掺纤维水工大体积混凝土抗裂性能研究

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1、第41卷第24期人民长江Vo1．41，No．242010年12月YangtzeRiverDec．，2010文章编号：1001—4t79(2010)24—0094—04掺纤维水工大体积混凝土抗裂性能研究杨华全，陈霞，董-i(1．长江科学院材料结构所，湖北武汉430010；2．武汉大学土木建筑工程科学院，湖北武汉430072；3．水利部水工程安全与病害防治工程技术研究中心，湖北武汉430010)摘要：为了考察掺纤维对混凝土阻裂、止裂能力的影响规律，分别研究了掺钢纤维和掺聚丙烯纤维水工大体积混凝土的初裂强度、等效抗折强度、弹

2、性模量和弯曲韧性。结果表明：掺聚丙烯纤维将一定程度降低混凝土的初裂强度、抗折强度和弹性模量，有利于小幅提高混凝土的等效抗折强度、承栽能力系数和弯曲韧度值。掺钢纤维有利于显著提高混凝土的初裂强度、抗折强度和等效抗折强度，且弹性模量略有增加，承载能力变化系数和弯曲韧度值大幅增加。总体而言，与掺聚丙烯纤维混凝土相比，掺钢纤维混凝土具有更好的延性和抵抗混凝土开裂的能力。关键词：钢纤维；聚丙烯纤维；断裂性能；弯曲韧性；水工混凝土中图法分类号：TV431文献标志码：A普通混凝土是一种脆性材料，在荷载作用下基体1试验原材料和配合比和

3、界面区裂缝的快速发展和连通，易导致其快速的脆性破坏，严重影响工程可靠性和耐久性。掺入纤维1．1原材料后，利用其桥联作用可有效增强混凝土的强度和韧性，试验采用石门特种水泥厂生产的42．5P．LH低提高混凝土的抗裂性、延性和耐冲击疲劳等性能。热硅酸盐水泥和邹县电厂I级粉煤灰。花岗岩人工砂混凝土中应用较多的有钢纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤细度模数为2．63，花岗岩人工碎石最大粒径150mm。维、尼龙纤维等，最近还有玄武岩纤维、碳纤维、抗裂合钢纤维分别采用RC65／35BN(短径)和RC65／60BN成纤维等。(长径)冷拉型钢纤维

4、，其型号规格见表1。聚丙烯纤钢纤维在混凝土中的乱向分布能有效阻碍混凝土维网和束状单丝纤维性能见表2。外加剂选用JG3缓内部微裂缝的扩展，阻滞宏观裂缝的发生和发展。优凝高效减水剂和DH9引气剂。质的聚丙烯纤维对增强}昆凝土早期抗拉强度，防止早1．2试验配合比期由沉陷、水化热、干缩而产生的内部微裂纹，对减少聚丙烯纤维的掺量为0．9kg／m，钢纤维的掺量表面裂缝和开裂宽度，增强混凝土的防渗性能、抗磨为50kg／m，钢纤维的掺量约为混凝土体积的0．77％。损、抗冲击性能有显著作用。纤维混凝土以往主钢纤维混凝土以钢纤维等体积取代

5、大骨料，配合比其要应用在一些功能特殊的部位，在强度较低、骨料粒径他参数与不掺纤维混凝土配合比一致。水工大体积混较大的大体积水工混凝土中的应用和相关方面的研究凝土配合比及相关性能见表3。进行纤维混凝土弯曲较少。为此，本文考察了钢纤维和聚丙烯纤维两种材韧性试验时，对混凝土进行湿筛，粗骨料最大粒径为料对水工大体积混凝土防裂抗裂能力的影响。40mm收稿日期：2010—09—15基金项目：国家自然科学基金重点项目(50539010)；水利部公益性科研项目(200901066)作者简介：杨华全，男，教授级高级工程师，硕士，主要从事

6、水工建筑材料的研究。E—mail：yanghq@mail．crsri．ca第24期杨华全，等：掺纤维水工大体积混凝土抗裂性能研究95表1钢纤维规格型号有显著提高。掺长钢纤维比掺短钢纤维更能显著提高混凝土的抗折强度、初裂强度及等效抗折强度。初裂型号规格／长径比材质形状镀膜含量／抗拉强度／备注简称强度反映混凝土防止裂缝发生的能力，由此可知，掺钢(mmxmm)(根·kg)(N·mm)纤维相比掺聚丙烯纤维能更好地抵御混凝土开裂。纤维吸水性抗拉强度／熔点／导热性弹性弹模／密度／纤维长度／简称类型MPa℃GPa(kg-m一)mm图

7、1混凝土的初裂强度和抗折强度阿状无560—770160—170低350．9112—51J一1单丝无>500580极低>3．50．9112J一22．2弹性模量弹性模量是在比例极限内施加的应力与瞬时应变1．3试验方法之比，是材料刚性的度量。掺不同纤维混凝土的弹性模量如图2所示。弯曲韧性试验在Instronl346型电液伺服式万能从图2可知，掺纤维对混凝土早期抗拉弹性模量试验机上进行，采用三分点加荷法，支点跨距450mm，影响甚微，抗压弹性模量略有增长；90d弹性模量增最大动荷载100kN，最大静荷载120kN，荷载精度长较

8、快，掺钢纤维混凝土弹性模量高于普通混凝土，但0．005kN，位移传感器精度0．002mm。表3掺纤维水工混凝土配合比及部分性能掺聚丙烯纤维混凝土弹性模量均低于掺钢纤维混凝土。掺入长35，60cm钢纤维，混凝土抗拉弹模和抗压弹模基本相当，掺网状和单束聚丙烯纤维混凝土的抗拉弹模和抗压弹模也基本相当。2结果与讨论9f】2．1断裂力学性能