较高韧性混杂纤维混凝土弯曲抗拉性能试验研究

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发布时间：2021-09-27

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较高韧性混杂纤维混凝土弯曲抗拉性能试验研究
王海超．刘校源
(山东科技大学土木建筑学院，青岛 266510)
摘要：以试件边缘弯曲拉应变为控制参数．通过正交试验并参照已有研究成果．对不同纤维掺量、粉煤灰用量
及不同水胶比的混杂纤维混凝土进行了优化配合比设计，并对试件进行了弯曲抗拉性能试验研究。结果表明，较高
韧性混杂纤维混凝土可充分利用材料的抗拉强化作用和钢纤维的防锈蚀作用，能在正常使用条件下，有效地限制
混凝土构件的裂缝宽度，最大限度地保证钢筋不遭锈蚀。
关键词：较高韧性混杂纤维混凝土；配合比优化设计：弯曲拉应变
Abstract：Using the bending tension strain of sample edge as the controlling parameter，through the orthogonal
experiment and referring the research resuhs，the optimized mix proportion design is carried out for different content of
fiber，fly ash and different water-binder ratio of hybrid fiber reinforced concrete，and the experiment of bending tension
performance for specimen are researched：The resuhs show that hybrid fiber eonerete with higher toughness could make
fu11 use of tensile and strengthening performance of material as well as corrosion resistance role of steel fiber．Under tlle
norm al working condition，crack widths of concrete components can be availably limited，which make sure the reinforeed
bar away from corrosion utmostly．
Keywor~ ：Hybrid fiber concrete with higher toughness；Optimized mix proportion design；Bending tension strain
中图分类号：TV431+3 文献标识码：A 文章编号：1000—4637(2011)04—46—04
O 前言
高性能混凝土不仅要有良好的强度与工作性
能，还应具有优异的抗裂性能、较好的韧性和较高
的耐腐蚀能力，才能满足不同的工程需要t”。高韧性
纤维混凝土具有优良的品质，但由于其造价较高，
仅适合特殊工程。一般情况下，希望采用较高韧性
的混凝土材料来满足结构工程耐久性要求。研究表
明，若同时提高混凝土的强度和韧性，掺加单一纤
维难以实现。为了从整体上提高混凝土的性能，加
入的纤维也应该是多层次的，即混杂纤维[2]，因此，
混杂纤维混凝土极具发展前景[31。混杂纤维是指采
用不同性能和不同尺度的纤维，如钢纤维和聚乙烯
醇 (polyvinyl alcohol，以下简称 PVA)纤维。大量试验
研究表明 01．钢纤维不但能有效地保护钢筋不遭锈
蚀．还可限制混凝土构件的裂缝宽度；而掺入 PVA
纤维的混凝土具有较高的韧性，能保证构件具有良
好的弯曲韧性。本文旨在通过正交试验，研究适量
掺加钢纤维和 PVA纤维对混凝土使用性能的影响，
并对混凝土配合比进行优化，以得到满足提高开裂
荷载、限制裂缝开展宽度、可应用于腐蚀环境中的
高性能混凝土材料，且尽可能地降低工程成本。
基金项目：清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验
室资助项目(SKLHSE一2010一C一02)。
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1 试验用原材料
水泥：42．5级普通硅酸盐水泥。
砂：石英砂，细度模数 2．65，堆积密度 1500kg／
m 。
，含泥量 1．5％。
钢纤维：钢丝型纤维，长径比为 30，0．6，比重
7．8g／cm 。
PVA纤维：长度 12ram，直径 18 m，熔点 165—
173oC，比重 1．3g／cm 。
粉煤灰：I级复合粉煤灰，烧失量 5．O％。
减水剂：高效减水剂。
2 正交试验设计
采用正交试验设计的方法。参考已有的研究成
果，主要选择钢纤维／PVA纤维、水胶比、粉煤灰作为
正交试验影响因素，所有因素均取 3个水平；选用
IJ9(3 )正交表。根据选定的水胶比，用水量分别为
338kg／m3．371kg／ms,394kg／m 。在混凝土中加入粉煤
灰可减少水泥用量，降低混凝土造价，降低早期混
凝土水化热，并在一定程度上改善混凝土的性能、。
鉴于粉煤灰不同用量对混凝土作用效果的不同，选
用水泥与粉煤灰的三个比值分别为 1．61、1．83、
2．17。为提高混凝土的工作性能，试验中使用了高效
减水剂，根据水胶比的不同，减水剂掺量分别选用
0．26％、0．19％、0．11％三个水平。