二级配骨料钢纤维混凝土断裂性能研究.pdf
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1、2 0 1 0 年 第 8期 (总 第 2 5 0 期 ) Nu mb e r 8 i n 2 O L O ( T o t a l No 2 5 0 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 原材料及辅助物料 M ATERI AI , AND ADM I NI CLE d o i : 1 0 3 9 6 9 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 O 0 8 028 二级配骨料钢纤维混凝土断裂性能研究 石国柱。徐晓勇 ( 安 阳师范学 院 建筑工程学院 ,河南 安 阳 4 5 5 0 0 2 ) 摘要 : 基于水利工程 中对大粒径混凝 土防抗裂增韧 的要求 , 进行了二
2、级配骨料钢纤维混凝土断裂性能试验。分析 了钢纤维体积率( 钢 纤维掺量) 对钢纤维混凝土断裂韧度和断裂能的影响。结果表明: 钢纤维的掺人明显提高了二级配混凝土的断裂性能, 对其有较大的增韧效 果。在此基础上, 提出了钢纤维混凝土断裂韧度和断裂能的计算公式, 并回归分析了钢纤维混凝土断裂韧度和断裂能与劈拉强度的关系式。 关键词 : 钢纤维混凝土 ;断裂韧度 ;断裂能 ;二级配 中图分类号 : T U 5 2 8 0 4 1 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 0 ) 0 8 0 0 8 2 0 2 F r a c t ur e per f or ma
3、nc e s t udy of t he s t e e l f i b er r e i n f or c e d c onc r e t e w it h t wo gr a de a ggr e ga t e S HIGu o - z h u, XU Xi a o - y o n g ( I n s t i t u t e o f Ar c h i t e c t u r e a n dCi v i l E n g i n e e r i n g, An y a n gNo r ma l U n i v e r s i t y , A n y a n g4 5 5 0 0 2, Ch i
4、 n a ) Abs t r a ct: Th e c tum t o u g h ne s s t e s t f o r s t e e l fib e r r e i n for c e d c o n c r e t e wi t h t wo g r a d a t i o n o f a g g r e g a t e h a s b e e n ma d e t o me e t t h e r e q u i r e me n t o fi n c r e a s i n g t o u g h n e s s a n d r e s t r i c t i n g c r a
5、 c k i n h y d r a u l i c e n g i n e e n ng Th i s t h e s i s a l s o di s c u s s e s o n t h e i mp a c t o fs t e e l fib e r v o l u me f r a c t i o n o n the fr a c t u r e t o u g h n e s s and f r a c t u r e e n e r g y o f c o n c r e t e I t i n d i c a t e s t h a t t o mi x s t e e l
6、 f i b e r int o r e i n f o r c e d c o n c r e t e o b v i o u s l y i n c r e a s e s the f r a c t u r e p e r f o rm a n c e of r e i n for c e d c o n c r e t e wi t h tw o gra d a t i o n o f a g gre g a t e On t hi s b a s i s , t h e c a l c ul a t i o n f o rm ula a b o u t t h e f r a c t
7、ur e t o u g h n e s s a nd f r a c tur e e n e r gy o f the s t e e l fi b e r h a s b e e n p r o po s e dAn d the r e l a t i o n b e tw e e n t h e fra c t u r e t o u g h n e s s a n d f r a c tur e e n e r gy an d th e s pl i t t i n g t e n s i l e s t r e n g t h h a s b e e n a l s o an a l
8、 y s e d Keywor ds : s t e e l fib e rrei n f o r c e d c o n c r e t e; fra c t u r et o u g hn e s s ; f r a c t u r e e n e r gy ; tw og r a d e a g gre g a t e 0 引言 近 2 0年来 , 国内外对钢纤维混凝土基本理论的研究 日趋 成熟 , 已制定了有关的规范, 钢纤维混凝土在道路桥梁 、 建筑 、 隧洞衬砌等工程中得到了大量应用 , 取得了良好的效益 】 。 但 是, 钢纤维混凝土在水电水利工程中的研究和应用较晚, 水电 水利
9、工程中混凝土面板堆石坝对地形和地质条件都有较强的 适应能力, 并且施工方便 、 投资省 、 工期短、 运行安全、 抗震性 好, 已得到迅速广泛的应用3 , 但是面板混凝土裂缝防控是面板 堆石坝的技术难题之一【4 】 , 也是一个重要的研究课题S l 。钢纤维 对二级配混凝土抗裂性的提高是有利的旧 , 但国内外相关的研 究较少。本研究基于水利工程对大粒径混凝土防裂增韧的要求, 进行了粗骨料最大粒径为 4 0 i l l n的二级配钢纤维混凝土断裂 性能试验。通过对大粒径钢纤维混凝土断裂性能试验结果的分 析, 讨论了钢纤维体积率( 钢纤维掺量) 对断裂性能的影响, 建 立了钢纤维混凝土断裂韧度和断
10、裂能的计算公式, 并回归分析 了钢纤维混凝土断裂韧度和断裂能与劈拉强度的关系, 为进一 步的深入研究奠定基础。 1 试 验概 况 试验采用 P O 4 2 5 R级水泥 ; 细集料为细度模数为 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 5 2 0 n l l n , 大石 2 0 - 4 0 to n i , 有逊径 , 过筛后使用。 大石与小石比例 为 5 5 :4 5 ; 钢纤维为上海贝卡尔特钢纤维公司生产的端勾型 钢纤维 , 长 6 0 mm, 长径比 8 0 , 弯折度合格 ; 减水剂为 J M I I 型 缓凝高效减水剂 , 减水率为 2 0 2
11、3 6 ; 氧化镁采用外掺法加 人混凝土, 掺量为胶凝材料用量的 3 4 , 水泥中掺加适当含量 Mg O, 是利用它水化产生延缓性来补偿混凝土的收缩, 提高混 凝土的耐久性。 应用实践表明5 7 】 : 混凝土中掺加氧化镁, 对增强 混凝土的断裂韧度、 补偿混凝土 自身体积收缩, 从而避免或减 少由于混凝土自身收缩变形而产生的裂缝, 效果是明显的; 粉煤 灰为I 级粉煤灰。 钢纤维体积率分别为 0 , 0 5 、 0 7 7 、 1 O 和 1 2 5 , 分别对 应试件编号中的 l v, 以比较不同钢纤维掺量对混凝土断裂性能 的影 响。 设计原则: 在保证水灰比不变的前提下, 随钢纤维掺量
12、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 I V的 坍落度分别为 1 9 0 、 5 0 、 3 0 、 1 0 、 0 m m。 断裂试件采用 1 5 0 mmx l 5 0 mmx 7 0 0 n l F t l 的矩形截面梁 , 每组 1 2个试件, 包括 7 d龄期和 2 8 d龄期试件各 6个, 试件总 数共 6 0 个。考虑试件制作误差和试验成果的离散性 , 最终选定 4个离散性较小的试验数据,并将其算术平均值作为该组试件 的最终结果。根据国际材料和结构实验室联合会( R I L E M
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