层布式钢纤维混凝土抗冲击性能试验探究

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1、层布式钢纤维混凝土抗冲击性能试验探究　　摘要：通过对层布式钢纤维混凝土进行抗冲击性能试验，研究了不同层位、不同钢纤维掺量和混凝土集料对混凝土抗冲击性能的影响，试验结果表明，层布式钢纤维对混凝土抗冲击性能有极大的提高作用，并对其增强作用机理进行了探讨。关键词：钢纤维混凝土；自由落锤；抗冲击性能；试验；研究中图分类号：TU528.572文献标识码：A文章编号：混凝土作为一种多孔性的脆性材料,长期以来，在路面混凝土、桥面混凝土等频繁承受动力荷载的结构中，混凝土通常是由于抗冲击性能不足而丧失其使用性能。因此，掌握混凝土的动载性能对设计承受冲击荷载的结构是非常重要的。

2、论文通过对层布式钢纤维混凝土进行抗冲击性能试验，研究了混凝土集料、不同层位、不同钢纤维掺量对混凝土的抗冲击性能的影响，试验结果表明，层布式钢纤维对混凝土抗冲击性能有极大的提高作用。1原材料及试验方法1．1原材料9水泥采用32.5#普通硅酸盐水泥，粗骨料选用粒径为5mm~26.5mm的连续级配卵石，细骨料选用细度模数为2.9的中砂，混凝土配合比见表1。钢纤维采用武汉宝龙恒基材料工程有限责任公司生产的新型钢纤维，技术指标见表2。表1混凝土配合比表2钢纤维技术指标1．2试验方法混凝土材料的抗冲击性能是指在反复冲击荷载的作用下，混凝土材料吸收动能的能力。目前国外混凝

3、土抗冲击试验方法主要有爆炸试验(explosivetest)、却贝摆锤冲击试(Charpypendulumtest)、射弹试验(projectileimpacttest)和落锤冲击试验(drop-weighttest)。由于落锤冲击试验的简便性，得到了美国ACI544委员会(AmericanConcreteInstituteCommittee544)的推荐。我国对钢纤维混凝土的抗冲击性能研究相对较少，没有现成的落锤式冲击试验机。《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》(JTGE30-2005)等有关规范对路面水泥混凝土抗冲击韧性的试验方法和试验流程也没有作出规定

4、。对此，本次试验采用自制自由落锤冲击试验。图1冲击试验装置9自制自由落锤冲击试验装置（如图1）。该方法的试验过程为：制作圆柱体试件，高度h=64mm，直径D=150mm，试件浇筑24h后脱模，放入标准养护室养护28d，实验前4h将试件从养护室取出晾干。将1个4.5kg重的钢锤自457mm的高度自由落下，冲击放置在试件中心的钢球(钢球为传力球，直径64mm，防止落锤直接砸在试件上造成试件局部破坏)，每完成1次冲击即为1个循环。仔细观察试件表面，当试件表面出现第1条裂缝时的冲击次数即为初裂冲击次数N1。然后继续反复进行冲击循环，直至试件被破坏并与试验装置中4块挡

5、板的任意3块接触时(或有一条裂缝大于3mm)，这一冲击次数即为破坏冲击次数N2。每组设6个平行试件。鉴于混凝土材料的变异性和离散性较大，为保证冲击试验得出数据的可靠性，试验采用格拉布斯法对数据进行取舍，即对每组试件冲击次数xi由小到大进行排序，并按式(1)、式(2)计算统计量g：当最小值x1可疑时，则：(1)当最大值xi可疑时，则：(2)式中：为冲击次数的算术平均值；x1为冲击次数的最小值；xi为冲击次数的最大值；S为冲击次数的标准偏差。在显著水平=0.05下，求得可疑值的临界值g0(，n)。若满足式(3)：9(3)则可依值舍去。式中：n为每组试件的试件数。

6、当舍弃后试件数小于3时，则重新成型试件试验。对于有效数值，取它们的平均值作为结果数值。然后计算钢纤维混凝土的抗冲击性能(以冲击功计)。冲击功的计算式为：W=N2mgh(4)式中：W——冲击功，J；N2——破坏冲击次数；m——钢锤质量m=4.5kg；g——重力加速度g=9.8m/s2；h----冲击锤下落高度h=457mm。2钢纤维对混凝土抗冲击性能的影响通过自由落锤冲击试验反复冲击试件直至破坏，测试混凝土吸收动能的能力。为了深入探讨各层钢纤维对混凝土抗冲击性能的影响，制作了以下几组试件，每组六个平行试件（见表3）。表3单层钢纤维混凝土抗冲击试验图2冲击次数与

7、层位的关系图3冲击功与层位的关系从表3和图2、图3中可以得到如下结论：9(1)布置钢纤维层的混凝土比素混凝土的抗冲击性能有了极大的提高，无论是初裂冲击次数还是终裂冲击次数均有了很大的增加。抵抗的冲击功最大提高了6.4倍；在出现初裂缝后吸收功的能力提高了48.3倍。在冲击过程中，钢纤维层能有效地减小混凝土的裂隙程度，增强材料介质连续性，减小冲击波被阻断引起的局部应力集中现象，可以阻碍混凝土裂缝的扩展。混凝土初裂后，高性能的钢纤维使混凝土保持一定整体性，继续吸收冲击功，故钢纤维大大提高了混凝土的抗冲击韧性，另外，层布钢纤维混凝土优良的抗冲击性能还表现为裂而不碎的

8、良好抗裂性。9(2)随着钢纤维层的由下到上的层位变化