钢纤维超高强混凝土的收缩变形及开裂研究

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发布时间：2021-09-13

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钢纤维超高强混凝土的收缩变形及开裂研究
林鸿斌，王冲，曾毅娟
(重庆大学材料科学与工程学院，重庆400045)
摘要：超高强混凝土的抗压强度虽然很高，但其致命缺陷是高脆性和高的白收缩变形
，从而极易产生裂缝。通过研究在超高强混凝土
中掺人钢纤维，测试不同基体、不同钢纤维掺量及不同长径比条件下的钢纤维超高强混凝土的收缩变形及开裂规律。试验研究表明：在本
试验条件下，钢纤维长径比大对抑制混凝土收缩有利，长径比小的钢纤维对混凝土的抗裂性有益。微钢纤维掺量在O． 3％～0．9％范围内时，
对超高强混凝土自收缩减小幅度为26．3％~28．8％，对干缩减小幅度为19． 5％～43 7％，掺量O 6％和O．9％的微钢纤维超高强昆凝土干缩比普
通混凝土还小。掺人钢纤维能大幅度减d,N高强混凝土的收缩变形，增强超高强混凝土的早期抗裂性能。
关键词：超高强混凝土；钢纤维；收缩；开裂
中图分类号： TU528．572 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2011)05—0080—04
Research on shrinkage deformation and cracking of very high strength concrete w ith stee1
．fiber
LIN Hong—bin，WANG Chong，ZENG Yiquan
(College ofMaterial Science andEngineering，ChongqingUniversity，Chongqing400045，China)
Abstract： With high compressive strength，very high strength concrete has a fatal defect ofhigh brittleness． which causes concrete cracking cas．
“y，In this study shrinkage deformation and cracking of very high strength concrete mixed with steel fibers were tested under the conditions of different
matrix，amount of steel fiber，and length—diameter ratio of fiber，respectively．The test results show that，in this experiment．the autogenous
shrinkage ofvery high strength concrete was decreased 26．3％~28 8％，and the dr3,shrinkage was reduced 19．5％~43．7％ when O_3％～0．9％ amount
of steel fiber were added The dry shrinkage of very high strength concrete is lower than that of ordinary concrete in case of 0．6％ or O．9％ amount
ofsteel fiber mixed．It is also presented that larger length—diameter ratio ofsteel fiber is benefit to inhibit shrinkage development，but smaller L-D
ratio is favorable to control concrete cracking．
Key w ords： very high strength concrete；steel fiber；shrinkage；cracking
0 引言
现代建筑物或构筑物主要是向超高层、超大跨发展。作为最
主要的建筑结构材料，混凝土在满足越来越高的耐久性要求的同
时，对其强度的要求也越来越高。高强、超高强混凝土已成为近年
来混凝土研究与应用的热点之一。美国西雅图Two Union Square
(1987年)混凝土抗压强度达到138 MP#”，西雅图Pacific First
Centre(1992)混凝土强度l24 MP#”，德国法兰克福Taunustor
Building(1990)混凝土强度达到C105要求[2]，沈阳富林大厦混
凝土实际强度超过100 MPaI ，北京财税大楼工程混凝土强度
达到127 MPa[s。2001年，法国的Dr~me地区建起了一座两跨公
路桥(Bourg L6s Valence)，其28 d强度达175 MPa。强度超过
150 MPa的超高强混凝土已在重庆大学实验室制备成功。
超高强混凝土的抗压强度虽然很高，但其致命缺陷是高脆
性和高的自收缩变形，从而极易产生裂缝。为解决超高强混凝土
的脆性及自收缩变形问题，目前工程中主要采厢钢管复合超高
强混凝土结构形式。除此之外，还可以利用纤维复合，达到对
超高强混凝土的增韧目的。在此情况下，以纤维增韧超高强混
凝土为基础，进而复合以传统的钢筋混凝土结构形式，可以从
收稿日期：2010—11～26
基金项目：重庆自然科学基金计划项目CSTC2008BB4045
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根本上降低超高强混凝土的脆性，使之满足于抗拉、抗弯等结
构形式要求。同时，利用纤维可降低收缩，抑制裂缝的特性，免除
对超高强混凝土耐久性问题的担忧。
正是基于这方面考虑，从钢纤维对超高强混凝土的收缩变
形及开裂的影响方面进行研究。研究不同钢纤维掺量、不同钢纤
维长径比以及不同混凝土基体等各种条件对钢纤维超高强混
凝土的干缩及自收缩的影响，以及如何控制超高强混凝土的裂
缝的产生。
1 原材料、配合比及试验方法
1．1 试验材料
(1)胶凝材料：水泥采用重庆拉法基水泥厂生产的P-O42．5R
级水泥；硅灰为挪威埃肯公司的半聚集态硅微粉；矿渣来自于
重庆钢铁公司的水淬高炉矿渣，在振动磨中磨细2 h使用。
(2)集料：粗集料为歌乐山碎石，试验中将粒径5～10 nun和
粒径l0～20 mill按比例混合使用。细集料采用岳阳产中砂，含泥
量1 4％，细度模数2．8。
(3)高效减水剂：氨基磺酸盐系高效减水剂，密度1．13g／cm3，
含同量3l％。减水剂以胶凝材料总量的质量百分比掺人。