抗裂防渗水工混凝土弯曲韧性研究 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 5-~f,]工程 中对 大粒径混凝 土的抗 裂防渗要 求 ，进行 了二级 配骨料 钢 纤维混凝 土弯曲韧性 试验 ，分析 了钢纤 维体积率 (钢纤维掺 量)对钢 纤维混凝 土荷 载一 挠度 曲线 、弯曲韧 度指数 和承 载能 力变化 系数 的影 响。结果表 明 ：钢纤 维对二级 配混凝 土弯曲韧性 有 良好的增强效果 ，钢 纤维最佳体积率为 0．5％ ～1．O％ 。 关 键 词 ：钢纤 维混凝 土；弯曲韧性 ；二级 配 ；大骨料 中图分类号 ：TU528．572 文献标识码 ：A doi：10．3969／j．issn．1000-1379．2010．12．103 混凝土是一种脆性材料，抗裂、变形能力差 ，这些弱点限制 了混凝土优势的充分发挥。当混凝土中掺人钢纤维后，钢纤维 与t昆凝土基体之问的黏结作用 ，将对混凝土基 体 中裂缝 的扩展 和延伸起明显的抑制作用 。钢纤维受力 时脱黏 、拔 出或拉 断消 耗 很大的能量 ，使得混 凝土 破坏 时表现 出 良好 的塑性特 征 ，故 钢纤维混凝 土的开发研究受到 了国内外 的普遍重视 。 钢纤维混凝土在道路、桥梁、建筑等工程中得到了广泛应 用，取得了良好的效益 ，但是在水利水电工程中的研究和 应用较 晚 “J，在 面板堆石坝 方面除了个别小 坝修补 时采 用 过 喷射钢纤维混凝 土外 ，还 没有得 到正 式应 用 ，而 且这 些应 用 基本都 限制粗骨 料最 大粒径 为 20mm。笔 者基于 水利 工程 对 大粒径混凝土 的防裂增韧要求 ，测定粗 骨料最 大粒径为 40mm 的二级配钢纤维混凝土 的弯 曲性能 ，对大粒 径钢纤维 混凝土 弯 曲性能进行 了分析 。 1 试验简介 试验采用 42．5R普通硅酸盐水泥 ；细集料采用细度 模数 为 2．79的机制 砂 ，级配连续 ；粗集 料采用连续级配石灰岩碎石 。小 石为 5～20mm，大石 为 20—40mm，过 筛后使 用。大石 与小石 比例为 11：9；钢 纤维 为端 勾 型钢 纤维 ，长 60mm，长 径 比为 8O，弯折度合格；减水剂为 JM—H型缓凝高效减水剂，减水率 为 20％ ～23．6％ ；MgO采用外掺 法加入混凝 土 ，掺量为胶凝 材 料用量 的 3．4％ ；粉煤 灰为 I级粉煤灰。应用实践表 明 -73，混 凝 土中掺加 Mg0，对增强混 凝土 的断裂 韧度 、补 偿混凝 土 自身 体积 收缩 ，避免或减少 因混 凝土 自身 收缩变 形而产 生 的裂缝 ， 效果 明显。 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 I—V，以比较不同钢纤维掺量对混凝土 的增韧效果 。在保证水灰 比不 变的前提下 ，随钢纤 维掺量 的增 加 ，适当增加单位用水量，使钢纤维混凝土有适宜的工作性能。 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、10mm和 0mm。 表 1 试验配合比 kg／m 按照《钢纤维混凝土试验方法》的规定，钢纤维混凝土弯曲 韧性试件尺寸为 150mm×150nl／n×550mm，试 件按先干拌 后 湿拌 的方 法 ，用强 制式 小 型搅 拌 机拌 合 ，用 振 动台振 实 成 型。 为使 钢纤 维均匀分布 ，先拌 和除 钢纤 维外 的其他 材料 ，再将 钢 纤维均匀撒入 ，全部投人后再拌和均匀。拌和过程中，人工用 钢棒辅 助拌和 ，以避 免 出现钢 纤维结 团现象 。试 验时 ，为增 强 现有普通试验机的刚度，采用 4个具有相同尺寸和刚度的高强 叠簧为刚性辅助架。每个试件在试验前都仔细测量，并计录其 实际尺寸 ，用 IMP35953B数据 自动采集仪采集试验数据 。 2 试验结果及 分析 2．1 荷载一挠度 曲线 不 同钢纤维体 积率下 钢纤 维混 凝土试 件 的荷载一挠 度 曲 线见图 1、图 2。已有研究表明，普通混凝土梁的破坏特征是一 裂即断 ，表现 为较弱 的塑性和较强的脆性 I9J。由图 1、图 2可 以看出 ，钢纤维混凝 土试 件的荷载峰值随钢纤 维体积率 的增大 而增大，荷载一挠度曲线随钢纤

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