鋼纖維摻量對(duì)纖維納米混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

周長(zhǎng)偉 趙亮平

鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院（450002）

實(shí)驗(yàn)研究

鋼纖維摻量對(duì)纖維納米混凝土抗壓強(qiáng)度的影響

周長(zhǎng)偉 趙亮平

鄭州大學(xué)土木工程學(xué)院（450002）

通過(guò)對(duì)8組纖維納米混凝土試塊進(jìn)行抗壓試驗(yàn)，探討鋼纖維摻量對(duì)纖維納米混凝土抗壓強(qiáng)度的影響。結(jié)果表明：摻入鋼纖維，改善了纖維納米混凝土的受壓破壞形式，使其由脆性轉(zhuǎn)變?yōu)檩^好的延性，且隨鋼纖維摻量增加，纖維納米混凝土抗壓強(qiáng)度明顯提高。

纖維；納米；鋼纖維摻量；抗壓強(qiáng)度

0 前言

現(xiàn)代建筑對(duì)混凝土的性能要求越來(lái)越高，而微細(xì)觀復(fù)合可以有效提高混凝土的性能。在混凝土中加入分散性良好的高強(qiáng)高韌纖維以及微觀尺寸的納米礦粉形成纖維納米混凝土,其抗壓強(qiáng)度如何?改變鋼纖維摻量，抗壓強(qiáng)度怎樣變化?

1 試驗(yàn)概況

采用42.5普通硅酸鹽水泥,粒徑10～25 mm、連續(xù)級(jí)配的石子,級(jí)配良好的中砂,JKH-1型粉狀高效減水劑；端鉤型鋼纖維，平均長(zhǎng)度35.006，等效直徑0.602;聚丙烯纖維為杜拉纖維，長(zhǎng)19 mm,比重0.91，熔點(diǎn)160℃；納米SiO2,VK-SH30白色粉末，粒徑30 nm，比表面積（200±10）m2/g，表觀密度40～60 g/L，雜質(zhì)含量<0.5%；自來(lái)水拌合。單方混凝土中摻入聚丙烯纖維0.91 kg/m3，納米SiO2替代率為1%，鋼纖維摻量有0、0.2%、0.4%、0.5%、0.7%、1.0%、1.5%、2.0%，混凝土強(qiáng)度為C60。依據(jù)《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50080-2002）和《纖維混凝土試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》（CECS 13:2009）的規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn),試件尺寸150 mm×150 mm×150 mm,試驗(yàn)設(shè)備采用WHY-3000全自動(dòng)壓力試驗(yàn)機(jī)。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

如圖1所示，隨著鋼纖維摻量的增加，纖維納米混凝土的抗壓強(qiáng)度明顯提高。未摻鋼纖維的抗壓強(qiáng)度為65.95 MPa，鋼纖維摻量為1%混凝土的抗壓強(qiáng)度為74.54 MPa，提高了13.03%；摻量2%的抗壓強(qiáng)度為79.87 MPa，提高了21.11%。未摻鋼纖維的混凝土受壓破壞時(shí)發(fā)生爆裂，摻入鋼纖維的混凝土受壓破壞時(shí)表現(xiàn)為延性,且隨鋼纖維摻量增加，延性越來(lái)越好。可見(jiàn)，摻入鋼纖維可以有效提高纖維納米混凝土的抗壓強(qiáng)度，約束橫向變形，使受壓破壞形式由脆性轉(zhuǎn)變?yōu)檩^好的延性。

圖1 鋼纖維摻量——抗壓強(qiáng)度曲線

鋼纖維均勻、亂向的分散在纖維納米混凝土中,形成空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，且隨鋼纖維摻量增加，空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)更加緊密。受荷過(guò)程中，鋼纖維的橋接阻裂作用減輕了混凝土內(nèi)部微缺陷的產(chǎn)生和發(fā)展，減小了基體內(nèi)部缺陷的尺寸，降低了裂紋尖端的應(yīng)力集中，改善了混凝土的受壓破壞形式，由脆性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)檩^好的延性破壞，提高了混凝土的抗壓性能。

3 結(jié)論

1）摻入鋼纖維，改善了纖維納米混凝土的受壓破壞形式，由脆性轉(zhuǎn)變?yōu)檩^好的延性。

2）隨鋼纖維摻量增加，抗壓強(qiáng)度明顯提高。

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