掺纤维水工大体积混凝土抗裂性能研究

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发布时间：2021-09-07

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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
和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
后，利用其桥联作用可有效增强混凝土的强度和韧性，
提高混凝土的抗裂性、延性和耐冲击疲劳等性能。
混凝土中应用较多的有钢纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤
维、尼龙纤维等，最近还有玄武岩纤维、碳纤维、抗裂合
成纤维等。
钢纤维在混凝土中的乱向分布能有效阻碍混凝土
内部微裂缝的扩展，阻滞宏观裂缝的发生和发展。优
质的聚丙烯纤维对增强}昆凝土早期抗拉强度，防止早
期由沉陷、水化热、干缩而产生的内部微裂纹，对减少
表面裂缝和开裂宽度，增强混凝土的防渗性能、抗磨
损、抗冲击性能有显著作用。纤维混凝土以往主
要应用在一些功能特殊的部位，在强度较低、骨料粒径
较大的大体积水工混凝土中的应用和相关方面的研究
较少。为此，本文考察了钢纤维和聚丙烯纤维两种材
料对水工大体积混凝土防裂抗裂能力的影响。
1 试验原材料和配合比
1．1 原材料
试验采用石门特种水泥厂生产的42．5 P．LH低
热硅酸盐水泥和邹县电厂I级粉煤灰。花岗岩人工砂
细度模数为2．63，花岗岩人工碎石最大粒径150 mm。
钢纤维分别采用RC65／35BN(短径)和RC65／60BN
(长径)冷拉型钢纤维，其型号规格见表1。聚丙烯纤
维网和束状单丝纤维性能见表2。外加剂选用JG3缓
凝高效减水剂和DH9引气剂。
1．2 试验配合比
聚丙烯纤维的掺量为0．9 kg／m ，钢纤维的掺量
为50 kg／m ，钢纤维的掺量约为混凝土体积的0．77％。
钢纤维混凝土以钢纤维等体积取代大骨料，配合比其
他参数与不掺纤维混凝土配合比一致。水工大体积混
凝土配合比及相关性能见表3。进行纤维混凝土弯曲
韧性试验时，对混凝土进行湿筛，粗骨料最大粒径为
40 mm
收