钢纤维规格及掺量对超高性能混凝土性能影响的研究.pdf

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1、2Q!鱼生复21塑【璺篁!塑塑)江亘建挝廛旦塑童钢纤维规格及掺量对超高性能混凝土性能影响的研究■黄尔曼■中国水利水电第八工程局有限公司。湖南长沙410000摘要：本试验研究了直线型、端勾型两种不同外形及不同规格的钢纤维对超高性能混凝土的抗压强度和抗拉强度的影响。结果表明：当细纤维掺量2％和粗纤维掺量为2％时，对UHPC抗弯拉强度增强效果最好。关键词：UHPC钢纤维强度超高性能混凝土是一种新型的超高韧性、超高强度的水泥基复合材料，此混凝土是在传统混凝土的基础上通过采用添加高效减水剂、微矿粉以及去除粗骨料等方法提高混凝土的强

2、度，然而，由于混凝土本质上是一种复合材料，很难单从改变复合材料的配合比或添加外加剂方法来改变其抗拉强度以及抗折强度。因此，超高性能混凝土的抗拉强度一般通过掺人一定量的钢纤维来增强其抗拉强度及韧性。此前，国内外很多学者做了关于超高性能混凝土配比的研究[2一_3—14一，文献一一指出：不同外形钢纤维中，端钩型钢纤维增强增韧效果比直线型以及波纹型好，本文在此基础上，研究了不同形状及不同规格的钢纤维在单掺及混掺的情况下对超高性髓混凝土增强效果，以期寻找最佳规格及掺量钢纤维，从而最大限度提高UHPC的抗拉强度及韧性，并将UHPC在

3、实际1=程中得到更为广泛的应用。1试验工作1．1原材料(1)水泥：南方水泥P．O．42．5水泥；(2)硅灰：洛阳曼石微硅粉，平均粒径在80nm，比表面积为22m2／g；(3)石英粉：新沂市宏润石英硅微粉有限公司所生产的300目石英粉；(4)石英砂：新沂市宏润石英硅微粉有限公司所生产的30一50目石英砂；(5)减水剂：湖南先锋建材生产的聚羧酸高效减水剂，含固量45％，减水率大于35％；(6)钢纤维：定制不同规格的端钩型、和直线型钢纤维，抗拉强度为2000Mpa，长径比为50—65。规格a：直线型，长度为13ram，直径0．

4、2mm；规格b：直线型，长度为25mm，直径0．5into；规格c：端钩型，长度为13mm，直径0．2mm；规格d：端钩型，长度为25mm，直径0．5mm两种，直径为0．2mm和O．5ram两种。1．2配合比设计本试验只考察钢纤维对UHPC的影响，故水泥基体采用统一的配合比，钢纤维掺量及其配合比设计如表l：表1UHPC的设计配合比编号水泥石英砂石英粉硅灰减水剂纤维a纤维b纤维c纤维d水胶比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试件的制作和养护根据表1中设计配合比将石英砂、硅灰、水泥、石英粉按顺序放人强制式搅拌机中干拌3分钟，根据计算所得用水量，将减水剂溶入水中然后将其加入搅拌机中。当继续搅拌一段时间(约五分钟)直至混凝土完全搅拌均匀后，用7L径为lOmm的钢筛将钢纤维均匀的撒入搅拌机中继续搅拌3分钟。最后将搅拌好的基体装入100mm×100mmX100mm和100ramx100mm×400r

6、am的试模中浇筑成型，并标养24小时，拆模后放入，90。c的热水中养护72小时=14试验测试方法本文试验包括测试混凝土试块的抗压强度和抗拉强度，考虑到试块的抗拉强度试验要求较高，且抗弯拉强度与抗拉强度呈正相关关系，本试验采用测试试件的抗弯拉强度代替试件的抗拉强度。1。4．1抗压强度的测试方法根据GB／T5008l一2002普通混凝土力学性能试验方法标准，先将养护完成的试块(尺寸为100mm×100mm×100ram)擦净、磨平。然后置于200t的压力机下加荷速度取为0．5Mpa／s，试验采用连续、均匀加载的方式，记录下试

7、件最大的破坏荷载。1．4．2抗弯拉强度及抗弯韧性的测试方法根据CSCEl3—2009弯曲韧性和初裂强度试验方法，先将制作完成的矩形小梁(尺寸为100ram×100ramX400ram)，放置于60t万能实验机上，根据上文规范要求，按照三等分点的加载方式连续加载，为了得到完整的加载位移曲线，加载控制方式采用位移控制，挠度控制的加荷速度为0．2mm／min。2试验结果及分析2．1纤维外形及舰椿对UHPc抗压强度的影响表2为在不同规格情况下，UHPC的抗压强度试验结果，由表可知，同样外形的钢纤维中，端钩型钢纤维对抗压强度增强效

8、果比直线型的好，而不同外形钢纤维中，规格较小的微细钢纤维(长度为t3mm)对UHPC增强效果比较粗的钢纤维(长度为25rllm)好。混凝土受压时处于三向受力状态，不同纤维由于其与基体的粘结作用不同，造成其对内部约束作用的不同，使得处于三向受力的混凝土的抗压强度不同。钢纤维与UHPC基体间的粘结力主要有机械咬合力、摩擦