喷射钢-聚丙烯复合纤维混凝土剪切性能试验研究.pdf
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1、46 2015.18理论与算法 喷射钢 - 聚丙烯复合纤维混凝土剪切性能试验研究 王 乾,倪嵩陟,戴 瑞 (北方工业大学土木工程学院, 北京,100144) 摘要 : 钢纤维或复合纤维喷射混凝土具有优于普通喷射混凝土的抗开裂、 抗冲击和耐疲劳等优点, 被越来越多地应用于土木 工程。 为了研究不同纤维的掺量对混凝土基本力学性能的影响, 本文对两种配方的纤维喷射 (钢纤维、 钢纤维 + 聚丙烯纤维) 混 凝土进行了剪切试验, 并与喷射素混凝土的剪切性能进行对比分析, 最终得出剪切力学性能优异并适用于隧道工程的纤维喷 射混凝土。 关键词 : 混凝土 ; 复合纤维 ; 抗剪强度 中图分类号 : TP
2、文献标识码 :B Experimental research on shear properties of polypropylene composite fiber - spraying steel WangQian,Ni Songzhi,DaiRui (North China University of Civil Engineering,Beijing,100144) Abstract : The steel fiber or composite fiber shotcrete shotcrete has better than ordinary resistance to cracki
3、ng, impact and fatigue resistance, etc., are increasingly used in civil engineering. To study the effect of different fiber content of the basic mechanical properties of concrete, two formulations paper fiber injection (steel fiber, steel fiber + polypropylene fibers) concrete shear test, and with t
4、he injection of plain concrete shear performance comparative analysis, the final results of shear excellent mechanical properties and is suitable for fiber shotcrete tunnel project. Keywords : concrete, composite fiber, shear strength 0 引言 由于复合纤维混凝土材料具有增强和提高抗开裂性的特点, 因此可以提高工程质量, 改善工程结构物的使用环境, 延长使用 寿命
5、 ; 特别是在隧道工程中, 高性能钢纤维喷射混凝土可以替代 钢筋网喷射混凝土, 使施工方便, 减少回弹, 改善施工环境, 并提 高施工质量和施工速度。 近年来, 喷射复合纤维混凝土作为隧道 的一种新的支护方法, 已在部分隧道建设中进行了应用 1-4。 因 此, 开展纤维喷射混凝土基本力学性能的研究, 对其在实际工程 中推广应用具有重要意义。 1 试验设计 本次试验的配合比遵循以下几个原则 : 纤维参量单位体积 比相同原则、 经济性原则、 实用性原则。 其中钢纤维参量为 35kg/ m3, 钢纤维 + 聚丙烯纤维 (34+1kg/m3) 。 本次试验主要研究了素混 凝土、 钢纤维、 钢纤维 +
6、聚丙烯纤维三种喷射混凝土的基本剪切 性能, 并对三种混凝土之间的剪切性能进行对比。 试验工况见表 2-1 所示。 表 2-1 试验工况 类型基准G35GJ35总计 抗剪1113 3 试验材料 胶凝材 : 选用拉法基 P.C42.5 复合水泥 ; 硅粉 : 92U 硅粉 ; 粗骨料 : 采用 510mm 碎石, 级配合理, 紧密堆积密度 1600kg/m3, 表观密度 2713kg/m3 ; 细骨料 : 采用机制砂, 细度模数 2.6, 石粉含量 13.4%, 紧 密堆积密度 1940 kg/m3, 表观密度 2760 kg/m3 ; 钢纤维 : 长度 (251)mm, 直径 (0.550.05
7、)mm, 抗拉强 度大于 1000MPa ; 聚丙烯纤维 : 长度 20mm ; 减水剂 : 聚羧酸减水剂, 减水率 20%。 要求坍落度保持能 47 2015.18理论与算法 力为 2.03.0 小时, 坍落度 2h 损失不超过 80mm, 缓凝时间不能 大于 2.5h ; 速凝剂 : 岩锋 TK-W1 无碱液体速凝剂。 4 试件制作 4.1 配合比 按照强度要求, 确定为 C30 的强度等级, 通过配合比优化试 验, 确定最终的喷射复合纤维混凝土配合比, 见表 4-1。 4.2 喷射混凝土制备流程 本实验段喷射设备采用 ZSP 湿喷机, 第一次投入砂、 石、 钢纤 维、 部分水初拌 30
8、秒, 再加入聚丙烯纤维搅拌 30 秒, 最后加入水 泥、 剩余水、 减水剂搅拌 60 秒。 液体速凝剂通过喷射机在喷嘴处 掺入。 4.3 喷射成型混凝土试件制作方法 在喷射隧道初衬时, 应将模板在隧道中支撑稳定, 受喷面与 水平成 135夹角, 喷射时喷枪应垂直模板, 喷枪与喷射面的距 离保持在 1m 左右, 从上向下逐次喷射。 在喷射完 1 分钟内, 应迅 速使用刮刀将高出模板的混凝土刮去并抹平。 成型的大板在隧道 中自然养护 14d 后进行切割加工, 然后继续在相同环境下养护至 规定龄期, 取出擦干进行试验。 切割加工试件时混凝土应有足够 的强度, 以防止切割加工对试件产生损伤。 试件的数
9、量和尺寸均符合试验规范要求, 切割试件的尺寸精 确至 1mm。 若实测尺寸与公称尺寸之差不大于 1mm, 可按公称尺寸 计算。 试件承压面的不平度应为每 100mm 不大于 0.5mm, 承压面 与相邻面的不垂直度不应大于 10 5 剪切性能试验 5.1 试验方法 抗剪强度的测定, 用双面直接剪切方法。 将试件放入试验装 置中, 使成型时的两个侧面与剪切装置刀口接触, 剪切装置的中 轴线与试验机压力作用线重合, 调整球形铰座, 使接触均匀。 对试件连续、 均匀加载, 加载速度取 0.06 0.1MPa/s。 当试 件临近破坏、 变形速度增快时, 应停止调整试验机油门。 破坏时记 录最大荷载,
10、精确至 0.01MPa。 试验设备采用 YE-200A 型液压式 压力试验机, 最大负荷 200t。 检查试件破坏面, 若不在预定破坏面, 则试验结果无效。 5.2 试验结果及分析 试验结果于表 5-1, 表明复合纤维混凝土比普通混凝土的抗 剪强度提高约 18%。 表 5-1 抗剪强度试验结果 试件类型 破坏荷载 KN 抗剪强度 MPa 平均值 MPa 增长比例 (与 素混凝土比) 普通喷射混凝土 137.776.889 6.2181.000 90.844.542 137.206.860 131.656.583 钢纤维喷射混凝 土 35kg/m3 152.977.649 7.3191.177
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