塑钢混杂纤维轻骨料混凝土力学性能研究.pdf
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1、2 0 4 四川建筑科学研究 S i c h u a n B u i l d i n g S c i e n c e 第 3 6卷第 4期 2 0 1 0年 8月 塑钢混杂纤维轻骨料混凝土力学性能研究 王起帆 , 李 洁 , 田 强 , 孙鹏程。 ( 1 后勤工程学院军事建筑工程系, 重庆4 0 0 0 4 1 ; 2 重庆大学建筑设计研究院, 重庆4 0 0 0 4 5 ; 3 江苏省交通规划设计院, 江苏 南京2 1 0 0 0 5 ) 摘要: 在轻骨料混凝土中掺入一种新型纤维塑钢纤维( 简称 H P P ) 或其与聚丙烯纤维的混杂, 通过对不同掺量纤维混凝 土的抗压、 抗折、 抗劈拉等试
2、验, 研究了纤维混凝土的力学性能, 分析了纤维的增强、 增韧机理及其混杂效应 , 并在考虑经济性 与性能并重的基础上, 寻找出了合适的纤维掺量。 关键词 : 塑钢纤维 ; 纤维轻骨料混凝土 ; 力学性 能; 韧性 中图分类号: T U 5 2 8 5 7 2 文献标识码: A 文章编号: 1 0 0 8 1 9 3 3 ( 2 0 1 0 ) 0 42 04 0 4 Th e me c h a n i c a l p r o p e r t i e s r e s e a r c h o f HPP fi b e r l i g h t we i g h t a g g r e g a t e
3、 c oncr et e WA N G Q i f a n , L I J i e , T I A N Q i a n g , S U N P e n g c h e n g 3 ( 1 D e p t o f A r c h i t e c t u r eC i v i l E n g i n e e r i n g , L E U , C h o n g q i n g 4 0 0 0 4 1 , C h i n a ; 2 T h e Ar c h i t e c t u r e D e s i g n I n s t i t u t e o f C h o n g q i n g Un
4、 i v e r s i t y, C h o n g q i n g 4 0 0 0 4 5, C h i n a ; 3 N a n j i n g T r a f fi c& P l a n D e s i g n I n s ti t u t e 。 N a n j i n g 2 1 0 0 0 5 , C h i n a ) Ab s t r a c t : HP P fi b e r w h i c h i s n e w t y p e o r HP P P P h y b r i d fi b e r wa s mi x i n g i n t o t h e h g h t
5、 w e i g h t a g g r e g a t e c o n c ret e A s e ri e $o f e x p e 6一 me n t s we r e p e r f o r me d o n t h e fi b e r l i g h t w e i g h t a g g r e g a t e c o n c r e t e w i t h d i ff e r e n t fi b e r v o l u me s Th e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n fi b e r v o l u me a n d c o
6、mp r e s s i v e s t r e n g t h, ben d i n g s t r e n gth, s p a i n g s t r e n g t h i s f o u n d b y t h e e x p e ri me n T h e me c h an i c a l p r o p e r t y , i mp r o v i n g t o u g h n e s s me c h a n i s m a n d the h y b ri d e f f e c t a r e s t u d i e d , an d a l l o w f o r e
7、 c o n o my a n d p r o p e r t i e s , t h i s p a p e r s e l e c t t h e s u i t a b h fib e r v o l u me Ke y wo r d s: HP P fi b e r ; fi b e r fi g h t we i g h t agg r e g a t e c o n c r e t e ; me c h a n i c a l p r o p e r t y ; t o u g h n e s s - 一_ J U 刖 吾 轻骨料混凝土是用多孔轻质骨料 , 如膨胀粘土 陶粒、膨胀珍
8、珠岩等和水泥配制而成的一种轻质混 凝土, 其容重一般比普通混凝土约小2 0 3 0 以 上 , 具有质轻、 保温隔热性能好 、 抗震性能好并且易 于加工等优点, 在高层建筑等领域具有广阔的应用 前景。但轻骨料混凝土的抗剪强度、 抗拉强度, 尤其 是弹性模量 , 要 比普通混凝土小得多 , 脆性较大。 解决这一问题的方法之一 , 是采用纤维来提高混凝 土的抗拉强度和韧性。目前 , 国内外对钢纤维、 聚丙 烯纤维轻骨料混凝土力学性能进行了一系列的研 究 , 但对混杂纤维增强轻骨料混凝土的研究 尚不多 收稿 日期: 2 0 0 8 - 0 5 - 0 9 作者简介: 王起帆( 1 9 7 9一) ,
9、 男 , 河南 南阳人 , 硕 士 , 主要从事 防护 工 程研究 。 E ma i l : q i f a n _wa n g 1 2 6 c o m 见 。此次试验采用 了塑钢纤维与微细聚丙烯的混 杂, 以控制混凝土的微、 宏观裂缝, 取得所期望的效 应。 塑钢纤维( 又称塑料钢筋 , 简称 H P P ) , 是采用 聚丙烯改性高分子聚合物为主要原料, 经过特殊技 术成型工艺生产而成 。它是一种表面粗糙 , 外形轮 廓分明的单丝粗纤维, 直径粗细不同, 纤维长短不 等, 成波浪形状, 抗拉强度高, 弹性模量大, 抗酸碱能 力强 , 并且它有钢筋、 钢纤维的外形 , 具备钢筋 、 钢纤 维
10、的功能, 又有合成纤维的优点。与钢纤维相比, 塑 钢的优点包括 : 能快速分散 , 无腐蚀性 , 适用运送, 重 量轻 , 装卸方便 , 比细合成纤维在混凝土中能够有更 大的掺量 J 。 塑钢纤维是一种应用于建筑工程控制混凝 土裂缝、 提高韧性和冲击性能的高强度纤维 , 可以替 代传统钢筋网、 钢纤维, 能起到防裂和增强作用, 而 建设成本更加经济, 使用操作方便, 并具有广泛应用 2 0 1 0 N o 4 王起帆, 等: 塑钢混杂纤维轻骨料混凝土力学性能研究 2 0 5 前景的混凝土增强新型材料 。 1 试 验概况 1 1 原材料 1 1 1 粗骨料 高强粉煤 灰 陶粒 , 粒 径 51
11、6 m m, 表 观 密度 1 5 1 0 k g m , 筒压强度 8 7 5 MP a 。 1 1 2细骨料 某地 区产江砂 , 细度模数为 2 6, 含泥量 1 5 , 含水率 0 5 。 1 1 3水泥 4 2 5 R普通硅酸盐水泥。 1 1 4 矿物掺合料 矿物掺合料为微 硅粉 , S i O : 含量大于 9 0 , 密 度为 2 2 1 g c m , 比表面积2 0 to n i g 。 表 2 试验 配合比 Ta b l e 2 Ex p e r i m e n c o mp o un d r a tio 1 1 5外加 剂 江苏省建筑科 学研究院研 制开发 的 J M A型
12、 萘系高效减水剂 , 粉态 , 减水率 2 0 以上。 1 1 6 纤 维 强纶牌塑钢纤维和聚丙烯纤维 , 指标见表 1 。 表 1 纤维物理性能指标 Tla b k 1 M a i n p a r a me t e r s o f t he fi b e r s 1 2 试验配合比 为研究纤维对轻骨料混凝土的力学性能方面的 影响, 避开其他因素 的影响 , 选择基准配合 比不变, 改变纤维的掺量和种类 。配合比见表 2 。 1 3试件制作、 养护及其试验方法 塑钢纤维经过特殊处理 , 表面具有亲水性 , 与水 泥基体有 良好的亲和力 , 使用 比较方便 , 可用通常搅 拌设备, 在混凝土正
13、常搅拌时 , 添加塑钢纤维 , 适 当 延长 2 3 m in , 就能在混凝土中分布均匀。纤维在 混凝土中的分散性好 , 纤维不会结团, 无泌水、离析 现象。本试验采用强制式搅拌机进行搅拌 , 试块制 作具体步骤如下: ( 1 ) 按配合比中数据称取各材料, 同时, 使陶粒 预吸水 0 5 h; ( 2 ) 将陶粒倒入搅拌机 中, 加入水泥并且搅拌 3 0 S ; ( 3 ) 倒人砂、 纤维及硅粉等的混合物, 并干拌 1 mi n; ( 4 ) 加入水 , 搅拌 5 m i n ; ( 5 ) 出料成模 , 同时测试坍落度 , 振动成型 ( 振 动台上振动 3 0 4 0 s ) 。 所有混
14、凝 土试块成型后 , 均在室温下放置一昼 夜后拆模。拆模编号后, 立即放入温度为 2 0 2 C, 相对湿度为 9 5 以上的标准养护室中养护。 混凝土抗压 、 抗拉强度和抗折强度测试 , 参照 G B T 5 0 0 8 0 2 0 0 2 规定。其中, 混凝土抗拉强度通过劈 拉试验来测定。 2结果与讨论 2 1 立方体抗压强度 混凝 土的抗压 强度是最基本 的力学性 能指标 , 经常作为基本参数来确定其他力学性能指标, 常用 作设计混凝土结构的最基本参数。 试验每种纤维体积率各做 6个试块 , 分别测试 其 7 d , 2 8 d抗压强度。试块尺寸 为 1 0 0 u n1 0 0 m r
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