单向分布钢纤维混凝土的力学性能研究

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发布时间：2021-09-10

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单向分布钢纤维混凝土的力学性能研究
慕儒，林建军，赵全明，李辉
(1．河北工业大学土木工程学院，天津300401；2．河北工业大学信息工程学院，天津300401)
摘要：通过恒定磁场控制混凝土拌合物中的钢纤维方向，制备出单向分布钢纤维混凝土，对其劈裂抗拉、抗压
和抗折等力学性能进行了试验分析。结果表明．与相同掺量的普通钢纤维混凝土相比，单向分布钢纤维混凝土的劈
裂抗拉、抗压和抗折等力学性能均有不同程度的提高，且提高程度随纤维掺量的增加而降低，说明混凝土中纤维掺
量对于纤维的定向效果有着较大影响，从而影响着纤维方向的提高率和混凝土力学性能的提高程度。
关键词：单向钢纤维混凝土；力学性能；纤维掺量；定向效果
Abstract：The direction of steel fibers in concrete can be controlled，and all the steel fibers have the same direction
by using a constant magnetic field．Base on this，the aligned steel fiber reinforced concrete~SFRC)is prepared．The me—
chanical properties including splitting tensile strength，compressive strength and flexural strength of ASFRC are experi·
mentally investigated．The results show that compared to nornlal steel fiber reinforced concrete wjth the same steel fiber
content，the mechanical properties of ASFRC significantly improve，but the improved degree reduce with the increasing of
fiber content．which indicates that the direction of steel fiber is influenced by its content．So the improved degree of me．
chanical properties and direction of steel fibers in concrete are alSO influenced greatly．
Key words：Aligned steel fiber reinforced concretes；Mechanical properties；Fiber content；Effect of orientation
中图分类号：TU528．572 文献标识码：A 文章编号：1000—4637(2014)04—55一O3
0 前言
混凝土属于脆性材料，其抗拉、抗弯、抗冲击以
及韧性等性能较差，为改善这一弱点，可在普通混
凝土中掺人钢纤维，形成钢纤维混凝土。钢纤维能
够有效阻碍混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝
的形成，从而改善混凝土的抗拉和抗弯等性能，使
其具有一定的延性【11。然而，普通钢纤维混凝土中由
于钢纤维的分布杂乱无章。仅有一小部分与拉应力
方向相同的钢纤维充分发挥了增强作用，而大部分
钢纤维则未起到应有的作用。理论研究表明，普通
钢纤维混凝土的纤维方向效应系数为0．4m，相当于
纤维的增强效率仅发挥了40％。甚至有研究显示[31，
当纤维方向与荷载方向垂直时。纤维不仅失去增强
作用，还因为纤维与基体间界面的粘结薄弱。使混
凝土基体的自身强度有所下降。
通过磁场控制混凝土中钢纤维分布方向的方
法制备单向分布钢纤维混凝土，即在钢纤维混凝土
拌合物成型振动时，对拌合物施加匀强磁场，其中
钢纤维磁化形成小型磁体，受到磁场作用发生转
动，方向逐渐趋于一致，硬化后即制备出纤维定向
分布的钢纤维混凝土，文献根据上述原理，制备
基金项目：河北省科技计划项目(12213803)；河北省教育厅
重点基金项目(409703)。
的钢纤维水泥浆中纤维的方向系数可高达0．95以
上。
本文通过试验对不同纤维掺量的普通和单向
分布钢纤维混凝土进行了力学性能分析和比较，以
便系统掌握单向分布钢纤维混凝土的性能，为进一
步研究和应用打下基础。
1 试验概况
1．1 原材料和混凝土配合比
试验选用32．5级水泥；细集料采用天然河砂，
细度模数M=2．5，颗粒级配良好；粗集料采用石灰石
碎石，最大粒径20mm；减水剂选用聚羧酸高性能减
水剂，用量按新拌混凝土的和易性进行调整；钢纤
维采用端钩型钢纤维。纤维长度为25turn，长径比为
50。试验所用混凝土基准配合比见表1。