钢纤维轻骨料混凝土力学性能正交试验研究

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发布时间：2021-09-13

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钢纤维轻骨料混凝土力学性能正交试验研究
牛建刚，李京军，张宗星，朱聪
(1．内蒙古科技大学建筑与土木工程学院，内蒙古包头014010；2．西安建筑科技大学土木工程学院，陕西西安710055)
摘要：在轻骨料混凝土中掺入钢纤维，配制钢纤维轻骨料混凝土。采用四因素、三水平的正交试验设计方法，研究了钢纤维掺
量、粗骨料类型和粉煤灰替代率三种不同试验因素对轻骨料混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和抗冲击性能的影响。研究结果表
明：粉煤灰替代率是影响轻骨料混凝土抗压强度的主要因素；粉煤灰替代率和钢纤维掺量是影响轻骨料混凝土劈裂抗拉强度的
主要因素；钢纤维掺量变化、粗骨料类型和粉煤灰替代率三种因素对轻骨料混凝土抗初裂冲击次数影响不显著；钢纤维掺量变化
是影响轻骨料混凝土抗终裂冲击次数的主要因素。
关键词：轻骨料混凝土；正交试验；钢纤维；粗骨料类型；粉煤灰替代率
中图分类号：TU528．572 文献标志码：A 文章编号：1002—3550(2015)07—0004—03
Orthogonal experimental research on the mechanical properties of steel fiber
reinforced lightweight aggregate concrete
NIUJiangang ，LI Jingjun ，ZHANG Zongxing ，ZHU Cong’
(1．School of Architecture and Civil Engineering，Inner Mongolia University of Science and Technology，Baotou 014010，China；
2．School of Civil Engineering，xiran University of Architecture and Technology，Xi'an 710055，China)
Abstract：W ith the lightweight aggregate concrete reinforced by steel fiber，an orthogonM experimental method of four factors and three
factor levels was conducted to investigate the influence of steel fiber content，coarse aggregate categories and fly ash replacement rate on
the compressive s~ength，splitting tensile sgength and impact resistance of lightweight aggregate concrete．The research results show that
the fly ash replacement rate is the main factor affecting the compressive s~ength of lightweight aggregate concrete．Fly ash replacement
rate and steel fiber content are the main factors affecting the splitting tensile s~ength of lightweight aggregate concrete．Th e three differ—
ent kinds of test factors above—。mentioned had no significan t influence on the initial cracking impact times of lightweight aggregate con--
crete．Steel fiber content is the main factors affecting the final cracking impact times of lightweight aggregate concrete．
Key words：lightweight aggregate concrete；orthogonal experiment；steel fiber；coarse aggregate categories；fly ash replacement rate
0 引言
轻骨料混凝土相对于普通混凝土而言具有轻质高强、
保温隔热效果好、抗震性能优良等优点。但由于轻骨
料混凝土的弹性模量较低，会加速轻骨料混凝土中裂缝的
发展，对轻骨料混凝土结构产生不利影响，限制了其应用
范围。目前的研究表明，纤维加入到混凝土可大幅度提高
混凝土抗裂能力，有效改善混凝土各项力学性能及耐久性
能一。
目前关于将钢纤维掺入到轻骨料混凝土中对于混凝
土的弯折性能、抗冲击性能的显著改善作用形成比较一致
的看法，而对于混凝土的抗压性能及劈裂抗拉性能的改善
作用似乎形成了完全对立的两派观点。目前用于配制轻骨
料混凝土的粗骨料种类越来越多，所生产的轻骨料产量规
模越来越大，在轻骨料筒压强度相似的前提下，不同类别
轻骨料对于所配制轻骨料混凝土的各项力学性能差异性
收稿日期：2014—10—03
基金项目：国家自然科学基金资助项目(51368042)
· 4 ·
的探讨尚不多见。用粉煤灰替代部分水泥可以节约资源，
降低混凝土生产成本，符合绿色可持续发展的要求。
基于此，本课题通过正交试验方法，以钢纤维体积掺
量、粗骨料类别和粉煤灰替代率为正交试验三种因素，每
种因素选择具有代表性的三个水平，从而探究不同因素水
平组合下对轻骨料混凝土基本力学性能的影响，并且找到
对应于每一种试验指标情况下的试验因素水平的最优
组合。
1 正交试验设计
1．1 原材料及配合比
采用包头市蒙西水泥有限责任公司生产的P·O 42．5R
级水泥；采用轻质陶粒(圆球型粉煤灰陶粒、碎石型粉煤灰
陶粒、页岩陶粒)用作粗骨料，粒径分布为5～20 mm，连续
级配；细骨料采用包头本地中砂，含泥量2．1％，堆积密度
1 547 kg／m ；钢纤维采用天津市无极科技发展有限公司生