钢纤维对混凝土强度和韧性的影响

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1、第33卷第6期华北水利水电学院学报V01．33No．62012年12月JournalofNorthChinaInstituteofWaterConservancyandHydroelectricPowerDec．2O12文章编号：1002—5634(2012)06—0029—04钢纤维对混凝土强度和韧性的影响赵亮平，高丹盈，朱海堂(郑州大学教育部纤维复合建筑材料与结构工程研究中心，河南郑州450002)摘要：通过对234个钢纤维混凝土试件的力学性能试验，系统研究了钢纤维类型、体积分数、长径比和混凝土基体强度对钢纤维混凝土抗压强度、劈拉强度和弯曲韧性的影响．结果表明：钢

2、纤维对混凝土抗压强度影响不大，但改变了受压破坏时的破坏形态；随钢纤维体积分数增大，混凝土劈拉强度和弯曲韧性显著提高，高强钢丝切断型钢纤维的改善效果最好，长径比越大，改善效果越明显．关键词：钢纤维体积分数；钢纤维类型；钢纤维长径比；强度；弯曲韧性钢纤维加入混凝土中能够延缓混凝土内部微裂150mmx150mm．C20，C40，C60，C704个强度等级缝的扩展，阻滞宏观裂缝的发生和发展，有效提高混混凝土中均掺人体积分数为0．4％和1．0％的D型凝土的抗拉强度和变形能力，改善混凝土的韧性和钢纤维；C30掺人体积分数为0．2％，0．4％，0．5％，延性，避免混凝土结构无征兆的

3、脆性破坏．因此钢纤0．7％，1．0％，1．5％，2．0％，2．5％，3．0％的D型钢维混凝土(SteelFiberReinforcedConcrete，SFRC)越纤维；C50掺人体积分数为0．2％，0．4％，0．5％，来越广泛地应用于工程建设的各个领域．目前，国内O．7％，1．0％，1．5％，2．0％的D型钢纤维．外对SFRC的强度和韧性的研究大多是针对某一个表l钢纤维特征参数表方面，或考虑的因素比较单一，主要侧重于中高掺量钢纤维和中高强度混凝土的研究¨．笔者通过大量试验，系统研究了钢纤维类型、体积分数、长径比和混凝土基体强度对SFRC强度和韧性的影响，并归纳出各因

4、素对SFRC的增强、增韧规律．1试验概况采用32．5(仅用于配制C20混凝土)和42．5普通硅酸盐水泥；粒径0．15—5mm，级配良好的中砂；弯曲韧性试验主要考虑钢纤维类型、体积分数粒径5～20mm，连续级配的碎石；JKH一1型粉状高和长径比的影响，试件尺寸为100mm×100mm×效减水剂，减水率18％～25％；拌合水为普通自来400mm．以C30混凝土为基本组，分别掺入B型、c水．钢纤维共有6种，主要特征参数见表1．型、E型、F型钢纤维，掺人体积分数均为0．4％和试验按C20，C30，C40，C50，C60，C706个强度1．0％两种；掺人D型钢纤维体积分数为0．

5、2％，等级进行配合比设计，基体混凝土配合比见表2．0．4％，0．5％，0．7％，1．0％，1．5％，2．0％，2．5％，抗压和劈拉试验主要考虑混凝土基体强度等级3．0％．比较掺人D型钢纤维不同体积分数下的和钢纤维体积分数的影响，试件尺寸为150mm×SFRC荷载一挠度曲线，研究体积分数对弯曲韧性收稿日期：2012—10—10基金项目：国家自然科学基金项目(51178434)．作者简介：赵亮平(1986一)，男，河南鹤壁人，博士研究生，主要从事纤维混凝土及其结构性能方面的研究．高丹盈(1962一)，男，河南三门峡人，教授，博导，博士，主要从事新型复合材料结构理论及其应用

6、方面的研究日dH／骥辅躲第33卷第6期987654赵3亮2平1，等0：钢纤维对混凝土强度和韧性的影响31著改善混凝土的劈拉强度，在实际工程中可以通过混凝土内部微裂缝稳定扩展成为宏观裂缝，在这一在受拉区掺入钢纤维来改善混凝土抗拉强度．过程中，跨越裂缝的钢纤维通过与混凝土基体的黏日CF30结横贯裂缝传递应力，使SFRC表现出较好的韧性，重．匡l重l2CF5I)钢纤维体积分数越大，这一特征越明显．峰值荷载：后，钢纤维与混凝土基体间界面黏结逐步达到极限，E越来越多的钢纤维被拔出或拉断，随钢纤维体积分数增大，SFRC软化段下降速率逐渐变缓，甚至没有圉．．．匡匡。．1明显的下降段

7、，并呈现出裂而不断的特征．值得注意00．20．40．50．71．01．52．02．53．0的是，图6中钢纤维体积分数为3．0％不如为2．5％钢纤维体积分数／％时的增韧效果，说明钢纤维体积分数过高时，由于钢图4不同钢纤维体积分数下SFRC劈拉强度纤维易结团等影响，其对混凝土韧性的改善作用反2．3劈拉强度与抗压强度的关系而会有所降低．CF20-CF70混凝土的实测抗压强度及其相应40的劈拉强度如图5所示．随混凝土强度等级的提高，30普通混凝土和SFRC的劈拉强度均不断提高，且劈蚤赫挺拉强度与抗压强度有着良好的线性关系．对普通混凝土，二者相关系数R=0．9