二级配骨料钢纤维混凝土断裂性能研究

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发布时间：2021-09-11

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二级配骨料钢纤维混凝土断裂性能研究
石国柱。徐晓勇
(安阳师范学院建筑工程学院，河南安阳455002)
摘要：基于水利工程中对大粒径混凝土防抗裂增韧的要求，进行了二级配骨料钢纤维混凝土断裂性能试验。分析了钢纤维体积率(钢
纤维掺量)对钢纤维混凝土断裂韧度和断裂能的影响。结果表明：钢纤维的掺人明显提高了二级配混凝土的断裂性能，对其有较大的增韧效
果。在此基础上，提出了钢纤维混凝土断裂韧度和断裂能的计算公式，并回归分析了钢纤维混凝土断裂韧度和断裂能与劈拉强度的关系式。
关键词：钢纤维混凝土；断裂韧度；断裂能；二级配
中图分类号： TU528．041 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2010)08—0082—02
Fracture performance study of the steel fiber reinforced concrete w ith two grade aggregate
SHIGuo-zhu，XUXiao-yong
(Institute ofArchitecture andCivilEngineering，AnyangNormalUniversity，Anyang455002，China)
Abstract： The~ ctum toughness test for steel fiber reinforced concrete with two gradation ofaggregate has been made to meet the requirement
ofincreasing toughness and restricting crack in hydraulic engineenng．This thesis also discusses on the impact ofsteel fiber volume fraction on the
fracture toughness and fracture energy of concrete．It indicates that to mix steel fiber into reinforced concrete obviously increases the fracture per—
form ance of reinforced concrete with tw o gradation of aggregate．On this basis，the calculation form ula about the fracture toughness and fracture
energy of the steel fiber has been proposed．And the relation betw een the fracture toughness and fracture energy and the splitting tensile strength
has been also an alysed．
Keywords： steelfiberreinforced concrete；fracturetoughn ess；fracture energy ；tw ograde aggregate
0 引言
近20年来，国内外对钢纤维混凝土基本理论的研究日趋
成熟，已制定了有关的规范，钢纤维混凝土在道路桥梁、建筑、
隧洞衬砌等工程中得到了大量应用，取得了良好的效益】。但
是，钢纤维混凝土在水电水利工程中的研究和应用较晚，水电
水利工程中混凝土面板堆石坝对地形和地质条件都有较强的
适应能力，并且施工方便、投资省、工期短、运行安全、抗震性
好，已得到迅速广泛的应用／3／，但是面板混凝土裂缝防控是面板
堆石坝的技术难题之一【4】，也是一个重要的研究课题[Sl。钢纤维
对二级配混凝土抗裂性的提高是有利的旧，但国内外相关的研
究较少。本研究基于水利工程对大粒径混凝土防裂增韧的要求，
进行了粗骨料最大粒径为40 i／lln的二级配钢纤维混凝土断裂
性能试验。通过对大粒径钢纤维混凝土断裂性能试验结果的分
析，讨论了钢纤维体积率(钢纤维掺量)对断裂性能的影响，建
立了钢纤维混凝土断裂韧度和断裂能的计算公式，并回归分析
了钢纤维混凝土断裂韧度和断裂能与劈拉强度的关系，为进一
步的深入研究奠定基础。
1 试验概况
试验采用P·O 42．5R级水泥；细集料为细度模数为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5～
20 nlln，大石20-40 toni，有逊径，过筛后使用。大石与小石比例
为55％：45％；钢纤维为上海贝卡尔特钢纤维公司生产的端勾型
钢纤维，长60 mm，长径比80，弯折度合格；减水剂为JM．II型
缓凝高效减水剂，减水率为20％~23．6％；氧化镁采用外掺法加
人混凝土，掺量为胶凝材料用量的3．4％，水泥中掺加适当含量
MgO，是利用它水化产生延缓性来补偿混凝土的收缩，提高混
凝土的耐久性。应用实践表明[5'7】：混凝土中掺加氧化镁，对增强
混凝土的断裂韧度、补偿混凝土自身体积收缩，从而避免或减
少由于混凝土自身收缩变形而产生的裂缝，效果是明显的；粉煤
灰为I级粉煤灰。
钢纤维体积率分别为0,0．5％、0．77％、1．O％和1．25％，分别对
应试件编号中的l~v，以比较不同钢纤维掺量对混凝土断裂性能
的影响。
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。
断裂试件采用150 mmxl50 mmx700 n'lFtl的矩形截面梁，
每组12个试件，包括7 d龄期和28 d龄期试件各6个，试件总
数共60个。考虑试件制作误差和试验成果的离散性，最终选定
4个离散性较小的试验数据，并将其算术平均值作为该组试件
的最终结果。根据国际材料和结构实验室联合会(RILEM)试验