粗骨料钢纤维水工混凝土抗折强度试验研究

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发布时间：2021-09-08

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粗骨料钢纤维水工混凝土抗折强度试验研究
石国柱，韩菊红
(1．安阳师范学院建筑工程学院，河南安阳455002；-2．郑州大学水利与环境学院，河南郑州450002)
摘要：进行了二级配骨料钢纤维混凝土的抗折强度试验。结果表明：钢纤维体积率(钢纤维掺量)是影响钢纤维混凝
土抗折强度的重要因素，通过在结构构件的受拉区内掺入适量钢纤维，可以有效改善其抗折性能；对钢纤维外形进行合
理改进，增强钢纤维与基体混凝土之间的锚固力与机械咬合力，可以提高钢纤维混凝土的抗折能力。
关键词：钢纤维混凝土；抗折强度；二级配；大骨料
中图分类号：TV223．4 文献标识码：A doi：10．3969／j．issn．1000—1379．2010．02．064
混凝土是一种脆性材料，抗裂、变形能力差，但在混凝土中
掺入钢纤维以后，混凝土裂缝的扩展和延伸将得到明显改善。
钢纤维混凝土在桥梁、隧洞等工程中得到广泛应用，取得了良
好的效益，但在水利水电工程中的应用较晚。许多钢纤维混凝
土的研究均限制粗骨料最大粒径为20 mm，而有关大粒径混凝
土抗折性能的研究还很少。笔者基于水利工程对大粒径混凝
土的防裂增韧要求，测定了粗骨料最大粒径为40 mm的二级配
钢纤维混凝土的抗折性能。
1 抗折试验
试验材料如下：水泥为42．5R普通硅酸盐水泥；细集料采
用细度模数为2．79的机制砂，级配连续；粗集料为连续级配石
灰岩碎石，小石粒径5～20 mm，大石粒径20～40 mm，有逊径，
过筛后使用，大石与小石比例为11：9；钢纤维为端勾型钢纤
维，长60 mm，长径比为80，弯折度合格；减水剂采用JM一1I型
缓凝高效减水剂，减水率为20％～23．6％；氧化镁采用外掺法，
掺量为胶凝材料用量的3．4％；粉煤灰采用I级粉煤灰。
为比较不同钢纤维掺量对混凝土的增韧效果⋯ ，取钢纤维
体积率分别为0％、0．5％、0．77％、1．0％、1．25％进行试验，对
应试件编号I—V。
试验设计原则：在保证水灰比不变的前提下，随钢纤维掺
量的增大，适当增加单位用水量，使钢纤维混凝土具有适宜的
工作性能。基体混凝土强度等级为C30，试验配合比见表1，试
件I～V的坍落度分别为190、50、30、10、0 mm。
按照《钢纤维混凝土试验方法》的规定 J，钢纤维混凝土
弯曲韧性试件尺寸为150 mm×150 mm×550 mm。为使钢纤维
均匀分布，先拌和除钢纤维外的其他材料，再将钢纤维撒入混
凝土中拌和均匀(人工用钢棒辅助拌和，以避免出现钢纤维结
团现象)。试验时，为增强现有普通试验机的刚度，采用了4个
具有相同尺寸和刚度的高强弹簧作为刚性辅助架(由清华大
学、哈尔滨建筑工程学院、大连理工大学等单位的实践证明，采
用劲性弹簧作为刚性辅助架是可行的)。
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表1 试验配合比 ks／m
2 抗折强度试验结果
图1为钢纤维混凝土试件抗折强度比(即某一钢纤维体积
率或掺量的钢纤维混凝土的抗折强度^ 与基体混凝土试件的
抗折强度的比值)与钢纤维体积率的关系。可以看出：随钢
纤维体积率的增大，抗折强度比随之加大；但当钢纤维体积率
为1．25％时，钢纤维有少量结团现象，钢纤维的均匀分布受到
影响，测试结果的离散性有所增大。
丑
赵
憩
辖
堰
强度比
钢纤维体积率，％
图1 抗折强度与钢纤维体积率(掺量)的关系
对于普通混凝土，当其表面出现裂缝时，混凝土随即发生
无预兆的脆性断裂破坏，其开裂荷载和极限荷载基本接近。而
在钢纤维混凝土初裂后，即混凝土基体出现裂缝后，跨越裂缝
的纤维往往仍能通过界面传递应力，而不像普通混凝土
收稿日期：2009—05-06
基金项目：河南省科技攻关计划项目(0624250028)；安阳师范学院骨干教师资
助计划项目。
作者简介：石国柱(1974一)，男，河南安阳人，讲师，硕士，主要从事建筑材料及
结构性能方面的研究工作。
E-mail：guozhu—
shi@ 126 oom