混合纤维混凝土力学性能试验研究.pdf

2 0 1 0年 第 3期 ( 总 第 2 4 5期 ) N u mb 3 i n 2 0 l 0 ( T 0 协1 N o 2 4 5 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 原材料及辅助物料 MATERI AI AND ADMI 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 0 0 3 0 2 0 混合纤维混凝土力学性能试验研究 韦金峰。黄真 ( 上海交通大学 船舶海洋与建筑工程学院 土木工程系， 上海 2 0 0 2 4 0 ) 摘要： 研究了在相同条件下， 不同纤维种类和掺量对混凝土的抗折强度和延性的影响， 分析评价各种纤维对于混凝土力学性能和延性的 提高效应。 试验表明： 钢纤维明显提高了混凝土的抗折强度， 且抗折强度随钢纤维体积掺量增加而增长。 在同等纤维掺量条件下， 掺入长钢丝 纤维、 铣削型纤维和纤维的混合纤维混凝土的抗折强度较高， 延性好， 综合力学性能最佳， 是值得推荐的混合纤维混凝土掺和模式。 关键词 ： 纤维 ；混合；混凝土 ；抗折强度 ；延性 中图分类号： T U 5 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 0 ) 0 3 0 0 6 7 0 4 Ex per i me nt al s t udy on me ch ani c s c a pab i l i t y o f s yn t h e t ic f abr i c c on cr e t e WEI i n- f e n g， HUANGZ he n ( D e 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 ， S c h o o l o f Na v a l A r c h i t e c t u r e ， O c e a n a n d Ci v i l E n g i n e e r i n g ， S h a n g h a i J i a o t o n g Un i v e r s i t y ， S h a n gha i 2 0 0 2 4 0 ， C h i n a ) Abs t r ac t ： Ex p e r i me n t a l s t l l d y o f t h e a r t i c l e u n d e r t h e s a me c o n d i t i o n s d i ffe r e n t f b e r t y p e s and c o n t e n t o n f l e x u r a l s u e n g t h and d u c t i l i t y o f c o n c r e t e i mp a c t ana l y s i s a n d e v a l u a t i o n o f a v a r i e ty o f fi b e r s f o r c o n c r e t e i mp r o v e me n t o f me c h a n i c a l p r o p e r t i e s an d d u c t i l i ty e ff e c t s R e s u l t s s h o w t h a t s t e e l fib e r s s i g n i fi c ant l y e n ha n c e the f e x u r a l s t r e n g t h o fc o n c r e an d fl e x u r a l s t r e n g t h i nc r e a s e d wi 出 t h e inc r e a s e o f s t e e l fi b e r v o l u me o f d o s a g e i n c r e a s e Un d e r the s a me fib e r f r a c t i o n c o n d i t i o n s ， t h e i n c o r p o r a t i o n o fl o n g s t e e l fib e r s ， fi b e r and fi b e r - t y p e mi l l i n g mi x t u r e o ffib e r rei n - f o r c e d c o n c r e t e fl e x u r a l s tr e n g t h o f h i 曲 d u c t i l i ty i s g o o d ， the b e s t o v e r a l l me c h a n i c a l p r o p e r t i e s ， i s wo r t h y o f r e c o mmend a t i o n b l e n din g mo d e b y - b r i d fib e r rei n for e e d c o n c r e t K e y WO r d s ： fi b e r s ； mi x e d ； c o n c r e t e ； fl e x u r a l s t r e n g t h ； d u c t i l i ty 0 引言 混凝土是当代应用最广泛的建筑材料之一， 它具有就地取 材、 价格便宜、 易成型、 耐久性好， 并且与钢材结合制成各种承重结 构等优点。但同时它也具有抗拉强度低、 韧眭差的弱点， 严重抑制 了混凝土性能的发挥。在普通混凝土中添加不同种类和比例的纤 维， 可以明显改善混凝土的力学性能， 大大提高其抗折强度。 2 0 世 纪初， 美国科学家开始了纤维混凝土的研究。 钢纤维混凝土具有良 好的抗渗性、 耐磨性、 抗冲击、 抗疲劳和抗裂等性能， 被广泛应用于 路面、 桥面晡装等工程。 已有研究【 I壤 明， 纤维混凝土的力学性能， 除了与基材即混凝土或砂浆的性能密切相关外， 主要取决于纤维 的种类、 形状、 掺量( 或体积率) 和分布状况有关。但前人的试验研 究大多局限于单一纤维混凝土的力学性能研究， 最多进行了两种 纤维的混合研究。 本研究除了对不同掺量、 不同种类的纤维混凝土 深入进行对比研究外， 还探索性地开展同时掺人 3 种纤维的混 合纤维混凝土的试验研究， 分析纤维的品种和数量对混凝土抗折 强度和廷陛的影响， 探索多种纤维混合的最佳配合比方案。 1 试 验 概 况 1 1 试件制作 本次试验选用了 4 种纤维( 图 1 ) ， 其基本性能见表 1 。 收稿 日期 ：2 0 0 9 1 0 - 2 0 基金项 目：上海交通大学P R P 项 目( T 0 1 0 1 5 0 0 1 ) 钢丝型钢 纤维 铣 削型钢纤 维 聚 丙烯纤维 图 1 不同类型纤维 表 1 试 验用各种纤维的基本性能表 本试验采用的混凝土基体强度等级为 C 3 0 ， 水灰比为 O 5 5 ， 砂石比为 0 7 6 ， 制作了4大类 8 小类共 1 4个试块( 表 2 ) ， 分别是 素混凝土， 掺 1 种钢纤维的钢纤维混凝土， 掺 P P纤维的混凝土， 掺杂了 2 种以上不同纤维的混合纤维混凝土。 为使纤维分布良好， 并避免结团现象， 制作时采用手工搅 拌的方式。 加料顺序为： 砂一水泥一石子一纤维一水。 即先将水 泥、 砂和石子搅拌均匀， 然后人工将纤维撒入 ， 试验所用试模均 6 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 7 再生骨料的针片状颗粒含量 注 ： 试块制作的时 间， 编号 I 为 2 0 0 9年 3月 2 6日， 编号 I I 为 3月 2 7日， 编号 I I I 为 3 月 2 8日。 为钢模， 将钢模内表面清理干净， 涂上机油， 把搅拌好的纤维混 凝土倒入试模内， 手工将混凝土压实 ， 再多填一部分混凝土， 用 来在振捣时填满之前混凝土中的孔隙， 使振捣之后的试块厚度 达到要求。 用振捣台振捣 2 mi n ， 振捣要充分 ， 以防底部不密实， 但时 间也不能过长， 太长会导致上部构件形成纯砂浆层 ， 这样对整 个构件的受力有一定的影响。 试件浇筑完成 2 4 h 后拆模， 基本上没有掉角的情况发生。 拆 模后把构件放入养护室， 为防止水分蒸发过快 ， 拆模初期每天 洒水2次， 7 d后， 隔天浇水养护一次， 直到龄期 2 8 d 。 1 2试验 方案 试验方案按照国家标准I5 】 进行 ， 采用 1 5 0 mmx 1 5 0 r n m 6 0 0 IT l I I 1 的试模。试件采用三分点加载( 见图2 ) ， 加载保持连 续均匀 ， 加载速度取 O 0 5 -4 ) 0 8 MP a s 。若试件下边缘断裂位 置处于两个集中荷载作用线之间， 则试件的抗折强度按式( 1 ) 计算 ： ( 1 ) 位 移计 图 2 试块尺寸及加载示意图( 单位： mm) 2 试验现象描述 2 1 素混凝土试件的破坏过程 对素混凝土试块加载时， 试块逐渐弯曲， 裂缝产生后迅速 开展， 极限荷载为 3 1 5 k N ， 对应位移为 O 0 7 i n l n ， 荷载位移图像 没有下降段， 说明断裂时试件几乎没有发生过塑性变形， 表现 为明显的脆性破坏( 图3 ) 。 2 2 聚丙烯纤维混凝土试件的破坏过程 对聚丙烯纤维混凝土试块加载时， 情况与素混凝土类似， 试 68 图 3 素 混凝土破坏照片 块逐渐弯曲， 裂缝产生后迅速开展， 极限荷载为 3 0 k N， 对应位 移为 0 0 3 3 m m， 荷载位移图像没有下降段， 试件脆性比素混凝 土更加明显。 2 3 钢纤维混凝土试件的破坏过程 本次试验用 的 3种钢纤 维的破坏过程略有不 同： 粗长钢纤维 S l ： 钢丝长度 5 0fi lm， 长径比 5 5 6 ， 对长钢丝纤 维混凝土第一试块( 1 6 0 0 0 0 ) 加载时， 试块弯曲的速度较慢， 裂 缝开展后， 试块并没有迅速破坏， 荷载还能持续增加， 试块表现 出了一定的延性， 极限荷载为 4 1 5 k N， 对应位移为 0 1 8 3 rai n ， 承载能力也非常不错 ， 但是荷载位移图没有下降段， 最大位移 较小。对第二试块( 6 0 0 0 0 ) 加载时， 位移变化很小， 而荷载 增加非常快 ， 极限荷载高达 5 1 k N， 是所有试块中最大的， 此时 对应的位移只有 0 0 3 6 l n n l ， 荷载位移图虽然有下降段 ， 但是十 分陡峭， 试块延性不好。 细短钢纤维 S 2 ： 钢丝纤长度 3 0 m i l l ， 长径比5 0 ， 对短钢丝 纤维混凝土( I O 6 0 0 。 0 ) 试块加载时， 荷载接近最大荷载 3 8 k N 后不再增加， 但是位移持续增加， 试块呈现一定的延性， 荷载位 移图有明显的下降段， 最大荷载对应位移为 0 0 8 8 mm。 铣削型钢纤维 s 3 ： 对此类钢纤维混凝土第试块( 1 O 0 6 0 0 ) 加载时， 达到极限荷载 3 5 k N( 对应位移为 0 0 4 4 5 n l i n ) ， 出现裂 缝以后， 荷载下降较快， 位移持续增加， 荷载位移图下降段非常 明显， 但是比较陡峭 ， 试块延性一般。对第二试块( 1 n o 0 6 0 0 ) 加载时， 情况与第一试块非常相似， 极限荷载 4 5 k N， 对应位移 0 0 2 6ln l T t 。 2 4 混合 纤 维混凝 土试件 的破 坏过程 ( I ) 3 0 0 3 0 I ： 对此类混合纤维混凝土第一( 11 3 o 0 3 0 1 ) 加载时， 达到极限荷载 4 4 k N( 对应位移为 O 0 5 7 m m) ， 裂缝产 生后 ， 荷载下降较缓慢， 位移持续增加， 荷载位移图有非常明显 的下降段， 而且比较平缓， 试块表现出很好的延性。对第二试块 ( 1 1 1 3 0 0 3 0 ： 1 ) 加载时， 情况与第一块很类似， 极限荷载 3 8 5 k N， 对应位移 0 1 5 3 rai n 。 ( 2 ) 1 5 1 5 3 0 1 ： 对此类混合纤维混凝土第一试块( 1 1 1 5 1 5 3 0 1 ) a n 载时， 达到极限荷载4 1 7 k N， 对应位移为O 0 8 3 rai n ， 裂 缝产生后 ， 荷载下降较快 ， 位移持续增加， 荷载位移图有比较明 显的下降段， 但曲线也不够饱满， 试块延性一般( 图4 ) 。对第二 试块( I 1 1 1 5 1 5 3 0 。 1 ) 加载时 ， 情况与第一试块很类似， 极限荷载 3 6 k N， 对应位移 0 0 9 m l n 。 ( 3 ) 1 5 0 1 5 - 1 ： 对此类混合纤维混凝土试块( I 111 5 - 0 1 5 1 ) 加载时， 试块逐渐弯曲， 裂缝产生后迅速开展并折断， 极限荷载 为 3 5 k N， 对应位移为 0 0 4 2 m m， 荷载位移图像没有下降段， 试 件表现为明显的脆性。 口 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 图 4 1 5 1 5 3 0 1 试 件破坏照 片 3 试验 结果分析 3 1 试 验数 据处理 由于仪器故障， 其中1 0 0 0 0 ， I I 1 5 0 1 5 1 无法获得试验数 据， 记录得到 8 类 l 2种试块的数据， 作荷载位移图( 图 6 、 7 ) ， 根 据式( 1 ) 进行抗折强度计算( 表 3 ) 。 3 2 单一纤维增强效果 ( 1 ) S 1 纤维 ： 掺长钢丝纤维对提高混凝土的抗折强度效果 明显。 本试验中， I 6 0 0 0 0 试块的荷载达 4 1 5 k N， 荷载一 位移曲 线无下降段， 说明荷载达到峰值后， 试件即折断， 表现为脆性破 坏。而 I I I 6 0 0 0 ， 0试块破坏时荷载峰值最高， 达 5 1 k N， 虽然荷 载一 位移曲线有下降段， 但下降曲线很陡， 说明延性很不好。 ( 2 ) S 2 纤维 ： 只有一个掺短钢丝纤维试件( 1 O 一 6 0 0 0 ) ， 由试 验数据可知 ， 其承载力不及掺长钢丝试件， 延性不如掺铣削纤 维试件， 其抗折性能不甚理想， 虽然荷载一 位移曲线有下降段 ， 但下降曲线陡俊， 说明延性不好。 ( 3 ) s 3 纤维： 掺单纯铣削型钢纤维混凝土有两试件( I O 0 6 0 0 和 I I I O 0 6 0 0 ) ， 抗折强度达到 5 5 I V I P a ( 仅次于长钢丝纤维混 凝土) ； 其荷载一 位移曲线有下降段， 虽然 比较陡， 还是具有一 定的延性 。 Z 镊 握 0 0 0 4 0 0 8 0 1 2 0 1 6 0 2 0 位移 mm 图6 脆性试块荷载位移图 4 4 。 5 3 5 Z 3 ： 1 0 5 卜 - 1 0 0 6 0 0 +I I l 5 1 5 3 0 1 -x I 1 3 0 0 3 O l 一 - I I 1 0 一 O 一 6 0 0 +I I I l 5 1 5 3 O l +I I I 3 0 - O 一 3 O l 0 0 4 0 8 1 2 1 6 2 0 2 4 位 移 ra m 图 7 延性试块 荷载位移 图 表 3 纤维混凝土强度性能指标 综合表 ( 4 ) P P纤维： 在购买纤维的时候， 发现聚丙烯纤维自身的强 度就远不如钢纤维， 因此它对抗折强度提高效果不明显。 但是聚 丙烯纤维混凝土具有很好的延性 ， 这是因为聚丙烯纤维在混凝 土硬化过程中填充并改善了混凝土内部结构 ， 提高了混凝土材 料的连续性， 在混凝土的受力过程中， 和混凝土共同受力， 使混 凝土裂而不断【 7 _ 。在加载完毕观察试块时， 发现聚丙烯纤维能 很好地镶嵌在混凝土之中， 并且相邻的聚丙烯纤维之间也有 较好的黏结 ， 从而在纤维混凝土中较好起到提高试件延性的 作用， 这也印证了掺人聚丙烯纤维的混合纤维混凝土延性较好 的结论。 3 3混合 纤 维增 强 效果 ( 1 ) M1 ( 3 0 0 3 0 1 ) ： 比较所有试块的荷载一 位移曲线 ， 发现 1 3 0 - 0 3 0 1 和 1 1 3 0 0 3 0 1 的曲线最饱满， 下降段比较平缓， 说明 延性比较好； 而且承载力峰值也比较高， 综合力学I生能最佳。 ( 2 ) M2 ( 1 5 0 1 5 1 ) ： 相比于 M1 ， 这种混合纤维的配合比模 式减少了一半长钢丝钢纤维和铣削型钢纤维的用量， 造成试块 强度的提升幅度比M1减小不少， 铣削型钢纤维的减少也使试 块表现为脆性。可见掺加过于少量的钢纤维对于混凝土试块的 性能的改善并不明显。 ( 3 ) M3 ( 1 5 1 5 3 0 - 1 ) ： 与 M1 相 比， 虽然 I I 1 5 1 5 3 0 1 和 1 1 1 1 5 1 5 3 0 1 仅仅将掺量为 3 0 k g m 的长钢丝纤维分解为 1 5 k g m 长钢丝纤维 + 1 5 k g m， 短钢丝纤维， 但其抗折强度与延性均小于 I I 3 0 0 3 0 1 和 l l I 3 0 0 3 0 1 。由此表明， 长钢丝纤维与短钢丝纤 维相比， 其长径比较大， 对混凝土抗折强度提升的优势是短钢 丝纤维无法 比拟的。 3 4 纤维混凝土力学性能分析 ( 1 ) 本次试验 ， 所有纤维混凝土的抗折强度均大于素维混 凝土的抗折强度， 表明掺入纤维能有效提高混凝土的抗折性能； 此外 3 0 0 3 0 1型混凝土的抗折强度 ( 5 5 MP a ) 1 5 1 5 3 0 1 型 ( 5 1 8 MP a ) 1 5 0 1 5 1型( 4 6 7 MP a ) ， 说明混凝土的抗折性 能与纤维掺量成正比。 ( 2 ) 同等钢纤维掺量条件下， 6 0 0 0 0型混凝土的抗折强度 6 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m ( 6 3 MP a ) 0 6 0 0 0型( 5 0 7 MP a ) ， 3 0 0 3 0 1 型混凝土的抗折强 度( 5 5 MP a ) 1 5 1 5 3 0 1 型( 5 1 8 MP a ) ， 表明掺长钢丝纤维对提 高混凝土的抗折强度效果最明显， 但对混凝土延性的提高作用 不大； 掺铣削型钢纤维对提高混凝土抗折强度有较大帮助 ， 对 混凝土延性的提高则相对较好； 掺短钢丝纤维对提高混凝土的 抗折强度虽有一定帮助，但对混凝土延性的提高作用同样不 大； 掺长钢丝纤维能够有效提高混凝土的抗折强度， 这是由于 长钢丝纤维属于高弹模纤维 ， 长径比大， 与混凝土的接触面积 多， 纤维桥接作用明显， 能有效地阻止裂缝的开展 ， 增大了混凝 土的黏结力， 从而大大提高了混凝土的抗折强度。 ( 3 ) 长钢丝纤维混凝土的抗折强度比铣削型钢纤维混凝土、 短钢丝纤维混凝土的抗折强度都高， 除了上述原因外， 还由于 前者具有较大的长径比。王志等同 做了 4种异形钢纤维混凝土 抗折强度试验， 结果( 表 4 ) 同样表明纤维混凝土抗折强度与钢 纤维的长径 比呈正相关关系。这是由于纤维长径比较大， 能够 保证纤维与混凝土基体的接触面积足够大， 使纤维桥接作用 明显增强 ， 有效地阻止裂缝的开展 ， 显著提高其抗折强度， 同 时又能保证试件的延性 。一般而言 ， 钢纤维以直径( 或边长 ) 0 3 0 9 l n n l ， 长度不超过 5 0 n u n为宜， 过短会使钢纤维丧失增 强效果， 过长会使试块延性降低。而纤维长度为直径的4 o - - 6 o N n 时， 它们才能均匀分布于混凝土中， 采用异型或使端部具有锚 定效果的铣削型钢纤维， 可以提高钢纤维与混凝土的黏结， 增加 昆 凝土的抗折强度。 表 4 异形钢纤维混凝土抗折强度与长径 比关 系 注 ： 据王志等( 2 0 0 3 ) 资料整编。 ( 4 ) 掺长钢丝纤维对提高混凝土的延伸并不理想， 其原因 可能有 2点： 一是由于长钢丝纤维长度大， 长径比也大， 掺量较 大 ， 在混凝土破坏后并没有屈服， 因此整体表现为脆性， 这类似 于钢筋混凝土梁中超筋的情况。 第二个原因可能是在试件制作 过程中， 钢纤维过长 ， 混凝土振捣困难， 导致钢纤维分布不均 ， 特别是在重力作用下， 造成纤维在混凝土中上疏下密的现象， 而由于模板对纤维的限制，靠近模板钢纤维分布方向不理想 ， 导致在应力作用下裂缝首先出现在无钢丝或少钢丝的混凝土 最薄弱处， 并迅速扩展， 构件很快破坏 。 ( 5 ) 添加铣削型钢纤维对混凝土的抗折强度和延性均有一 定提高， 在试验完毕观察破坏裂缝时 ， 可以发现许多铣削型钢 纤维依然横跨在裂缝之间， 对混凝土起着桥接作用， 即使那些 被拉出的纤维也附带出许多混凝土残渣， 这是因为铣削型钢纤 维具有粗糙的表面， 且存在锚尾阿， 与混凝土有 良好的黏结， 在 开裂前就可以发挥作用， 抗裂效果显著， 能很好地提高的抗折 极限强度与变形能力， 可以有效地改善混凝土的抗折性能。 ( 6 ) 添加了 1 k g m3 含量的聚酯纤维混凝土( I 1 0 0 0 1 ) 的抗 折强度仅为 4 2 8 MP a ， 比素维混凝土只提高了 1 9 。李华涛等 ( 2 0 0 7 ) f) 1做掺量为 0 6 1 2 k g m3 含量的改性聚酯纤维混凝土试验， 它们的抗折强度比基准混凝土也仅提高4 5 - -8 2 。说明单独掺 强度不大的聚丙烯纤维对提高混凝土抗折强度作用非常有限， 但 对掺人多种纤维的混合纤维混凝土延性的提高有较大帮助。 7 O ( 7 ) 纤维既要有一定的硬度又应有一定的弹性 ， 才能使纤 维在拌和过程中， 既较少发生弯曲也不致因过硬而折断。在混 凝土产生弯折效应的过程中， 掺杂了钢丝纤维特别是铣削型钢 纤维的混凝土既能表现出很强的承载力， 在裂缝开展的过程中 也能很好地产生“ 桥接效应” ， 延缓裂缝的开展 ， 使试块表现出 良好 的延性 。 3 5讨论 M1 ( 3 0 0 3 0 1 ) 试块掺入了适量的长钢丝纤维和铣削型钢 纤维及聚丙烯纤维， 其抗折强度较好， 延性最优， 既发挥了长钢 丝纤维长度大、 长径 比大 、 强度高的优势， 充分发挥了长钢丝纤 维与混凝土黏结长度较大的优势， 大大增强了混凝土的抗折强 度 ； 同时发掘了铣削型钢纤维表面粗糙和锚尾效应， 具有较好 的阻裂作用 ， 使得混凝土开裂后 ， 纤维在变形过程中不易拔出， 可以消耗大量的能量， 极大地提高了混凝土的延性； 虽然聚丙 烯纤维刚度较低， 传递荷载的能力差， 但它与混凝土黏结力强， 能有效地抑制裂缝的开展， 增强混凝土材料的连续性， 同时它 的韧性好， 不那么容易被拉断 ， 从而有效地提高混凝土的延性。 三者的结合， 优势互补， 相得益彰， 最大限度地发挥了 3 种纤维 对提高混凝土抗折性能的潜能， 这种混合纤维混凝土是种良 好的混合纤维混凝土掺和模式， 其配合比可供设计参考。 安明吉 占 等( 2 0 0 7 ) 口 】在钢纤维掺加方式对混凝土抗折强度影 响方面做了有益的探索研究， 提出“ 两种纤维混合状态下纤维 对抗折强度的贡献取决于贡献大的单种纤维掺量， 并无叠加增 强作用” 的认识具有重要学术价值， 但由此得出“ 通常的纤维混 凝土不提倡混合掺加不同钢纤维” 的结论有待磋商。 如上所述， 通过本试验研究， 发现掺入 3种纤维的混合纤维 混凝土试块( 3 0 0 3 0 1 ) 的延性最优， 其抗折强度也在所有试验中 位列第二， 仅次于单一的长钢丝纤维混凝土试块( 6 0 0 0 0 ) ， 但后 者的延性不太好。从综合力学性能而言， 混凝土构件除了拥有一 定的抗折强度外， 更需要具备良好的延性 ， 从而能够在建筑工程 破坏前有预兆出现， 这是预防各种地质灾害非常需要的。 4结 论 ( 1 ) 钢纤维混凝土抗折强度与纤维掺量和钢纤维的长径比 成正相关关系； 但钢纤维混凝土的延性与纤维掺量没有直接关 系， 而主要是与钢纤维的种类有关。 ( 2 ) 在同等纤维掺量条件下， 钢纤维混凝土的抗折强度大 小顺序是： 长钢丝纤维混凝土 铣削型钢纤维混凝土 短钢丝 纤维混凝土； 而延性顺序却并不遵循这个规律， 但单一钢纤维 混凝土的延性 都不好 。 ( 3 ) 混合纤维混凝土( 3 0 0 3 0 1 试块 ) 的抗折强度较高， 延 性最好， 综合力学性能最佳， 是值得推荐的混合纤维混凝土掺 和模式。 本试验由于条件所限， 只对 4种纤维， 3 种混杂纤维的配合 比模式进行了对比研究 ， 而且每种配合比的试件数量也较少 ， 同时由于仪器老化以及数据变化过快导致记录困难， 包括其中 的2组试件没有得到数据， 所以本文所得结论难免存在着局限 性和片面性 ， 仅供参考。 致谢： 本文是在上海交通大学 P RP学生研究项 目“ 高性能 混合纤维混凝土力学性能试验研究”的部分研究成果的总结， 该项 目是与王 贤栋、 刘峰的合作完成的 ， 指导老师为黄真教授 。 下转第7 3页 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 结合表 5 、 6可得 ， 对于高强混凝土， 砂浆的强度通常较高， 当粗骨料的强度低于砂浆的强度时， 粗骨料的强度越高， 混凝 土的抗压强度也越高； 当粗骨料的强度高于砂浆强度时， 粗骨 料的强度对混凝土的抗压强度影响不大 ， 单纯提高粗骨料的 强度( 石灰岩 1 0 O - 1 2 0 MP a 、 辉绿岩 1 6 0 - 1 8 0 MP a I 】 ) 并不能显 著地提高混凝土的强度。 2 2 细骨料对配制 C 8 0 - C 9 0高强混凝土的影响 配制高强混凝土应选用洁净、 坚固性好 、 颗粒级配好的中 粗砂， 一般采用河砂居多。相比而言， 细骨料对高强混凝土的影 表 6 同配合 比砂浆的抗压 强度 响要比粗骨料小得多1 1 。本部分主要研究了细骨料的细度模数 对配制 C 8 0 C9 0高强混凝土的影响， 见表 7 。 表 7 不 同细度模数的细骨料对高强混凝 土强度的影响 由表 7的结果可得， 细度模数在 2 6 9的范围内， 在其他 参数相同的情况下， 细骨料对高强混凝土工作性能及强度的影 响不大。 2 3 砂率对配制 C8 0 C 9 0高强混凝土的影响 表 8 为同配合比混凝土在不同砂率情况下的性能比较， 该 组配合比中选用 2 8 细度模数的中砂， 从表 8中可以看到， 当砂 率从 3 5 提高到4 1 时， 混凝土工作性能相当， 2 8 d强度呈增长 趋势， 且趋势逐渐变缓； 当砂率从 4 1 提高到 4 4 时， 混凝土的 工作性能相对变差， 2 8 d抗压强度降低。综合比较可得 ， 砂率在 4 1 时混凝土的工作性能、 强度均较优， 即砂率最佳值约为4 1 。 表 8 砂率对混凝土性 能的影 响 3结 论 ( 1 ) 对配制 C 8 0 9 0高强混凝土， 当粗骨料的级配达到 空隙率较低时有利于提高混凝土的强度， 粗骨料 1 0 - 2 0 mm与 5 1 0 i n l n两级配的比例为 6 ： 4时较 为适宜 。 ( 2 ) 对于高强混凝土， 砂浆的强度通常较高， 当粗骨料的强 上接第 7 O页 在试验及总结报告编写过程中， 得到了刘冬、 刘旭、 伏俊杰等学 长的大力帮助； 在此， 对给予过帮助的老师、 同学们一并表示最 诚挚的感谢 ! 参考文献： 【 1 】 过镇海， 时旭东 钢筋混凝土原理和分析【 M J E 京： 清华大学出版社， 2 o o 7 2 管品武， 禹雷 ， 孟会英， 等 基于钢纤维混凝土铺装层抗折强度的试 验研究 J 】 郑州大学学报 ： 工学版， 2 0 0 7 ， 2 8 ( 1 ) ： 6 8 7 1 【 3 l3 安明葫 ， 马亚峰， 贺奎 ， 等 钢纤维掺加方式对混凝土抗折强度影响 研究 J 】 青岛理工大学学报 ， 2 0 0 7 ， 2 8 ( 3 ) ： 4 7 5 1 度低于砂浆的强度时， 粗骨料的强度越高， 混凝土的抗压强度 也越高 ； 当粗骨料的强度高于砂浆强度时， 粗骨料的强度对混 凝土的抗压强度影响不大， 单纯提高粗骨料的强度对提高混凝 土强度作用不明显。粗骨料的强度对混凝土强度的影响与其同 配合比砂浆的强度关系密切。 ( 3 ) 在其他参数相同的情况下 ， 细度模数在 2 6 2 9范围 内的细骨料对 C 8 0 ,- C9 0高强混凝土的工作性能及强度的影响 不 大。 ( 4 ) 配制 C 8 0 C9 0高强混凝土， 砂率存在一个最佳值， 当砂 率约为 4 1 时混凝土的综合性能( 工作性能和抗压强度) 较好。 参考文献 ： 1 1张承志 商品混凝土 M _ E 京 ： 化学工业出版社， 2 0 0 6 【 2 J2 姚燕 ， 王玲， 田培 高性能混凝土【 M 】 E 京： 化学工业出版社， 2 0 0 6 3 】M I N D E S S s ， Y O U N G J F ， D A R WI N D 混凝土 M 吴科如 ， 张雄 ， 姚 武 ， 等译 _ 匕 京 ： 化学工业 出版社 ， 2 0 0 5 【 4 G J O R V 0 E Hi g h s t r e n g t h c o n c r e t e ， a d v a n c e i n c o n c r e t e t e c h n o l o g y J Ce n me t ， 1 9 9 2 作者简介： 王军( 1 9 7 2 一 ) ， 男 ， 高级工程师， 主要从事预拌混凝土和预 拌砂浆方面的研究与应用。 单位地址 ： 联系电话 ： 湖北武汉东 1 3 5 5 8 6 3 3 4 2 6 1 8 号高科大嗄 1 3 楼( 4 3 0 0 7 4 ) 【 4 张省侠 钢纤维混凝土抗折性能试验分析 J 公路交通科技： 应用技 术版 ， 2 0 0 8 ( 2 ) ： 1 1 7 1 1 9 5 】 G B T 5 0 0 8 1 -2 0 0 2 ， 普通混凝土力学性能试验方法标准 s 】 2 0 0 3 【 6 J6 王志， 胡晓波， 鲍光玉， 等 异型钢纤维混凝土性能试验研究【 J j 混凝 土， 2 0 0 3 ( 1 1 ) ： 2 5 2 6 5 0 【 7 李华涛， 谢卫红， 李江 ， 等 改性聚酯纤维混凝土抗折强度试验I J 】 广 东建材， 2 0 0 7 ( 8 ) ： 1 4 1 5 作者简介： 韦金峰( 1 9 8 7 一 ) ， 男， 土木工程专业。 单位地址： 上海交通大学闵行校区 F 0 6 0 1 0 0 2 班( 2 0 0 2 4 0 ) 联 系电话 ： 1 3 5 6 4 4 3 8 1 0 0 73 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m