磁化水钢纤维混凝土抗折性能试验与分析.pdf

2 0 1 6年第 2期 2月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 CHI NA C ONC RE T E AND C EME NT P R 0DUCT S 2 0 1 6 No 2 F e b r u a r y 磁化水钢纤维混凝土抗折性能试验与分析 费厚乾， 马芹永 ( 安徽理工大学土木建筑学院， 淮南 2 3 2 0 0 1 ) 摘 要 ： 为改善混凝土脆性 、 易开裂缺 点， 提 高纤维与混凝土的黏 结强度 ， 同时提 高混凝土强度 ， 综合考虑 三者的 基础上 ， 采取在 混凝 土中掺入钢 纤维， 并使 用磁 化水代替普通水 ， 制备磁化水钢纤 维混凝土 ， 进行三种水流速度和 四 种钢纤维体积率条件下的抗折强度试验。试验 结果表 明， 对于普通水和磁 化水钢纤维混凝 土， 抗折强度均随钢 纤维 掺量的增加而增大 ； 磁化水能有效提 高钢纤 维混凝土 的抗折 强度 ； 当钢 纤维体 积率为 1 8 ， 水 流速度 为 2 1 m s 时抗 折强度提 高幅度较大 。 增 长率 为 2 7 3 8 。 关键 词 ： 磁化水 ； 钢纤维混凝土； 抗折强度 ； 黏 结强度 Ab s t r a c t ： I n o r d e r t o i mp r o v e t h e s h o r t a g e f o r b ri t t l e n e s s o f c o n c r e t e a n d e a s y t o c r a c k ，t h e b o n d i n g s t r e n g t h o f t h e fi b e r a n d c o n c r e t e i s e n h a n c e ，a t t h e s a me t i me ， s t r e n gth o f c o n c r e t e i s i mp r o v e d ， c o n s i d e ri n g t h e s e t h r e e f a c t o r s ， ma g n e - t i z e d wa t e r 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 i s p r e p a r e d b y a d d i n g s t e e l fi b e r i n c o n c r e t e ，u s i n g ma g n e t i z e d wa t e r i n s t e a d o f o r d i n a r y w a t e r F l e x u r a l s t r e n g t h e x p e r i me n t s for t h r e e k i n d s o f fl o w v e l o c i t i e s a n d fou r k i n d s o f s t e e l fi b e r v o l u me r a t e a l e c a r r i e d o u t I e r e s u l t s s h o w t h a t a s o r d i n a r y w a t e r a n d ma g n e t i z e d wa t e r s t e e l fi b e r mi nfo 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 i s i n c r e a s e d wi t h t h e i n c r e a s i n g s t e e l fi b e r c o n t e n t ； ma g n e t i z e d w a t e r c a n e ff e c t i v e l y e n h a n c e f l e x u r a l s t r e n gth o f s t e e l fi b e r r e i nfo r c e d c o n c r e t e ； wh e n t h e s t e e l fi b e r v o l u me i s 1 8 ， t h e fl o w v e l o c i t y i s 2 h n s ， fl e x u r a l s t r e n g t h i n c r e a s e d b y a b i g ma ti n ，g r o wt h r a t e i s 2 7 3 8 Ke y wo r d s ：Ma g n e t i z e d w a t e r ；S t e e l fi b e r c o n c r e t e ； F l e x u r a l s t r e n g t h ； B o n d i n g s tre n gth 中图分类号 T U 5 2 8 5 7 2 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 6 ) 0 2 5 5 0 3 0前言 混凝土是 当代应用最广泛的建筑材料 。 具有容 易取材 、 易于成型 、 施工方便 、 抗压强度高等优点 ； 但混凝 土也存在脆性大、 容易开裂等缺点【1 1 ， 这些缺 点降低 了混凝土结构承载能力 。缩短了使用寿命 ， 成为各种事故的隐患 。目前 ， 混凝土正向高强度、 高 性能方 向发展 ， 如何 改善混凝土脆性 、 易开裂问题 一 直是专家学者研究 的热点。钢纤维能有效阻止混 凝土 内部微裂缝 的产生和宏观裂缝 的扩展 ， 使具有 脆性特征 的普通混凝土成 为有 良好韧性 的复合 材 料【2 卅。大量研究及各种纤维增强机理表明 ， 纤维的 增强效果 主要取决于基体强度 、纤维的长径 比、 纤 维的体积率 、 纤维与基体的黏结强度及基体 中纤维 的分布 与取 向 5 - 6 ， 其 中 。 界面黏结失效过早是绝大 多数钢纤维混凝土破坏 的主因I7 1 钢纤 维从 基体 中 拔 出 ， 使钢纤维 的作用不能充分发挥 ， 影响 了增强 效果 。 因此 ， 近年来很多专家学者致力于研究如何 提高纤维与基体黏结强度 ， 即改善钢纤维与混凝土 之间的界面特性 。 以一 定流速 流过磁场 后 的水 称为磁 化水 ， 目 基金项 目： 安徽省住房城乡建设科学技术计划项 目( 2 0 1 5 Y F - 3 7 ) 。 前 国内外关于磁化水用于增强混凝土强度有较多 的研究和应用嗍 。 汪浩然等 9 1 研究表 明： 在磁感强度 为 2 8 5 r n T ， 水流速度为 2 1 m s的条件下 ， 磁化水混 凝土较普通水混凝土抗压强度提高 9 0 ， 劈裂抗拉 强度提高 9 3 1 。吴 忠等 研究表明 ： 用磁场强度 2 8 0 m T和水 流速 度 1 3 4 4 I h的磁化水 拌制 的混凝 土 较普通混凝土的抗压强度增长了 2 0 左右。磁 化水使水泥水化更充分 ， 水泥浆体的内聚力和黏结 力增大 ，改善了水泥石与粗骨料 间的界面结构 ， 提 高了混凝 土的界面结合力 ， 从而增强了混凝土的力 学性能【 “ 】 。 上述 研 究 只是 针 对磁 化 水 混凝 土 的压 拉 强 度 ， 而抗折强度也是混凝土性能的重要指标 。本研究将 磁化水技术应用于钢纤维混凝 土中， 通过对磁化水 钢纤维混凝土进行抗折试验 ， 研究了磁化水对钢纤 维混凝土抗折强度 的提高作用。 1 试验参数选择 1 1 原材料与混凝土配合 比 水泥 ： P 0 4 2 5级普通硅酸盐水泥。 细骨料 ： 淮河中砂 。 粗骨料 ： 粒径 5 2 0 m m的碎石。 钢纤维 ：剪切端钩型钢纤维 ，尺寸为 O ： 5 m mx 一 5 5 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 费厚乾 马芹永 磁化水钢纤维混凝土抗折性能试验与分析 对于磁化水钢纤维混凝土 ， 其抗折强度 比普通 水钢纤维混凝土要高 ， 说明磁化水可以提高抗折强 度 。在 同一水流速度下 。 试件的抗折强度随钢纤维 体积率的增加而增加 ； 当水流速度为 0 6 m s ， 钢纤维 体积率分别为 0 6 、 1 2 、 1 8 、 2 4 时 ， 对应的磁 化水钢纤维混凝土抗折强度 比素混凝土分别提 高 了 3 3 4 0 、 3 4 9 5 、 6 1 2 3 、 8 1 0 6 ； 当水 流速度为 2 1 m s ， 钢纤维体积率为 2 4 时 ， 磁化水钢纤维混凝 土的抗折强度提高幅度最大 ， 较素混凝土的抗折强 度提高了 8 5 2 8 。 由表 2可知 ， 当水流速度为 2 1 m s 时 ， 磁化水 对钢纤维混凝土的抗折强度提高较大 ， 此水 流速度 下 ， 钢纤维体积率为 1 8 时 ， 相对钢纤维混凝土抗 折强度提高幅度最大 ， 增长率为 2 7 3 8 。 表 2 磁化水钢纤维混凝土相对 钢纤 维混凝 土 抗折强度增长率 4 2 磁化水与钢纤维共 同作用对混凝土抗折强度 的影 响 由表 3可知 ， 对 于抗折强度增长率 ， 磁化水 钢 纤维混凝土对于素混凝土而言 增长率均大于磁化 表 3 磁化水与钢纤维共 同作用对混凝土抗折强度 增长率 的影 响 注 ： M， S F 表示磁 化水混 凝土 和钢纤 维混凝 土 中对 素混 凝 土抗 折强度增长率较大的值。 水混凝土和钢纤维混凝土抗折强度增长率值。试验 结果表明 ，磁化水和钢纤维共同作用于混凝土时 。 不仅可以各 自发挥对抗折强度增长 的性能 二者还 可 以相互作用共 同促进抗折强度的增长 。 5结论 ( 1 ) 对 于钢纤维混凝土 ， 钢纤维体积率为 2 4 时 ， 混凝土的抗折强度增长幅度最大 ， 抗折强度提 高可达 5 4 8 3 。 ( 2 ) 对于磁化水钢纤维混凝土 ， 在水流速度为 0 6 m s 、 1 2 m s 、 2 1 m s 时 ， 抗 折 强度 均大 于 相 同钢 纤 维体积率下的钢纤维混凝土。 ( 3 ) 当水流速度 2 1 m s ， 钢纤维体积率为 1 8 时 磁化水钢纤维混凝土相对钢纤维混凝土抗折强 度提高幅度最大 ， 增长率为 2 7 3 8 。 ( 4 ) 磁化水钢纤维混凝土较优参数为水流速度 2 1 m s ， 钢纤维体积率 1 8 。 参考文献 ： 1 马芹永 混凝土 结构基 本原理 ： 第 2版 M 】 北京： 机械 工业 出版社。 2 0 1 2 2 】 安 明， 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 ) ： 2 7 3 1 3 】 马芹永， 袁文华， 付传 清， 等 早龄期钢纤 维混凝 土弯 曲韧性 试验与分析 J 】 特种结构， 2 0 0 9 ， 2 6 0) ： 5 3 5 5 4 1 赵 国藩 ， 彭少 民， 黄 承逵 钢 纤维混凝 土结构 M】 北京： 中 国 建筑工业出版社 2 0 0 2 【 5 】 么 兰， 董立波 浅谈纤维 混凝土在施 工 中的增 强机理【 J 1 交 通科技与经济。 2 0 o o ( 4 ) ： 1 4 1 5 【 6 周 明凯， 赵青林， 沈卫 国 层布式钢纤 维混凝土力学性 能研 究 J 混凝土与水泥制 品， 2 0 0 3 ( 1 ) ： 3 5 3 7 7 林小松 ， 杨果林 纤维 高强与超高强 混凝土【 M 】 北京： 科 学 出版社， 2 0 0 2 8 熊瑞生 磁化水 的活性 及其与磁感应 强度 的相关 性分析 J 】 江西理工大学学报， 2 0 1 3 ， 3 4 ( 5 ) ： 1 1 - 1 6 9 】 汪浩然 ， 马芹 永 磁 化水钢 纤维混凝 土压拉性 能试验 与分 析 J 】 地下空间与工程学报， 2 0 1 5 ( 3 ) ： 6 0 7 6 1 1 1 0 吴忠， 秦本东， 罗运军 磁化水对混凝土强度的影响及其 作 用机 理试验研究 f J 1 建井技术， 2 0 0 4 ， 2 5 ( 1 ) ：2 8 3 1 、 【 1 1 赵华 玮， 代学灵 磁化 水对喷射混凝土强度影 响的试 验研 究 J 采矿与安全工程学报， 2 0 0 9 ， 2 6 ( 3 ) ： 3 8 1 3 8 5 1 2 】 【 苏 B H 克拉辛， 著 毛钜凡， 刘曼琼， 王恒， 译 磁 化水 【 M 北京 ：计 量出版社。 1 9 8 2 收稿 日期 ： 2 0 1 5 1 0 2 1 作者简介 ： 费厚乾 ( 1 9 8 8 一 ) ， 男 ， 硕士研 究生 。 联系电话 ： 1 5 8 5 5 4 1 3 8 6 7 E -ma i l ： h o u q ia n 2 0 0 8 1 2 6 c o m 通讯作者 ： 马芹永 ( 1 9 6 4 一 ) ， 男 ， 教 授、 博士生导师 。 E -ma i l ： q y ma a h 1 2 6 c o m 一 5 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m