钢纤维再生混凝土抗压强度试验研究.pdf

2 0 1 2年 第 4期 (总 第 2 7 0期 ) N u mb e r 4 i n 2 0 1 2 ( To t a l No 2 7 0 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 原材料及辅助物料 M ATERI AI ， AND ADM I NI CLE d o i ： 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 2 - 3 5 5 0 2 0 1 2 0 4 0 2 1 钢纤维再生混凝土抗压强度试验研究 陈爱玖 。王 ( 华北水利水 电学院 ， 静，杨粉 河南 郑卅I 4 5 0 0 1 1 ) 摘要： 选用 O 、 4 0 、 7 0 、 1 0 0 4 个再生骨料掺量及 0 , 0 5 、 1 3 个钢纤维掺量， 对 C 2 0 、 C 2 5 、 C 3 0 、 C 3 5 不同强度等级的钢纤维再生 混凝土进行了 4 8 组配合比试验研究， 分析了再生骨料和钢纤维掺量这两个配合比因素对钢纤维再生混凝土抗压强度的影响。 试验结果 表明： 抗压强度随着再生骨料掺量的增加而减小， 随着钢纤维的掺加增加而增大， 当再生骨料掺量为4 0 、 7 0 、 1 0 0 时， 其抗压强度分别 降低约 2 9 、 5 l 1 、 1 0 2 9 ； 当钢纤维掺量为 O 5 、 l 时， 其抗压强度分别增加约 3 - 1 0 、 5 1 3 。 用再生骨料掺量为7 0 、 钢纤维掺量为0 5 进行钢纤维再生混凝土配合比设计 ， 可使其获得良好的和易性、 满足强度及经济性要求。 关键词 ： 再生骨料 ；钢纤 维 ；抗压强度 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 0 ( 2 0 1 2 ) 0 4 - 0 0 6 4 - 0 3 Ex per i men t s o f c om pr e s s i v e s t r e ngt h m e c ha ni c al pr op er t i es o f s t e e l f i b er r e c yc l e d c onc r e t e C HE NAi - j i u ， WANGJ i n g ， Y ANGf e n ( De p a r t me n t o f C i v i l E n g i n e e r i n g ， I n s t i t u t e o f Wa t e r C o n s e r v a n c y a n d Hy d r o e l e c t r i c P o w e r ， Z h e n g z h o u 4 5 0 0 1 1 ， C h i n a ) Abs t r ac t ： Se l e c t s 0， 4 0 ， 7 0 ， 1 0 0 r e g e n e r a t i o n a g g r e g a t e a nd 0， 0 5 ， 1 s t e e l t e x t i l efi be r ， t OC2 0， C2 5， C3 0， C3 5i st h ei n t e ns i ty r a n kS s t e e l t e x t i l e fib e r r e g e n e r a t i o n c o n c r e t e s h a s c o nd uc t e d 4 8 g r o u p o f mi x t u r e r a t i o e x pe r i me n t a l s tud y， h a s a n a l y z e d t h e r e g e n e r a t i o n a g gre g a t e a n d t h e s t e e l t e x t i l e fi b e r mi x e s t h e q u an t i ty t h e s e t w o mi x t u r e r a t i o f a c t o r t o t h e s t e e l t e x t i l e fi b e r r e g e n e r a t i o n c o n c r e t e s c o mp r e s s i v e s t r e n g t h i n fl u - e n c c Th e a l l o c a t e d pr o p o r t i o n t e s t r e s u l t i n d i c a t e d： Th e c o mp r e s s i v e s t r e n g t h mi x e s t h e q u a n t i ty a l on g wi th t h e r e g e n e rat i o n a g g r e g a t e t O i n c r e a s e r e d u c e s 。 s p i k e s a l o n gwi t ht h e s t e e l t e x t i l e fi b e r i n c r e a s e s ， w h e nt h e r e g e n e rat i o na g gre g a t e mi x e s the q u ant i ty i s 4 0 ， 7 0 ， 1 0 0 ， i t s c o mp r e s s i v e s t r e n g t h r e d u c e s a p p r o x i ma t e l y2 9 ， 5 l 1 ， 1 0 2 9 s e p a r a t e l y ； Wh e nthe s t e e l t e x t i l efi b e r mi x e s t h e q u ant i ty i s 0 5 ， 1 ， i t s c o mp r e s s i v e s t r e n gth i n c r e a s e s a p p r o x i ma t e ly 3 1 O 5 l 3 s e p a r a t e l y M ix e s t h e q u a n t i ty wi th the r e g e n e r a t i o n a g g r e g a t e i s 7 0 ， s t e e l t e x t i l e fi b e r mi x e s t h e q u a n t i ty i s 0 5 c a r r i e s o n t h e s t e e l t e x t i l e fi b e r r e g e n e r a t i o n p r o p o i o n i n g o f c o n c r e t e d e s i g n， ma y c a u s e i t t o o b t a i n t h e g o o d w o r k a b i l i t y ， t h e s a t i s fi e d i n t e n s i ty a n d t h e e ffic i e n t r e q u e s t K e y w o r d s ： r e c y c l e d a g g r e g a t e ； s t e e l fi b e r ； c o mp r e s s i v e i n t e n s i ty 0 引言 最广泛使用的结构材料是混凝土， 通常是用硅酸盐水泥与 砂 、 石子及水拌制而成 的。 随着建筑业 的快速发展 ， 全球混凝 土 产业每年消耗数吨的天然骨料， 每年又产生大量的建筑废料和 垃圾 ， 采用露天堆放或填埋方式进行处理， 造成了严重 的环境 污染 ， 因此研究开发再生混凝土材料具有极为重要的社会意义 和广阔的发展前景。 目前对与普通混凝土配合比相同的再生混 凝土基本性能的研究比较普遍， 但对同时掺入钢纤维的再生混 凝土基本性能的研究不多。 试验得出再生骨料掺量增加再生混凝土的抗压强度降低 ， 钢纤维的加入可以在一定程度上提高再生混凝土的抗压强度 ， 钢纤维再生混凝土立方体抗压强度的尺寸效应系数与钢纤维 天然混凝土差别不明显， 钢纤维再生混凝土的和易性较小 。 本试验在查阅上述相关资料的基础上， 在再生混凝土中加 入铣削波纹型钢纤维， 利用钢纤维的增强与增韧作用来改善再 生混凝土的性能效果。 通过 4 8组配合比试验找出再生骨料掺 量及钢纤维掺量对再生混凝土抗压强度性能的影响规律 ， 得出 满足再生混凝土强度要求和良好经济陛的最佳配合比。 1 原材料 C 2 0 、 C 2 5 、 C 3 0配合比试验采用 P O 3 2 5级水泥、 C 3 5配 合比试验采用 P 0 4 2 5级水泥。 普通河砂 ， 细度模数为 3 0 ； 天 然粗骨料为连续级配的碎石 ； 再生粗骨料为废弃钢筋混凝土梁 破碎加工制成， 抗压强度在 2 5 3 5 MP a之间， 基本性能见表 1 ； 郑州市饮用自来水作混凝土拌和与养护用水； 钢纤维为郑州禹 建钢纤维有限公司生产的铣削波纹型钢纤维， 长径比为 5 3 。 表 1 粗骨料技术性能 收稿 日期 ：2 0 1 1 - 1 0 - - 0 2 基金项目：国家 自然科学基金重点项目( 5 0 7 7 9 0 1 8 ) ； 河南省科技厅科技攻关资助( 1 0 2 1 0 2 2 1 0 0 9 6 ) ； 郑州市科技攻关资助( 1 1 2 P P T G Y 2 2 2 - 3 、 1 0 P T G S 5 0 7 3 ) ； 河南省高校创新人才( 0 9 4 2 0 0 5 1 0 0 1 1 ) 64 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 试验方案 3 试验结果分析 本试验选用 0 、 4 0 、 7 0 、 1 0 0 4个再生骨料掺量及 0 、 0 5 、 1 3 个钢纤维掺量， 进行 C 2 0 、 C 2 5 、 C 3 0 、 C 3 5强度等级的 钢纤维再生混凝土配合比设计 ， 共 4 8 组配合比试验。 其中C 2 0 C 2 5 、 C 3 0 、 2 3 5这四组基准混凝土的配合 比见表 2 ， 混凝土拌合 物和易性试验结果见表 3 ， 抗压强度试验结果见表 4 ， 配合比编 号中 R代表再生骨料掺量， s代表钢纤维掺量。 表 2 基准混凝土配合比 3 1 和 易性 从表 3的试验数据可以看出， 4个强度等级的配合比中， 混 凝土拌合物的流动性基本可以满足施工要求， 掺加钢纤维混凝 土的坍落度值比相应的普通混凝土小 1 0 - 4 0 n L 1T I 。 总体的规律 是随着再生骨料和钢纤维掺量的增加 ， 混凝土拌合物的坍落度 逐渐减小。 原因有两点 ， 其一 ， 再生粗骨料较天然碎石表面粗 糙、 增大了拌合物在拌和与浇筑时的摩擦阻力， 孔隙多、 吸水率 大、 用浆量多， 使混凝土拌合物的保水性和黏聚性增强， 因而降 低了混凝土坍落度。 其二， 钢纤维在拌合物中形成网状结构， 起 到支撑骨架的作用 ， 拌合物内部摩擦阻力增大， 因而阻止了拌 合物的流动 ， 和易性变差， 当钢纤维掺量增多时， 其在混凝土拌 合物内的架立作用更加明显 ， 摩擦力相应地增大， 流动性随之 也降低。 表 3 拌合物流动性测试结果 3 2抗压 强度 根据表 4中的数据绘制不同钢纤维及再生骨料掺量与混 凝土抗压强度的关系图， 如图 l 所示。 对 C 2 0 强度等级的钢纤维再生混凝土， 从图 1 可看出， 当再 生骨料掺量为 4 0 、 7 0 、 1 0 0 时， 其抗压强度分别降低约 9 、 1 l 、 2 9 ； 当钢纤维掺量为 O 5 、 1 时， 其抗压强度分别增加 约 3 、 5 。 对 C 2 5强度等级的钢纤维再生混凝土， 从 图2可看出， 当 再生骨料掺量为 4 0 、 7 0 、 1 0 0 时， 其抗压强度分别降低约 2 、 5 、 1 0 ； 当钢纤维掺量为 0 5 、 1 时， 其抗压强度分别增 加约 3 、 7 。 对 C 3 0强度等级的钢纤维再生混凝土 ， 从图 3可看出， 当 再生骨料掺量为 4 0 、 7 0 、 1 0 0 时， 其抗压强度分别降低约 2 、 9 、 1 3 ； 当钢纤维掺量为 0 5 、 1 时， 其抗压强度分别增 加约 3 、 8 。 对 C 3 5强度等级的钢纤维再生混凝土， 从图 4可看出， 当 再生骨料掺量为 4 0 , 4 、 7 0 , 4 、 1 0 0 ,4 时， 其抗压强度分别降低约3 、 5 、 1 2 ； 当钢纤维掺量为 0 5 、 1 时， 其抗压强度分别增加约 65 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 38 萋 3 3 嚣 2 8 墨 z s +c 2 0 钢 纤 维 掺 量 为 0 +C 2 0 钢 纤 维 掺 量 为 0 5 +C 2 0 钢纤维掺量为1 0 占 - - 0 再生粗 骨料掺 量 ， 图 1 C2 0不同钢纤维、 再生骨料掺量与抗压强度关 系图 45 山 40 暇 3 5 +C 2 5 钢纤 维掺量 为0 +C 2 5 钢纤维掺量为0 5 +C 2 5 钢纤 维掺 量为1 0 。 0 再生粗骨料掺量 图 2 C2 5不同钢 纤维、 再生骨料掺量与抗压强度关系图 5 0 目 山 善4 5 暇 4O 35 +C 3 0 钢纤 维掺量 为0 +C 3 0 钢纤 维掺量 为0 5 +C 3 0 钢纤 维掺量 为1 0 再 生粗骨 料掺 量 图 3 C3 0不 同钢纤维 、 再生骨料掺量与抗压强度关系图 再生粗 骨料掺 量 ， 图 4 C 3 5不 同钢纤维、 再生骨料掺量与抗压 强度关 系图 1 0 、 1 3 。 综上可得出， 对于钢纤维再生混凝土抗压强度随着再生 骨料掺量的增加逐渐降低， 当再生骨料掺量为 4 0 、 7 0 、 1 0 0 时， 其抗压强度分别 降低约 2 9 、 5 1 1 、 1 0 - 2 9 ； 当 钢纤维掺量为 0 5 、 1 时， 其抗压强度分别增加约 3 1 0 、 5 1 3 。 原 因： 与天然碎石相 比， 再生粗骨料密度低 、 孔隙率 较高 ， 压碎指标大 ， 骨料本身强度较低 ； 骨料和新 、 旧砂浆 界面存在裂缝外， 新 、 旧砂浆本身存在较多的裂缝 ， 且都相互 贯穿起来 ， 形成强度低的薄弱区。 另外 ， 掺加钢纤维对混凝土 的抗压强度有一定提高 ， 这主要与钢纤维 的特性有关 ， 钢纤 维均匀地分散于基体混凝土中， 并通过分散的钢纤维， 减小 因荷载在基体混凝土引起的细裂缝端部 的应力集 中， 从而控 制混凝土裂缝的扩展 ， 并在混凝土的受力破坏过程中吸收大 量能量的作用 ， 提高纤维再生混凝土的抗压强度， 弥补再生 骨料的内部缺陷。 数据表明， 钢纤维对再生混凝土的抗压强度 影响不大， 其抗压强度主要取决于再生 昆 凝土基体的强度等 级， 这也和统计资料表明的钢纤维混凝土抗压强度仅提高 1 0 左右的结论是相符合的。 4结 论 ( 1 ) 钢纤维再生混凝土的抗压强度随着再生骨料掺量的增 加而减小， 随钢纤维的掺加增加而增大。 ( 2 ) 对于钢纤维再生混凝土， 当再生骨料掺量为 4 0 、 7 0 、 1 0 0 时， 其抗压强度分别降低约 2 9 、 5 1 1 、 1 0 2 9 ； 当钢纤维掺量为 0 5 、 1 时， 其抗压强度分别增加约 3 1 0 、 5 1 3 。 ( 3 ) 用再生骨料掺量为 4 0 、 钢纤维掺量为 0 5 进行钢纤 维再生混凝土配合比设计， 可使其获得 良好的和易性 、 满足强 度及经济性要求。 参考文献 ： 1 高丹盈， 楼志辉， 王占桥 钢纤维再生混凝土抗压强度试验研究 J 郑 州大学学报 ： 工学版， 2 0 0 7 ， 2 8 ( 2 ) ： 5 - 1 0 2 王军龙 ， 冯忠居 ， 赵兴寨 路用钢纤维再生混凝土的最佳配合比研 究 公路， 2 0 0 8 ( 1 2 ) ： 2 2 3 2 2 7 3 侯选平 ， 陈美容， 杨岚峰钢纤维再生混凝土力学性能试验研究l J 1 福 建建筑， 2 0 1 1 ( 4 ) ： 8 5 8 7 【 4 】 邢润岐钢纤维混凝土和易性试验分析 公路交通科技， 2 0 0 8 ( 3 ) ： 1 5 -1 7 5 陈爱玖， 王静， 章青 正交法分析再生粗骨料混凝土的基本性能【 J J 混 凝土 ， 2 0 0 9 ( 1 ) ： 7 9 8 3 6 陈爱玖， 潘丽云 ， 王静， 等粉煤灰对再生混凝土性能的影响研究 J 混凝土， 2 0 1 0 ( 8 ) ： 8 4 8 7 、 7 马乐为， 罗峥， 阎文 ， 等 再生混凝土配合比设计与抗压强度试验研 究叫 混凝土， 2 0 1 0 ( 8 ) ： 1 4 2 1 4 4 作者简介 ： 联 系地址 ： 联 系电话 ： 陈爱玖( 1 9 6 7 一 ) ， 男 ， 教授 ， 博士 ， 硕 士生导师 ， 研 究方向 ： 土 木工程。 1 0 1 1 1 市北环路 3 6 号 华北水利水电学院 3 - 2 8 # ( 4 5 0 0 1 1 ) 1 3 9 3 9 0 7 7 l 8 8 _ 量 曩 墨 口 北 京市新 添6 2 个绿 色混 凝土 搅 拌站 近 日， 北京市公布了6 2个绿色生产达标预拌混凝土搅拌站的名单 ， 这是继去年 7月份首批 2 2个绿色混凝土搅拌站名单公布 后的第二批通过绿色生产达标考核的搅拌站。 近年来 ， 北京市采取治理整合 、 开展绿色生产达标考核等措施大力推进预拌混凝土搅拌站治理整合工作， 成效初显。目前， 已有 第一批 2 2个、 第二批 6 2个搅拌站通过了绿色生产达标考核。 为进一步推动混凝土搅拌站绿色生产， 北京市要求政策性住房建设项目、 轨道交通建设项目、 政府投资的基础设施建设项 目及 其他重大工程项目， 应当优先使用绿色生产达标搅拌站的产品。加强对绿色生产达标考核合格的搅拌站的监督管理， 对发生预拌混 凝土质量问题和环境保护工作水平下降的搅拌站要及时督促整改， 整改后仍不达标的撤回其绿色生产达标考核合格搅拌站点的资 格。对不符合预拌混凝土专业承包资质条件和混凝土质量管理要求的搅拌站责令整改 ， 整改后仍不达标的依法撤回预拌混凝土专 业承包资质， 并禁止其向建设工程供应预拌混凝土。对违法违规经营的搅拌站依法予以取缔。 6 6 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m