钢纤维自密实混凝土抗压强度估值模型.pdf

2 0 1 2 年 第 8 期 (总 第 2 7 4 期 ) Nu mb e r 8 i n 2 0 1 2 ( T o t a l No 2 7 4 ) 混 凝 土 Co nc r e t e 原材 料及辅助物料 M AT ERI AI ， AND ADM I NI CLE d o i ： 1 0 3 9 6 9 0 i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 2 0 8 0 2 9 钢纤维 自密实混凝土抗压强度估值模型 刘思国 ， 。刘军其 z 。姜恒志 。 ，丁一宁 ( 1 中交天津港湾工程研究院有限公司，天津 3 0 0 2 2 2 ；2 中交一航局 第一工程有限公司，天津 3 0 0 4 5 6 ； 3 国家海洋环境监测中心 ， 辽宁 大连 1 1 6 0 2 3 ；4 大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁 大连 1 1 6 0 2 4 ) 摘要： 进行钢纤维 自 密实混凝土构件设计时通常需要用到抗压强度指标 ， 但是 目 前预测钢纤维自密实混凝土抗压强度的公式很少。 定义了 钢纤维有效 增强因子， 并对试验数据回 归分析， 提出一个预测钢纤维自 密实混凝土2 8 d 抗压 强度的 模型。 使用模型计算了 文献中 钢纤维 自密实混凝土的抗压强度 ， 并 与实测数据 比对 ， 结果表 明预测强度与实测强度符合的很好 。 关键词： 钢纤维；自密实混凝土； 钢纤维有效增强因子；抗压强度估值模型 中图分类号 ： T U5 2 8 0 4 1 文献标志码 ： A 文章编 号： 1 0 0 2 3 5 5 O ( 2 O l 2 ) O 8 0 0 9 7 0 3 Com pr es s i v e s t r e ngt h pr e di c t i on mode l o f s t ee l f i ber r e i n f or c e d s elf -c ompa c t i ng c onc r e t e LI U S i - g u o ， L I U t u n q i 2 , J I ANG Hc n g - z h i 3 , DI NG Yi - n i n g ( I CC C C T i a n j i n P o r t E n g i n e e ri n g I n s t i t u t e ， C o ， L t d ， T i a n j i n 3 0 0 2 2 2， C h i n a ； 2 C CC CF i r s t Ha r b o r E n g i n e e ri n gCo mp a n yL t d ， T i a n j i n3 0 0 4 5 6 ， Ch i n a ； 3 Na t i o n a l M a r i n eEn vi r o n m e n t a l M o n i t o rin gCe n t e r ， Da l i a n， 1 1 6 0 2 3， Ch i n a； 4 S t a t e Ke yL a b o r a t o r yo f C o a s t a l andOff s h o r eE n g i n e e ri n g ， Da l i an Un i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y ， Da l i a n 1 1 6 0 2 4 ， C h i n a ) Ab str a ct： In t h e p r o c e s s o f t h e S t e e l F i b e r R e i n f o r c e d S e l f - C o mp a c t i n g C o n c r e t e( S F RS C C) c o mp o n e n t d e s i g n ， the c o mp r e s s i v e s t r e n g t h f r e q u e n t l y b e u s e d Ho we ve r ， the c o mp r e s s i v e s tr e n g t h p r e d i c t i o n mo d e l o fS F RSCC i s l e s s Th e c o n c e pti o n o f e ffe c t i v e fi b e r r e i n f o r c e d f a c t o r wa s d e fin e d T h e r e g r e s s i o n a n a l y s i s o n e x p e rim e n t d a t a wa s p r e s e n t e dOn t h e s e b as e s ， th e p r e d i c t i o n m o d e l f o r 2 8 d c o mp r e s s i v e s tr e n g t h o f S F RS CC Was p u t for ward I t Was u s e d t o c a l c u l a t e the c o mp r e s s i v e s t r e n g t h o f S F RS C C i n a j o um a l a r t i c l e Th e p r e d i c t i o n s we r e c o mp a r e d t h t e s t v a l u e s i t s h o ws tha t t h e c a l c ul a t i o n s s h o w g o o d a gre e me n t wi m the e x p e rim e n t a l r e s u l t s Ke yw or d s ：s t e e l fi be r ； s e l f - c o mp a c t i n g c o n c r e t e ； e ffe c t i v efi b e r r e i n f o r c e df a c t or ； c o mp r e s s i v e s tre n g t hp r e dic t i o nmo d e l 0 引言 钢纤维自密实混凝土( S t e e l F i b e r R e i n f o r c e d S e l f - C o mp a c t i n g C o n c r e t e ， S F R S C C) 是一种具有自密实能力的钢纤维混凝土， 是 由高流态混凝土基体和不连续钢纤维组成的新型多相复合材 料， 这种组合的优势在于： 一方面 自密实混凝土优 良的工作性 能可使纤维在基体中更均匀的分布， 另一方面钢纤维的增强增 韧机 理可扩展 自密实混凝土的应用范 围。 因此 S F R S C C具有 了 高工作性能、 高韧性和高耐久性 ， 在一些重要结构中得到了应 用。 2 0 0 7 年竣工的中央电视台新台址工程中的型钢混凝土柱受 力复杂， 钢筋配置密集 ， 采用 C 6 0钢纤维 自密实混凝土解决了 施工浇筑和裂缝控制的难题【 l 】 ， 这是 S F R S C C成功应用的典型 实例。 进行 S F RS C C构件设计时通常需用到抗压强度指标， 此时 如果不使用 S F RS C C强度而使用混凝土基体强度替代， 可能低 估构件的承载力， 导致错误估计破坏模式。 C h o i 、 P a r k和 、 g h t 嘲 研究钢筋钢纤维混凝土梁抗剪强度时， 建议了普通钢纤维混凝 土抗压强度经验方程， 但该公式计算的 S F R S C C抗压强度值明 显小于实测值。 高丹盈等人试验分析了纤维类型、 体积率 、 试件 成型方式等因素对 S F RS C C抗压强度的影响， 但未对抗压强度 收稿 日期：2 0 1 2 - - 0 2 - 0 1 预测方法进行研究【3 】 。 目前预测 S F RS C C抗压强度 的公式很少 。 本 试验根据 S F RS C C抗压强度试验结果， 建议了个预测 S F R S C C 抗压强度的估值模型， 并对模型的适用性进行了验证。 1 试 验 概 况 1 1 原材料和配合比 试验原材料包括： P O 4 2 5 R级水泥； 优质河砂细骨料 ， 细 度模数为 2 6 ； 碎石粗骨料， 粒径 5 1 0mm； l 级粉煤灰 ； 聚羧酸 醚类高效减水剂 ； 自来水拌和。 不掺钢纤维的自密实混凝土基 体配合比列于表 1 。 采用 R C 6 5 3 5 B N和 R C 8 0 6 0 B N两种类 型的钢纤维， 钢纤维的代号和性能参数列于表 2 。 试验共制备了 4种 S F R S C C， 每种 S F R S C C代号和对应的钢纤维掺量列于表3 ， 以 S F A5 0为例解释表 3中代号的含义： S F A表示钢纤维类型 ( 见表 2 ) ， 数字 5 O 表示钢纤维掺量为 5 0k g m3 。 表 1 不掺钢纤维 的自密实混凝土基体 配合比 k eg m 1 2 工作性能和抗压强度试验结果 采用坍落流动度试验、 J - R i n g 试验、 u形管和 L槽试验测 试新拌钢纤维自密实混凝土的工作度4 】 ， 试验照片如图 1 4所 97 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m l 2 1 1 誊 1 0 量 0 9 0 8 M c a n=1 0l C V = O 0 3 0 n U U 0 0 0 2 0 0 4 0 0 6 0 0 8 图 5 SF RS CC抗压强度预测分析结果 表 5 S F R SC C抗压强度预测结果 2 2 模 型应 用 通过上面的分析确定 S F R S C C抗压强度的估值模型为： = 1 3 0 ( 5 ) 中央电视台新台址工程中的型钢混凝土柱所用 C 6 0钢纤维 自密实混凝土的配合 比和基本力学性能指标【l 】 已刊登在 混凝 土) 2 0 0 7 年第 7期中， 下面应用方程( 5 ) 计算该试验列出的 6 种 S F R S C C的抗压强度， 验证本试验模型的适用性。 计算结果列 于表 6 ， 表中同时列出工程中所用钢纤维类型、 掺量和 2 8 d抗 压强度试验值。 统计分析可知 ， 6种 S F R S C C的抗压强度实测 值与方程( 5 ) 计算值之比的平均值为 1 0 1 ， 变异系数为 0 0 1 ， 说 明本研究模型预测值与实测值符合的很好。 表 6 C6 0钢纤维 自密实混凝土 2 8 d抗压 强度预测结果 混凝土钢纤维钢纤维掺量 矗 一 种类 类型 ( k g m ) MP a MP a 3结 论 ( 1 ) 以钢纤维掺量和长径比为主要变参数 ， 进行了新拌钢 纤维混凝土的坍落流动度、 J 环、 L槽和 u形管试验 ， 得到满足 自密实混凝土工作性能要求的 S F R S C C， 并测试了 S F R S C C的 2 8 d抗压强度。 ( 2 ) 提出钢纤维有效增强因子的概念， 并给出表达式， 在此 s M ea n= 1 U 1 C V=0 0 1 n m n n U 。 。 图 6 C 6 0钢纤维 自密实混凝土抗压强度分析结果 基础上提出预测 S F R S C C抗压强度( 2 8 d ) 的估值表达式， 通过 回归分析确定了估值模型。 预测的抗压强度与本试验实测的抗 压强度符合的较好 ， 4种 S F R S C C实测值和预测值之比的平均 值为 1 0 1 ， 变异系数为 0 0 3 。 ( 3 ) 采用估值模型计算了中央电视台新台址工程中的型钢 混凝土柱所用 C 6 0 钢纤维 自密实混凝土的抗压强度， 并将计算 值与该试验实测值进行了对比。 结果表明型钢混凝土柱所用 的 6种 S F RS C C抗压强度实测值与本试验模型计算值之比的 平均值为 1 O 1 ， 变异系数为 0 0 1 ， 说明模型预测值与实测值符 合 的很好 。 参考文献 ： 1 1 余成行， 刘敬宇， 肖鑫 C 6 0 钢纤维自密实混凝土的配合比设计和应 用【 J J 混凝土 ， 2 0 0 7 ( 7 ) ： 7 4 7 8 【 2 J2 C H OI K K， P A RK H G， WI G HT J K S h e a r s t r e n g t h o f s t e e l fi b e r r e i n f o r c e d c o n c r e t e b e a ms w i t h o u t w e b r e i n f o r c e me n t J A C I S t r u c t u r a l J o u r n a l ， 2 0 0 7 ， 1 0 4 ( 1 ) ： l 2 2 1 3 】 高丹盈， 蔡怀森， 等 钢纤维自密实混凝土抗压性能试验研究 J 1 郑州 大学学报： 工学版， 2 0 0 6 ， 2 7 ( 2 ) ： 1 - 4 E F NA R C S p e c i fi c a t i o n a n d g u i d e l i n e s f o r s e rf - c o mp a c t i n g c o n c r e t e S EF NARC， S u r r e y， 2 0 0 2 5 】 赵国藩， 彭少民， 黄承逵钢纤维混凝土结构【 M 】 E 京： 中国建筑工业 出版社， 1 9 9 9 6 】NA R A YA N A N R， D AR WI S H I Y s U s e o f s t e e l fi b e r s a s s h e ar r e i f o r c e me n t J A C I S t r u c t u r a l J o u r n a l ， 1 9 8 7 ， 8 4 ( 3 ) ： 2 1 6 2 2 7 7 】GR O T H P S C C - b r i t e e u r a m fi n a l r e p o r t o f t a s k 6 _ s t e e l fi b r e r e i n f o r c e d S C C R L o n d o n ： B r i t e E u R a m， 2 0 0 0 作者简介 联 系地址 刘思国( 1 9 8 0 一 ) ， 男 ， 博士， 工程师， 研究方向： 纤维混凝土。 高性能混凝土， 港口工程混凝土结构可靠度。 天津市河西区大沽南路 1 0 0 2 号 中交天津港湾工程研究 院有限公司( 3 0 0 2 2 2 ) 联 系电话 ： 1 3 6 7 2 0 6 5 3 9 6 徐工天然气混凝土搅拌车研发工作顺利完成 徐工汽车公司加快 自主研发步伐， 日前， 一款 8 x 4天然气混凝土搅拌运输车顺利完成研发工作。 受油价攀高、 车辆排放标准升级等因素影响， 开发绿色新能源车辆成为重卡行业发展的新方向。与传统柴油混凝土搅拌运输车 相比， 徐工汽车研发的该产品的经济、 环保、 安全等性能优势突出。首先 ， 天然气混凝土搅拌运输车可节省 4 O 的燃料成本 ，大大降 低了车辆的营运成本； 其次， 由于该产品发动机使用天然气做燃料燃烧干净 ， 能延长发动机使用寿命 ，不需经常更换机油和火花塞 ， 故障率低， 维修费用低 ； 此外， 该产品可配备不同马力发动机， 具有承载能力大、 爬坡能力强 、传递扭矩大、 可靠性强、 运输效率高等 特 点。 9 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m