钢聚丙烯混杂纤维对混凝土抗冲击性的影响.pdf
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1、第 3 1 卷蟮 5期 2 0 1 6年 5月 露炙采矿技 术 Op e n c a s t Mi n i n g T e c h n o l o g y V0 l - 3 1 No 5 Ma lv , 2 0 1 6 D O h 1 0 1 3 2 3 5 c n k i h c m 2 0 1 6 0 5 0 2 3 引用格式: 周放 , 赵文, 张昭 钢聚丙烯混杂纤维对混凝土抗冲击性的影响 J 露天采矿技术, 2 0 1 6 , 3 1 ( 5 ) : 7 9 8 2 钢聚丙烯混杂纤维对混凝土抗冲击性的影响 周放 , 赵文 , 张昭 ( 1 中国煤炭科工集团沈阳设计研究院, 辽宁 沈阳
2、1 1 0 0 1 5 ; 2 东北大学 资源与土木工程学院, 辽宁 沈阳 1 1 0 0 0 4; 3 北方重工集团电控液压设备分公司。 辽宁 沈阳 1 1 0 1 4 1 ) 摘 要: 通过正 交设计进行 了钢, 聚丙烯混杂纤维混凝土的坍 落度和抗冲击强度试验 , 结果表明 : 钢, 聚 丙烯纤维混掺对混凝土的抗冲击强度增强显著 , 体现 了不同弹性模量的纤维在不同层次上 对混凝土的增强作 用,找到了在试验条件下混杂纤维增强混凝土在满足抗冲击强度和工作性的 较 优 组合 配 比。 关键词: 混杂纤维; 聚 丙烯纤维; 钢纤维; 抗冲击性 ; 坍落度 中图分类号: T U 5 2 8 5 7
3、 2 文献标志码: A 文章编号: 1 6 7 19 8 1 6( 2 0 l 6 ) 0 50 0 7 90 4 Effe c t o f s t e e l p o l y p r o p y l e n e h y b r i d fib e r o n t h e c o n c r e t e r e s i s t a n c e t o i mp a c t Z H O U Q i , Z HA O We n , Z HA N G Z h a o ( 1 C h i n a C o a l T e c h n o l o g y a n d E n n e e d n g G r
4、 o u p S h e n y a n g D e s ig nR e s e a r c h I n s t i t u t e , S h e n y a n g 1 1 0 0 1 5 , Chi n a; 2 o fR e s o u r c e a n d C i v i l E n g i n e e r i n g , N o r t h e a s t e r n V n w e n y , S h e n y a n g 1 1 0 0 0 4 ,Chi n a ; 3 N o rt h e rn H e a v y I n d u s t r i e s G r o u
5、p E l e c t r i c C o n t r o l &H y d r a u l ic C o r p o r a t i o n , S hen y a n g 1 1 0 1 4 1 C h i na) Ab s t r a c t :T h e e x p e ri me n t o f s t e e r ,p o l y p r o p y l e n e h y b rid fi b e r mi n f o me d c o n c r e t e du mp a n d r e s i s t a n c e t o i mp a c t i s c a r r i
6、 e d o u t t h r o u g h o r t h o g o n a l d e s i g n T h e r e s u l t s s h o w t h a t h y b ri d fi b e r i s r e ma a b l e f o r res i s t a n c e t O i mp a c t o f c o n c r e t e ,w h i c h r e fl e c ts t h a t d i ffe r e n t e l a s t i c mo d u l u s fi b e r i s d i ff e r e n t for
7、 res i s t a n c e t o i mp a c t of c o n c ret e a t d i ff e ren t p h a s e , a n d t h e o p ti mu m mi x p r o p o r t i o n u n d e r the s p e c i fi c c o n d i t i o n i s f o u n d for h y b r i d fi b e r r e i n f o r c e d c o n c ret e Ke y wo r d s :h y b rid fi b e r ; p o l y p rop
8、 y l e n e fi b e r ; s t e e l fi b e r : res i s t a n c e to i mp a c t ; s l u mp 0 引 言 水泥混凝土作为一种建筑材料已有 1 0 0 多年的 历史 ; 脆性破坏仍然是其存在的主要问题之一, 尤其 是承受拉应力和冲击荷载时, 更是如此 。 纤维在提高 混凝土性能方面扮演着 E t 益重要的角色 ,由于混凝 土凝固后握裹水泥 的高强纤维粘联成为致密的乱 向 分布的网状系统 , 增强 了混凝土的韧性和整体强度, 当混凝土受到冲击荷载时 , 纤维吸收大量的能量 , 有 效地减少 了应力集 中现象 ,从而提高了
9、混凝土的动 载性能,所 以纤维越来越多地用来改善混凝土的脆 性从而提高其力学性能和抗 冲击性能。吴中伟院士 收稿 日期 : 2 0 1 5 1 2 1 0 作者简介: 周放( 1 9 7 8 一 ) , 男,工学硕士, 2 0 0 7年毕业 于东北大学工程力学专业, 主要从事带式输送机方面的设计 和研 究工作 。 认为, 复合化是水泥基材料高性能化的主要途径 , 纤 维增强是核心【 ” 。 混杂纤维增强水泥基复合材料就是将两种或多 种不同性能、 不同尺度的纤维掺人基材中, 使其在不 同尺度和性能上互相补充 、达到取长补短造就高性 能材料的 目的12 1 。 一般而言 , 高弹性模量的纤维增强、
10、 增韧效果好, 但价格较高; 低弹性模量的纤维增强效 果差 , 增韧效果较好且价格便宜 , 可 以通过合理的材 料设计 , 使不 同模量的纤维混杂 , 使其在不同层次和 受荷阶段发挥各 自效应来达到增强混凝土性能的 目 的。正交设计是利用正交表科学地安排与分析多因 素试验的卓有成效的方法 ,也是最常用的试验设计 方法之一。 通过正交试验 , 讨论 2种不同弹性模量的 纤维( 钢 聚丙烯纤维 ) 混掺及其它因素对混凝土的 和易性和抗冲击性能的影响,并找到试验条件下满 7 9 第 3 I卷第 5期 2 0 1 6年 5月 露天采矿技 术 Op e n c a s t Mi n i n g T e
11、c h n o l o g y Vo I 3 1 N O 5 Ma y 2 0 1 6 足动载性能的较优组合配比。 1 试验研究 1 1 原 材料 1 ) 水泥 : 4 2 5普通硅酸盐水泥 ; 2 ) 粉煤灰 :I 级粉煤灰 , 密度为 2 0 5 9 k g m ; 3 ) 细骨料 : 河砂 , 中砂 , 细度模数为 2 6 , 密度为 2 5 6 3 k g m3 ; 4 ) 粗骨料 : 碎石 , 粒径 52 0 m m连续级配 , 密 度为 2 7 3 2 k g m ; 5 ) 减水剂 : 平泉 H F D N混凝土高效减水剂 , 减水 率为 3 0 ; 6 ) 水 : 饮用水。 7
12、 ) 钢纤维 : 鞍山市 昌宏钢纤维厂生产的剪切型 钢纤维 , 形状 为剪切 压痕型 , 直径 0 9 m m, 长度 3 0 mm, 抗拉强度 3 8 0 MP a 。 8 ) 聚丙性纤维 : 常州利尔德通新材料科技有 限 公 司生产的聚丙烯束状单丝纤维 ,截面形状 Y型 , 弹性模 量 3 5 G P a ,密度 为 0 9 1 g c m ,长度 1 9 m m, 当量直径 3 34 8 I x m, 断裂强度 3 0 0 MP a , 断 裂伸长率 1 5 。 1 2正 交试验 设 计 试验选取 聚丙烯纤维 、 钢纤维 、 砂率 、 减水剂和 粉煤灰 5个因素 , 采用 L 1 6 (
13、 4 42 3 ) 正交( 因素与水 平见表 1 ) , 每组 5个试件 , 记录 中剔除最大值 和最 小值 , 取 中间 3个平均值 , 强度等级为 C 3 0 , 水胶 比 统 一 取 0 5 : 1 ) A 聚丙烯纤维掺量 : 文献【 】 认为聚丙烯纤维掺 量为 O 0 5 0 1 ( 体积分数) 时, 混凝土的抗冲击 强度提高幅度最大, 常州利尔德通新材料科技有限公 司推荐抗冲击掺量为 0 61 2 k g m , ,即体积率为 0 0 6 6 0 1 3 2 , 刘卫东4 1 认为聚丙烯纤维掺量超 过 1 2 k g m 。 时, 因纤维不能均匀分散使混凝土的抗 冲击性能开始下降。考
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