混掺纤维对改善活性粉末混凝土弯曲韧性的试验研究

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发布时间：2021-09-17

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混掺纤维对改善活性粉末混凝土弯曲韧性的试验研究
邓宗才，周冬至，Jumbe R．Daud
(北京工业大学城市与工程安全减灾省部共建教育部重点实验室，北京1 00022)
摘要：通过钢纤维与高性能合成纤维混掺以改善活性粉末混凝土的韧性、降低脆性，由弯曲试验测得了荷载～位移曲线，分析
了钢纤维与不同品种、不同掺量合成纤维混掺对改善RPC韧性的效果。试验发现：当钢纤维体积掺量1％或2％与粗聚烯烃纤维
或细聚乙烯醇纤维混掺时，可显著改善RPC的弯曲韧性；首次实现了使RPC变形具有“二次硬化”特征；钢纤维体积掺量为1％，
与粗聚烯烃纤维、细聚乙烯醇纤维混掺时的韧性指标T(5)和T(7)比单掺钢纤维时分别提高49．8％～140％和82．3％～215．6％；从经
济性看，钢纤维掺量为1％与粗聚烯烃或者细聚乙烯醇纤维混掺时，其增韧效果更优；钢纤维掺量为2％时，细聚乙烯醇纤维掺量
不宜高于9 kg／m 。
关键词：活性粉末混凝土；混掺纤维；弯曲韧性；二次硬化
中图分类号： TU528．041 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2014)04—0090—03
Experimental study on the hybrid fiber to improve the flexural toughness of reactive powder concrete
DENG Zongcai，ZHOU Dongzhi，Jumbe R．Daud
(TheKeyLaboratoryofUrban SecurityandDisasterEngineering，MinistryofEducation
Beijing University ofTechnology，Beijing 100022，China)
Abstract： Steel fiber combined with high performance synthetic fibers were used to improving toughness and reduce brittleness of reac—
tive powder concrete(RPC)herein．Load—displacement curves were obtained by the flexural toughness experimenta1．The toughness im—
proving efects of steel fibers combined with synthetic fibers for RPC were researched．From the test results，it is found that：when the vol
ume dosage of steel fiber is 1％ to 2％ and mixed with either macro—polyolefin fiber or micro po1yvinyl alcohol(PVA)fiber，the flex—
ural toughness of RPC can be significantly improved；from the load·-displacement CUIVCS it is observed that deform ation of the RPC speci．-
mens is able to achieve second—hardening characteristics (strain hardening performance)：Comparing to specimens with only 1％ steel
fibers．the toughness index of specimens combined with 1％ steel fibers an d macro—polyolefin fiber or micro—polyvinyl alcohol fiber was in—
creased by about 49．8％ -140％ and 82．3％~215％ respectively．The most economical dosage of steel fibers dosage with the best effect on
thetoughness ofRPC；when steelfiber contentis 2％．thefinePVA fiberdosage shouldnotbemorethan 9kg／m ．
Key w ords： reactive powder concrete；hybrid fibers；flexural toughn ess；secondary hardening
0 引言
活性粉末混凝土(reactive powder concrete，简称RPC)
作为一种新型超高性能水泥基复合材料，自1993年问世以
来，因其自身具有超高强度、高耐久性、体积稳定性和环保
性能㈣，在桥梁 I 程、核工业、超高层建筑等重要工程中得
到应用。由于RPC组分、制备工艺的不同，其强度、变
形能力和耐久性明显不同于普通混凝土和高强混凝土。然
而，未掺纤维的RPC，南于抗压强度极高，脆性比普通混凝
土和高强混凝土更大，RPC结构的延性和抗震性能更差，
在高应力或复杂应力状态下，易发生爆裂式脆性破坏。因此
如何有效降低RPC的脆性是影响RPC工程应用的重要技
术难题。目前学者和工程技术人员采用掺人钢纤维来降低
RPC的脆性，改善变形能力和耗能性能等。研究结果发现，
收稿日期：201 3-10-07
基金项目：国家ff=l然科学基金(51378032)
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钢纤维体积掺量为l％～2％时，RPC梁试件的荷载一位移曲
线出现了下降段，即有变形软化特性，但下降段仍然较陡，
裂缝扩展较快，耗能能力不足[7-9]。本研究基于复合材料力
学，提出了将钢纤维与高性能合成纤维混杂使用，以降低
RPC脆性，探讨了合成纤维品种、掺量对改善RPC弯曲韧
性的效果。试验研究发现钢纤维与一定掺量的粗聚烯烃纤
维或细聚乙烯醇纤维混掺，可以显著降低RPC的脆性，且
首次实现了使RPC变形具有“二次硬化”特征的目标，研究
成果将为进一步研究混杂纤维RPC增韧技术提供参考。
1 试验概况
1．1 试件制备
通过作者前期的研究表明，超细水泥可替代硅粉制备
RPC[1q，本试验用该方法制备RPC，其配合比列于表1。其