M一1 I 型 缓凝高效减水剂, 减水率为 2 0 2 3 6 ; 氧化镁采用外掺法 , 掺量为胶凝材料用量的3 4 ; 粉煤灰采用 I 级粉煤灰。 为比较不同钢纤维掺量对混凝土的增韧效果, 取钢纤维 体积率分别为 0 、 0 5 、 0 7 7 、 1 0 、 1 2 5 进行试验, 对 应试件编号 IV。 试验设计原则: 在保证水灰比不变的前提下, 随钢纤维掺 量的增大, 适当增加单位用水量, 使钢纤维混凝土具有适宜的 工作性能 。基体混凝 土强度等级为 C 3 0 , 试验配合 比见 表 1 , 试 件 IV的坍落度分别为 1 9 0
5、 、 5 0 、 3 0 、 1 0 、 0 mm。 按照 钢纤维混凝土试验方法 的规定 J , 钢纤维混凝土 弯曲韧性试件尺寸为 1 5 0 m m1 5 0 m m 5 5 0 mm。为使钢纤维 均匀分布, 先拌和除钢纤维外的其他材料, 再将钢纤维撒入混 凝土中拌和均匀( 人工用钢棒辅助拌和, 以避免出现钢纤维结 团现象) 。试验时, 为增强现有普通试验机的刚度, 采用了4个 具有相同尺寸和刚度的高强弹簧作为刚性辅助架( 由清华大 学 、 哈尔滨建筑工程学 院、 大连理工大学等单位 的实践 证明 , 采 用劲性弹簧作为刚性辅助架是可行的) 。 】 3 8 表 1 试验配合比 k s m 2
6、 抗折强度试验结果 图 1 为钢纤维混凝 土试件抗折强度 比( 即某一 钢纤 维体积 率或掺量的钢纤维混凝土的抗折强度 与基体混凝土试件的 抗折强度 的比值) 与钢纤维体积率的关系。可以看出: 随钢 纤维体积率的增大, 抗折强度 比随之加大; 但 当钢纤维体积率 为 1 2 5 时, 钢纤维有少量结团现象, 钢纤维的均匀分布受到 影响, 测试结果的离散性有所增大。 丑 赵 憩 辖 堰 强度 比 钢纤维体积率 , 图 1 抗折强度 与钢纤维体积率 ( 掺量) 的关系 对于普通混凝土, 当其表面出现裂缝时, 混凝土随即发生 无预兆的脆性断裂破坏 , 其开裂荷载和极限荷载基本接 近。而 在钢纤维混凝
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