龄期和试件尺寸对钢纤维混凝土抗压强度的影响.pdf
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1、2 0 1 1 年第 4期 4月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 C HI NA C 0NC RE T E AND C EME NT P RO DUC T S 2 01 1 N0 4 Ap r i l 龄期和试件尺寸对钢纤维混凝土抗压强度的影响 范 向前 , 胡少伟 , 朱海堂 。 , 李金章 。 ( 1 河海大学力学与材料学院, 南京 2 1 0 0 2 4 ; 2 南京水利科学研究院 , 2 1 0 0 2 9 ; 3 郑 州大学 水利 与环境 学 院 , 4 5 0 0 0 1 ) 摘要 : 测定 了不 同尺寸、 不同钢 纤维体 积率混凝土试件 的各龄 期折后抗压强度 , 并按 照定 义
2、的抗 压强度尺寸 效应计算方法 , 求 出了不 同尺寸试件之 间的抗压强度尺寸效应值 。 结果表明 。 相 同龄期 内, 钢 纤维混凝 土的抗压强度 较普通混凝土有所提 高; 钢纤维混凝土的抗压强度受到龄期、 钢纤维体 积率和试件尺寸的影响 : 不同尺寸混凝 土试 件之 间存在一定的抗压 强度尺寸效应值 关键 词 : 龄 期 ; 试 件 尺 寸 ; 钢 纤 维凝 土 ; 抗 压 强 度 ; 尺 寸 效 应 Ab s t r a c t :T h e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h e x p e r i me n t s a f t e r c o m
3、p r e s s i o n i n e a c h a g e f o r d i f f e r e n t d i me n s i o n a n d d i ff e r e n t s t e e l fi b e r v o l t i me r a t e o f s t e e l fi b e r r e i n f o r c e d c o n c r e t e a r e d e t e r mi n e d Ac c o r d i n g t O t h e d e ft n i fi o n f o r d i me n s i o n c a l c u
4、l a t i o n me t h o d o f c o mp r e s s i v e s t r e n gth t h e s i z e e f f e c t v a l u e s o f c o mp r e s s i v e s t r e n g t h f o r d i ff e r e n t s p e c i me n s a r e o b t a i n e d e r e s u l t s s h o w t h a t i n t h e s a me a g ec o mp r e s s i v e s t r e n gth o f s t
5、e e l fi b e r r e i n f o r c e d c o n c r e t e i s b e t t e r t h a n t h e n o r ma l c o n c r e t e r h e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h of s t e e l fi b e r r e i n f o r c e d c o n c r e t e i s aff e c t e d b y a g e v o l u me r a t e of s t e e l fi b e r a n d s p e c i me n s
6、 i z e T h e c o n c r e t e s a mp l e s wi t h d i f f e r e n t d i me n s i o n e x i s t c e r t a i n s i z e e f f e e t v a l u e s o f c o mp r e s s i v e s t r e n g t h Ke y wor ds: Age ;S p e c i me n s i z e ;S t e e l fibe r r e i n f o r c e d c o n c r e t e ;Co mp r e s s i o n s t
7、 r e ng t h;S i z e e ffe c t 中 图分 类 号 : TU5 2 8 5 7 2 文 献 标 识 码 : A 文章 编 号 : 1 0 0 0 4 6 3 7( 2 0 1 1) 0 4 4 2 0 4 0前言 钢纤维混凝土可将短细 的钢纤维均匀 、 乱 向地 分布于混凝土基体中 在混凝土和骨料间起“ 桥架” 作用 , 使混凝土材料趋 向于各 向同性。钢纤维 的存 在 可 阻碍 混 凝 土 内部 微 裂 缝 的扩 展 并 阻 滞 宏 观 裂 缝的发生和发展 , 从而可使脆性的混凝土材料呈现 出很高的抗裂性和较好的韧性 。这些优异的性能使 得钢纤维混凝 土在工程建设和
8、防护工程中得到 日 益 广泛 的应用 。如何 既充 分利 用钢 纤维混 凝 土的 优 良力学性能又控制工程造价 是钢纤维混凝土应 用领 域 的重要研 究课 题 。本 研究 针对 耐久性 试验 中 混 凝 土抗压 强 度会 随着 试 验龄 期 而 逐渐 变 大 , 从 而 影响试验结果这一现象 , 探讨 了钢纤维混凝土抗压 强度和试验龄期的关系, 同时根据设计的不 同尺寸 钢纤维混凝土试件 , 考察了不 同尺寸试件钢纤维混 凝土之间的抗压尺寸效应值。 1 试验概 况 1 1 原 材料 水泥 : 4 2 5级普通硅酸盐水泥。 基 金 项 目 :国 家 重 大基 础 研 究 前 期研 究 专项 基
9、金 项 目 ( 2 0 0 4 C C A 0 4 1 0 0 ) 、河南省高校科技创 新人才支持计划项 目 ( 2 0 o 8 HAS T I T 0 7) 。 一 42一 粗骨料 : 粒径 5 1 0 mm的碎石 , 级配合格。 细骨料 : 细度模数 2 5的河砂 , 级配合格。 钢纤维 : 扭曲形 I 型纤维, 主要指标见表 1 。 表 1 钢纤维主要参数指标 1 2 试件 尺寸 实验室进行混凝土抗腐蚀性 能试验时 , 由于时 间和腐蚀液浓度的限制 。 进行标准试件试验不仅周 期 长 , 而且相对腐蚀效果不够 明显 , 为了缩短实验 窒腐蚀试验周期 , 并 客观反映腐蚀试验结果 , 除
10、了 提高腐蚀溶液的浓度外 , 可以采用非标准试件代替 标准试件进行腐蚀试验 6 - 7 。鉴于此 。 本研究采用非 标准试件 试件尺寸为 4 0 m mx 4 0 m mx 1 6 0 ram和 7 O m mx 7 0 m mx 2 8 0 m m。为了求出非标准试件与标准试 件试验结果的差别 , 本文选择标准抗压立方体试件 ( 1 o 0 m m 1 0 0 mm 1 0 0 m m)和标准抗 折棱 柱体试 件 ( 1 0 0 m mx 1 0 0 m mx 4 O O m m) 。 1 3 混凝土配合 比 本 实 验 主 要 研 究 钢 纤 维 混 凝 土 抗 压 强 度 和试 学兔兔
11、w w w .x u e t u t u .c o m 范向前 , 胡少伟 , 朱海堂 , 等 龄期和试件尺寸对钢纤维混凝土抗压强度的影响 验 龄期 的关 系 并 与 普 通 混凝 土 试 件 进 行对 比 。钢 纤 维体 积 率 分别 为 0 、 0 5 、 1 0 和 1 5 四种 , 对 应 的 试 件 代 号 为 : F C 3 5 、 F C 3 5 0 5 、 F C 3 5 1 0 、 F C 3 5 一 1 5 。其 中 F C 3 5 1 O表示钢纤维混凝土设计强度等 级为 C F 3 5 , 钢纤维体积率为 1 0 。其它以此类推。 根据 S L 3 5 2 2 0 0 6
12、 水工混凝土试 验规程 和 钢纤 维 混凝 土 设 计 与应 用 中关 于纤 维 混 凝 土 配 合 比设 计 的方法 和 步 骤 。 本试 验混 凝 土 配 合 比设 计 情况见表 2 。 混凝土试件 的制作和养护参考规范【8 J进 行 表 2 混凝 土设 计配合 比 2钢 纤维 混凝 土 抗压 强 度试 验结 果 从 试 件制 作 成 型开 始 计 算 , 每 1 个 月 作 为 一个 试验龄期 , 共 持续 7个月 。 并将 7个月 的试验结果 进行统计分析 。试验龄期内 , 所有尺寸及 配合 比试 件 的抗压强度试验值列于表 3 。 根据表 3试验数据绘 出的不 同尺寸 、 不 同配合
13、 比试 件 抗 压 强 度 随试 验 龄 期 变 化 情 况 见 图 l a 图 1 d 。由图 1可知 在每 个 试验 龄期 未 掺钢 纤 维 的普 通混凝土试件抗压强度始终处 于最小值位置 , 除 了 尺寸为 1 0 0 mm 1 0 0 m m 1 0 0 m m的试件外 , 其余尺寸 试件 的抗压强度 值都远小于掺钢纤维混凝土 的试 件 。对于钢纤维体积率为 0 5 、 1 0 、 1 5 的混凝 土试件 , 尽管 每个钢纤维体积率下 的混凝土抗压强 度值都 出现最小值 和最 大值 的情况 但就整体 而 言 , 钢纤维体积率为 1 O 的试件 其抗压强度值多 数情况下处于最大 ,钢纤维
14、体积率为 0 5 的试件 , 抗压强度值出现最大 的机会很少 。钢纤维体积率为 1 5 的试件 尽管其抗压强度值总体上 出现最大值 的可能性 不大 ,但是在试件尺 寸为 7 0 mmx 7 O m mx 2 8 0 m m 的情况下 , 却始终处于最大值 的位置 , 且在 前 5个 试 验 周 期 中 , 其 绝对 值 比其 他 混凝 土 试 件 大 很多 。纤维体积率为 O 5 的试件和纤维体积率为 1 5 试件 的抗压强度值整体 比较接近 由图 1可见 , 就整个试验龄期而言 , 随着试 验 周期的增加 , 混凝土抗压强度值均呈现不 同程度的 增加。养护龄期为 5个月时 , 不掺 钢纤维
15、的普通混 凝 土 抗 压 强 度 值 增 加 了 2 3 而 钢 纤 维 体 积 率 为 0 5 、 1 0 和 1 5 的 钢 纤 维 混 凝 土 抗 压 强 度 值 分 别增 加 了 2 3 、 2 4 和 1 5 。 由此 可见 , 在试 验 周期 内 , 钢 纤 维 混凝 土 抗 压 强度 随试 验 龄 期 的增 加 幅 度 相 当明显 。这一结果表 明, 龄期相对较长 的混凝土 试验 , 尤其对于耐久性试验 , 为 了确保试验 的准确 性 , 应以抗压强度试验结果为重点考虑因素。 除 l O O m mx 1 0 0 mmx l O 0 mm 标 准 立 方 体 抗 压 试 表 3
16、抗 压 强 度 值 MP a 43 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1 年第 4期 混凝土与水泥制品 总第 1 8 0期 芝 矮 础 罨 鼎 搐 1 2 3 4 5 6 7 养护龄期 月 ( a ) 4 O m m 4 O mm 1 6 0 mm 芝 鳗 皇 憩 l 2 3 4 5 6 7 养护龄期 月 ( b ) 7 0 mmx 7 0 m mx 2 8 0 mm 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 养护龄期, 月 养护龄期, 月 ( c ) 1 0 0 mmx 1 0 0 m mx 1 0 0 m m ( d ) 1 0 0 m
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