钢纤维矿渣混凝土性能试验研究.pdf
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1、屈锋等 : 钢纤维矿渣混凝土性能试验研究 钢 纤维矿渣混凝土性能试验研 究 屈锋 , 程火焰 , 彭德红 ( 1 湖南科技大学土 木m程 学院 湖南湘潭4 1 1 2 0 1 ; 2 义乌m商学院 土木3 - 程系 浙江金华3 2 2 0 0 0) 【 摘要】 研究了掺人钢纤维和磨细矿渣对混凝土性能的影响, 综合分析了钢纤维体积率、 矿渣掺量和水胶 比等因素与混凝土强度的关系。正交试验结果表明, 钢纤维掺量对混凝土劈裂抗拉强度影响显著 , 矿渣也是明显 影响因素, 在合适的水胶 比条件下, 掺入矿渣的钢纤维混凝土和易性 良好, 力学性能比素混凝土有较大提高 , 满足 支护要 求。 【 关键词】
2、 钢纤维混凝土; 磨细矿渣; 增韧 【 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 1 6 8 6 4 ( 2 0 1 0 ) 1 2 0 0 1 1 0 3 EXPERI M ENTAL RES EARCH oN PERFORM ANCE OF S :TEEL FI BER REI NFORCED BLAST FURNACE SLAG CoNCRETE Q U F e n g , C HE N G Hu o y a n , P E N G D e h o n g ( 1 S c h o o l o f C i v i l E n g i n
3、 e e r i n g , H u n a n U n i v o f S c i e n c e a n d T e c h , H u n a n X i a n g t a n 4 1 1 2 0 1 , C h i n a ; 2 S c h o o l o f C i v i l E n g i n e e ri n g , Y i w u I n d u s t r i a l &C o m me r c i a l C o l l e g e , Z h e j i a n g J i n h u a 3 2 2 0 0 0 , C h i n a ) Abs t r a c
4、t : T he e f f e c t o f c o n c r e t e s p r o p e r t i e s we r e r e s e a r c h e d wi t h s t e e l fib e r s a n d g r o u n d g r a n ul a t e d b l a s t f u r na c e s l a g a d d e d Ba s e d o n i t , a c o mp r e h e n s i v e a n a l y s i s o f t h e r e l a t i o n s hi p b e t we e
5、 n t h e s t e e l fi be r v o l u me r a t i o, t h e s l a g c o nt e n t , a n d wa t e r c e me nt r a t i o wi t h c o n e r e t e s t r e ng t h we r e a na l y z e d Mo r e o v e r , t h e r e l a t e d l aw c o ul d be f o u n d b a s e d o n the o rth o g o n a l e x p e r i me n t a l r e
6、s u l t s T he s t e e l fib e r i ns i d e c o nc r e t e h a s s i g ni fic a nt e f f e c t t o the s p l i t t e n s i l e s t r e n g th o f i t , the s a me i s t r u e t o t h e g r o u n d g r a nu l a t e d b l a s t f u r n a c e s l a g W i t h a p pr o p r i a t e wa t e r c e me n t r a
7、 t i o, t he s t e e l fib e r r e i n f o r c e d c o n c r e t e mi x e d s l a g h a s g o o d w o r k a b i l i t y, a n d i t s b e t t e r me c h a n i c a l p r o p e rt i e s t h a n t h e p l a i n c o n c r e t e c a n me e t s u p p o rt r e q u i r e me n t s Ke y wo r ds: s t e e l fib
8、e r r e i n f o r c e d c o n c r e t e; g r o u n d g r a n u l a t e d b l a s t f u rn a c e s l a g; t ou g h e ni n g 0 引言 钢纤维混 凝 土是通 过 在 素混凝 土材料 中掺 加一 定量的钢纤维形成新 型复合 材料体 系 , 从 而提高 混凝 土材料的强度 , 尤其是 劈裂抗 拉强 度 , 增 强变形 能力 , 提高韧性 , 抑制混凝土收缩后塑性裂缝 的产生, 改善 混凝土的抗渗性, 提高混凝土的耐久性 。 , 至今在世 界范围 内多项 工程 中获得 了应 用且
9、取 得 了较 满 意的 效果。 在工程支护 中, 多采 用喷 射混凝 土 , 无 论是 干喷 、 潮喷 还是 湿喷 工艺 , 均要 求支 护材 料 方便施 工 、 经济 可行且支护效果满足要求, 钢纤维混凝土相 比一般的 锚喷支护形式可以发挥较好的作用效果。把磨细矿 渣加入混凝土中制成高性能绿色混凝土, 不仅可以提 高经济效 益 , 还 可 改善 钢 纤 维 混 凝 土拌 合 物 的工 作 性, 提高密实程度 。本文以此为基础 , 研究支护用 钢纤维矿渣混凝土材料性能 , 总结其在各因素影响下 的变化规律, 以推动其在支护工程的进一步应用。 1 钢纤维混凝土的增强增韧机理分析 从复合 材料力
10、学观点来 分 析 , 钢纤 维对混 凝土性 能 的改善 主要 包括 : 一 方 面 , 在 混凝 土 硬化 过 程 中 通过物理 作用 改 善混 凝 土 内部结 构 。微 观 平面 分布 显示 , 钢纤维加入 混凝 土中 , 在 均匀分 散 的情况下 , 钢纤 维 呈现 三维 网络 结构 , 起 到支 撑集料 的作 用 , 阻 止粗 、 细骨料的沉降而产生的离析, 使混凝土的材料 分布 更加 均匀 , 这 可减 小表层 失水 产 生 的收缩 , 减少 甚至完全阻止混凝 土表层裂 纹的产生。 另一方 面 , 钢纤 维 混凝 土 开 始受 力 时 , 主要 是混 凝土基体在承受荷载, 当荷载变大时
11、, 引起混凝土产 生较大的变形 , 钢纤维开始发挥其作用。由于钢纤维 的抗拉强度及弹性模量远大于混凝土, 钢纤维开始承 受混 凝 土 中的拉应 力 , 所施 加荷 载越 大 , 纤 维 阻止混 凝土进一步的变形, 纤维与混凝土问粘结的作用越明 显 。如果粘结 力 太小 , 破 坏时纤 维 会 被拔 出, 则不 能 充分发挥钢纤维的作用。 1 2 低温建筑技术 2 0 1 0年第 l 2期( 总第 1 5 0期 ) 在受力过程 中, 分布在混凝 土 中的钢纤维 能有效 地抑制裂 缝 引 伸 和扩 展 , 缓 和 裂 缝尖 端 应 力集 中程 度 。当钢纤维距离裂纹尖端 越近时 , 靠钢纤 维之间
12、 的桥联作用 和混凝 土 与钢纤 维之 问 的较 强界 面 粘结 作用 , 能控制混凝土裂缝 的发 展 , 提高其抗裂能力 。 这说 明钢纤维混凝土承受荷 载后引起 开裂和 变形 , 但 仍保持有很强的承载能力 , 能在相当长的时间内维持 支护围岩体的稳定, 有利于支护过程 中应对其连续 变形 。 2钢纤维矿渣混凝土试验 2 1 试验材料 ( 1 ) 水泥和矿渣 : 本试验 选用 P O 4 2 5级 湖南 “ 韶峰” 牌水泥; 磨细矿渣为湘钢产高炉矿渣, 在实验 室用球磨机进行粉磨 , 球磨细度为 0 0 8 ra m筛的筛余 量为 1 0 5 , 磨细后的松散容重为 1 1 4 g c m
13、 。其化 学成分见表 1 。 表 1 水 泥和矿渣 的化学成分 ( 2 ) 砂石 : 选用湘江产 中砂 , 细度模数 为 2 6 3 , 含泥量 0 5 。碎 石选用湘潭马家河料石场产碎石 , 粒径范围为 5 2 0 m m, 含泥量 1 。 ( 3 ) 钢纤维: 钢纤维选用江苏“ 纵横” 牌钢纤维。 Z H - 0 6 - 2 5 5 0剪切弯钩型工程纤维, 长度 z = 2 5 m m, 等 效直 径 d :0 5 m m, 长 径 比 Z d =5 0 , 抗 拉 强 度 在 6 2 0 MP a以上 。 ( 4 ) 减水剂 : 选用“ 潭 建” 牌高 效减水剂 和缓凝 减水剂配成复合高
14、效减水剂 , 掺量均 为 1 0 。 2 2 试验设 计 ( 1 ) 试验设计方法 : 本试验采用正交试验方 法 , 利用正交表的均衡分散性和整齐可 比性 , 进行 9 次试验 就可 以达到全面考察 3个水平的 3个 因素影响 的 目的。本试验 中选取钢纤 维体积率 、 矿渣掺 量和水 胶 比三个考察 因素 , 每个因素选 3个水平来进行试验 , 确定选用 L 。 ( 3 ) 正交表来设计试验。 确定好每一个试验组之后 , 运用二次合成法设计 钢纤维矿渣混凝土配合比 , 确定每个配合比下各组 成材料 的用量。 ( 2 ) 试验配合 比: 水泥钢纤 维浆 的水胶 比与基 体混凝土保持 一致 。经
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- 纤维 矿渣 混凝土 性能 试验 研究
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