钢纤维体积率对隧洞混凝土力学性能影响分析.pdf
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1、2 0 1 6 年第 3期 东北水利水电 水利科研 文章编号 1 o 0 2 0 6 2 4 ( 2 o 1 6 ) o 3 一o 0 4 5 一o 3 钢纤维体积率对隧洞混凝土力学性能影响分析 宗兆博 ( 辽宁省水利水 电科学研究院 , 辽宁 沈 阳 1 1 0 0 0 3) 摘 要结合辽宁省内某榆水工程模筑钢纤维混凝土配合比设计的研究,在试验室内采用螺 纹型及超细型两种不同的钢纤维及钢纤维9种不同的体积率分别拌制混凝土进行试验,实测 了混凝土的抗压、抗拉及抗折性能。分析得到了不同的钢纤维及不同钢纤维体积率与混凝土 力学性能的关系, 通过对比分析得至 IL 了经济合理的钢纤维体积率来指导施工
2、。 关键词】钢纤维; 体积率; 力学性能; 隧洞混凝土 中图分类号 T V1 3 5 文献标识码】 A 钢纤维混凝+( S t e e l F i b r e Re i n f o r c e d C o n c r e t e , 简称钢纤维混凝土)是一种新型 的复合建筑材料 , 系将散乱 的短钢纤维均 匀分 布于水泥混凝土 中。 它的分布是不连续 的和随机的 ,但 是有一个共同 的特性规律,即可以不同程度地强化基体力学强 度指标 , 能有效地制约基体内微裂缝的扩展 , 是一 种 有广 阔市场的工程材料。 钢纤 维混凝 土最早 出现于 2 0世 纪初 期 , 我 国 于 2 0世 纪 7 O
3、年代后期开始研 制钢纤维 ,先后在 黑龙江大庆 、 浙江金华、 北京 、 重庆 、 四川 、 上海、 广 东等地的公路路面、 机场跑道、 旧桥加固中进行试 验性的应用, 后推广至土木工程各领域 , 取得了很 大的效果。下文结合大伙房水库输水工程实例, 做 了以下试验研究及分析。 1 工程概 况 辽宁省内某输水工程系自桓仁县的浑江桓仁 水库坝下凤 鸣电站库区 自流无压引水 , 经过 8 5 3 3 k m 的输水隧洞, 至新宾县浑河支流苏子河的穆家 电站下游 , 流入 浑河上的大伙 房水库 , 并经大伙房 水库反调节后 向浑河、太 子河及大辽河地区的抚 顺、 沈阳、 本溪、 辽阳、 鞍山、 营
4、口6 座城市提供工 业和生活用水的一项大型跨流域引水工程。输水 隧洞开挖洞径 8 0 m, 成洞洞径 7 1 6 m, 采用T B M 施工 , 设计 调水流量 为 6 0 m3 s , 多年平 均调水 量 1 8 4 3亿 m 3 。T B M 施工段原设计 的 、 V类 围岩 , 二次模筑混凝土为 C 2 5 钢筋混凝土衬砌 ,考虑使 用承包商采用全面模板台车进行机械化快速衬 砌 , 从而加快施工进度 , 缩短工期 , 掺 加钢纤维 , 并 将混凝土的强度等级调整到 CF 3 0 。 2 模筑钢纤维混凝土配合比 2 1原材料的选择 2 1 1 钢 纤 维 采用辽宁鞍 山昌宏钢纤维厂生产 的
5、螺纹 型和 超细型钢纤维 , 其物理特性见表 1 。 表 1 钢纤维特 性表 项 目 钢纤维类别 螺纹型 超 细型 2 1 2 水泥 水泥选择抚顺水泥股份有限公司生产的浑河 4 5 水利科研 东北水利水电 2 0 1 6 年第 3 期 牌 P 0 4 2 5 。 原材料试验结果满足 G B 1 7 5 1 9 9 9 ( 硅 酸盐水泥、 普通硅酸盐水泥 标准 2 1 3 粉煤灰 采用抚顺热 电厂生产的 I 级灰。试验结果均 符合 G B 1 5 9 6 9 1 之 I级灰的要求。 2 1 4 细骨料 采 用坚硬耐久 的砂料 , 粒 径 0 5 1I l i 1 2 , 细度模 数为 2 8 ,
6、 表观密度为 2 6 8 0 k g m 3 , 试验 结果符合 DL T 5 1 4 4 2 0 0 1 2 , 1 5 粗骨料 采 用粒径为 5 1 0 n q l r l , 1 0 2 0仃 u n两种级配 的 粗骨料。 粗骨料颗粒中, 除针片状含量为 1 7 6 , 略 超出标准值外,其余指标均满足 D L T 5 1 4 4 2 0 0 1 。 2 1 6 水 采用地表水, 试验结果符合J G J 6 3 8 9 。 2 2 模筑钢纤维混凝土配合比 根据 I G l 5 5 2 0 0 0 计算混凝土基准配合比,经过试配调整得出 混凝土成型配合 比见表 2 。 表 2 模筑钢纤 维
7、混凝土配合 比 设计 混凝土配合比 ( k g n 一) 要 求一 丽 j 爵 钢 纤 五 丽 C F 3 0 3 7 8 4 2 1 6 8 8 3 3 9 3 9 一 根据外加剂掺量调整 3 不 同钢纤维体积率对钢纤维混凝土力学 性能的影响 为了了解不同钢纤维体积率对钢纤维混凝土 力学性能的影 响 ,试验室选取钢纤维体 积率分别 为 O , 0 2 5 , 0 5 , 0 7 5 , 1 0 , 1 2 5 , 1 5 , 1 7 5 , 2 0 的混凝土抗压、 抗拉及抗折试验。试验 结果 , 见图 1 - 3 。 6 耋 餐 O 图 l抗折强度、 抗拉强度随钢纤维体 积率变化试验结果(
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