鋼纖維規(guī)格及摻量對超高性能混凝土性能影響的研究.pdf

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1、2Q!魚生復(fù)21塑【璺篁!塑塑)江亙建撾廛旦塑童鋼纖維規(guī)格及摻量對超高性能混凝土性能影響的研究■黃爾曼■中國水利水電第八工程局有限公司。湖南長沙410000摘要：本試驗(yàn)研究了直線型、端勾型兩種不同外形及不同規(guī)格的鋼纖維對超高性能混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明：當(dāng)細(xì)纖維摻量2％和粗纖維摻量為2％時(shí)，對UHPC抗彎拉強(qiáng)度增強(qiáng)效果最好。關(guān)鍵詞：UHPC鋼纖維強(qiáng)度超高性能混凝土是一種新型的超高韌性、超高強(qiáng)度的水泥基復(fù)合材料，此混凝土是在傳統(tǒng)混凝土的基礎(chǔ)上通過采用添加高效減水劑、微礦粉以及去除粗骨料等方法提高混凝土的強(qiáng)

2、度，然而，由于混凝土本質(zhì)上是一種復(fù)合材料，很難單從改變復(fù)合材料的配合比或添加外加劑方法來改變其抗拉強(qiáng)度以及抗折強(qiáng)度。因此，超高性能混凝土的抗拉強(qiáng)度一般通過摻人一定量的鋼纖維來增強(qiáng)其抗拉強(qiáng)度及韌性。此前，國內(nèi)外很多學(xué)者做了關(guān)于超高性能混凝土配比的研究[2一_3—14一，文獻(xiàn)一一指出：不同外形鋼纖維中，端鉤型鋼纖維增強(qiáng)增韌效果比直線型以及波紋型好，本文在此基礎(chǔ)上，研究了不同形狀及不同規(guī)格的鋼纖維在單摻及混摻的情況下對超高性髓混凝土增強(qiáng)效果，以期尋找最佳規(guī)格及摻量鋼纖維，從而最大限度提高UHPC的抗拉強(qiáng)度及韌性，并將UHPC在

3、實(shí)際1=程中得到更為廣泛的應(yīng)用。1試驗(yàn)工作1．1原材料(1)水泥：南方水泥P．O．42．5水泥；(2)硅灰：洛陽曼石微硅粉，平均粒徑在80nm，比表面積為22m2／g；(3)石英粉：新沂市宏潤石英硅微粉有限公司所生產(chǎn)的300目石英粉；(4)石英砂：新沂市宏潤石英硅微粉有限公司所生產(chǎn)的30一50目石英砂；(5)減水劑：湖南先鋒建材生產(chǎn)的聚羧酸高效減水劑，含固量45％，減水率大于35％；(6)鋼纖維：定制不同規(guī)格的端鉤型、和直線型鋼纖維，抗拉強(qiáng)度為2000Mpa，長徑比為50—65。規(guī)格a：直線型，長度為13ram，直徑0．

4、2mm；規(guī)格b：直線型，長度為25mm，直徑0．5into；規(guī)格c：端鉤型，長度為13mm，直徑0．2mm；規(guī)格d：端鉤型，長度為25mm，直徑0．5mm兩種，直徑為0．2mm和O．5ram兩種。1．2配合比設(shè)計(jì)本試驗(yàn)只考察鋼纖維對UHPC的影響，故水泥基體采用統(tǒng)一的配合比，鋼纖維摻量及其配合比設(shè)計(jì)如表l：表1UHPC的設(shè)計(jì)配合比編號水泥石英砂石英粉硅灰減水劑纖維a纖維b纖維c纖維d水膠比11．O1．20303O034％O1821．O1．20．3O．30．034％0．18310l2O303O．034％0．1841．01．

5、2O，303O．034％0．185】O203O30032％0186lQ1．2O．30·3O(132％0．187O1．20．3O0329c2％O．181．3試件的制作和養(yǎng)護(hù)根據(jù)表1中設(shè)計(jì)配合比將石英砂、硅灰、水泥、石英粉按順序放人強(qiáng)制式攪拌機(jī)中干拌3分鐘，根據(jù)計(jì)算所得用水量，將減水劑溶入水中然后將其加入攪拌機(jī)中。當(dāng)繼續(xù)攪拌一段時(shí)間(約五分鐘)直至混凝土完全攪拌均勻后，用7L徑為lOmm的鋼篩將鋼纖維均勻的撒入攪拌機(jī)中繼續(xù)攪拌3分鐘。最后將攪拌好的基體裝入100mm×100mmX100mm和100ramx100mm×400r

6、am的試模中澆筑成型，并標(biāo)養(yǎng)24小時(shí)，拆模后放入，90。c的熱水中養(yǎng)護(hù)72小時(shí)=14試驗(yàn)測試方法本文試驗(yàn)包括測試混凝土試塊的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，考慮到試塊的抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)要求較高，且抗彎拉強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度呈正相關(guān)關(guān)系，本試驗(yàn)采用測試試件的抗彎拉強(qiáng)度代替試件的抗拉強(qiáng)度。1。4．1抗壓強(qiáng)度的測試方法根據(jù)GB／T5008l一2002普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)，先將養(yǎng)護(hù)完成的試塊(尺寸為100mm×100mm×100ram)擦凈、磨平。然后置于200t的壓力機(jī)下加荷速度取為0．5Mpa／s，試驗(yàn)采用連續(xù)、均勻加載的方式，記錄下試

7、件最大的破壞荷載。1．4．2抗彎拉強(qiáng)度及抗彎韌性的測試方法根據(jù)CSCEl3—2009彎曲韌性和初裂強(qiáng)度試驗(yàn)方法，先將制作完成的矩形小梁(尺寸為100ram×100ramX400ram)，放置于60t萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)上，根據(jù)上文規(guī)范要求，按照三等分點(diǎn)的加載方式連續(xù)加載，為了得到完整的加載位移曲線，加載控制方式采用位移控制，撓度控制的加荷速度為0．2mm／min。2試驗(yàn)結(jié)果及分析2．1纖維外形及艦椿對UHPc抗壓強(qiáng)度的影響表2為在不同規(guī)格情況下，UHPC的抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果，由表可知，同樣外形的鋼纖維中，端鉤型鋼纖維對抗壓強(qiáng)度增強(qiáng)效

8、果比直線型的好，而不同外形鋼纖維中，規(guī)格較小的微細(xì)鋼纖維(長度為t3mm)對UHPC增強(qiáng)效果比較粗的鋼纖維(長度為25rllm)好?；炷潦軌簳r(shí)處于三向受力狀態(tài)，不同纖維由于其與基體的粘結(jié)作用不同，造成其對內(nèi)部約束作用的不同，使得處于三向受力的混凝土的抗壓強(qiáng)度不同。鋼纖維與UHPC基體間的粘結(jié)力主要有機(jī)械咬合力、摩擦