钢纤维再生混凝土力学性能试验研究_侯选平

2011年第04期总第154期福 建 建 筑Fujian A rchitecture &Co nstr uctionN o04 2011V ol 154钢纤维再生混凝土力学性能试验研究侯选平 陈美容 杨岚峰(厦门理工学院土木工程与建筑系 福建厦门 361024)摘 要:以0%、1%、1 5%、2%体积率掺量的钢纤维再生混凝土和相对应的钢纤维普通混凝土进行了抗压、抗折强度试验,探讨钢纤维掺量对再生混凝土力学性能的影响。

结果表明,钢纤维再生混凝土抗压、抗折强度略低于相同掺量的钢纤维普通混凝土;与普通再生混凝土相比,钢纤维的加入可以稍提高再生混凝土的抗压强度,且可以在很大程度上提高再生混凝土的抗折强度。

关键词:钢纤维混凝土 再生混凝土 抗压强度 抗折强度中图分类号:T U 528.1 文献标识码:A 文章编号:1004-6135(2011)04-0085-03Test Study for Mechanical Properties of Fiber Recycled ConcreteH o u Xuanping Chen M eir ong Y ang L anfeng(X iamen U niv ersity of T echnolo g y,Depart ment o f Civil Eng ineering and A rchitecture Xiamen 361024)Abstract:0%,1%,1 5%,2%vo lume fractio n o f steel fiber r ecy cled concr ete and steel fiber co rr esponding to the com pr essiv est rength of o rdinary co ncr ete,flexural testing,recycled concrete steel fiber of t he co mpr essive and f lex ur al per formance T he re -sults show ed that:recycled steel fiber co ncr ete compressiv e and flex ur al strength of steel fiber slightly lo wer than o rdinary con -cr et e,recycled co ncr et e,co mpar ed w ith o rdinary steel fiber can slightly increase the co mpr essive str eng th o f recycled co ncrete,and can g reatly impr ove the flex ural st rength of r ecycled concr eteKeywords:Steel fiber reinfo rced concrete Recycled concrete Compressiv e str eng th Flexura l strength 作者简介:侯选平,男,1988年11月,本科,土木工程专业。

收稿日期:2011-03-110 引言据统计,每万平方米拆除的旧建筑将产生7000~12000t 建筑垃圾,其中废弃的混凝土占很大比例。

将废弃的混凝土经过破碎、清洗和分级后,按照一定的配合比,制作以再生骨料为主的混凝土,简称再生混凝土。

再生骨料混凝土是建筑垃圾再利用的有效途径。

然而,再生骨料混凝土与普通混凝土相比,抗压、抗拉强度较低,限制了其应用范围。

在试验中向再生骨料混凝土添加钢纤维,以起到增强增韧的效果,改善其力学性能,对再生骨料混凝土的应用具有积极意义。

本文研究了钢纤维体积率对钢纤维再生混凝土的抗压强度、抗折强度的影响,同时与相同掺量的普通混凝土抗压强度和抗折强度进行了对比,比较了钢纤维再生骨料混凝土和钢纤维普通混凝土的力学性能。

1 实验设计与实验方法1 1 原材料钢纤维采用剪切波纹型SF 钢纤维,有效长度50mm,等效直径1 00mm,长径比为60。

再生粗骨料为实验室废弃混凝土构件经过人工破碎分级而成,粒径为5~20mm 连续级配,实测级配表见表1。

普通骨料为碎石,粒径为5~20mm 连续级配。

细骨料为普通河砂(中砂),细度模数为2 5。

水泥采用42 5级普通硅酸盐水泥。

表1 再生粗骨料颗粒级配尺寸/mm 26 5199 54 752 36筛余/%1 973 29999 91 2 配合比设计为了研究钢纤维掺量对钢纤维再生混凝土抗压强度、抗折强度的影响,钢纤维体积率设计为0%、1%、1 5%、2%四类。

试验中混凝土的配合比设计按照 钢纤维混凝土 (JG /T 3064-1999)、 再生混凝土应用技术规程 (DG/T J 08-2018-2007)中的有关规定进行设计,设计强度为30M P a 。

混凝土配合比设计为水泥:砂:石:水=382:896:1053:186,水灰比为1:2 05。

1 3 试件的制作和养护按照 钢纤维混凝土 (JG /T 3064-1999)、 钢纤维混凝土试验方法 (CECS13-98)的规定,按不同体积率和骨料类型,将试件分16组,每组包含15个试件,分别测试该试件在3d 、7d 、28d 的力学性能。

试件编号代码规则如表2、表3所示,其中:N C为普通混凝土,R C为再生混凝土;3d,7d,28d分别表示在标准状况下养护到3天,7天,28天;1 5表示钢纤维体积含量为1 5%。

例如,NC1(3d),表示钢纤维体积率为1%、在标准状况下养护3天的普通混凝土试样。

表2 钢纤维再生混凝土试件编号钢纤维掺量3d7d28d 0%RC0(3d)RC0(7d)RC0(28d)1%RC1(3d)RC1(7d)RC1(28d)1 5%RC1 5(3d)RC1 5(7d)RC1 5(28d)2%RC2(3d)RC2(7d)RC2(28d)表3 钢纤维普通混凝土试件编号钢纤维掺量3d7d28d 0%NC0(3d)NC0(7d)NC0(28d)1%NC1(3d)NC1(7d)NC1(28d)1 5%NC1 5(3d)NC1 5(7d)NC1 5(28d)2%NC2(3d)NC2(7d)NC2(28d)试验中混合料的拌和均采用强制式搅拌机拌合,先加入骨料、水、水泥,再在搅拌的过程中逐渐加入钢纤维,均匀拌和后入模。

抗折试件的模具尺寸为100mm 100mm 400mm,抗压试件的模具尺寸为150mm 150mm 150mm。

所有试件都在注模24h后脱模,在标准养护条件﹝温度(20 3) ,相对湿度不小于90% 养护至相对应的试件龄期时测定其抗折强度或者抗压强度。

2 试验结果分析试验得到了不同掺量、不同骨料试件的抗压、抗折强度数据,如图1、图2所示。

图1为抗折强度试验曲线,图2为抗压强度试验曲线,横坐标为钢纤维掺量,纵坐标为强度值(M Pa)。

图1 抗折强度本实验中,有两个影响强度的因素:钢纤维体积率、粗骨料种类。

下面分别就钢纤维体积率和粗骨料对抗压强度、抗折强度的影响进行分析对比。

图3、图4对比了不同钢纤维体积率对3d、7d、28d抗压强度、抗折强度的影响。

可以得出,在粗骨料相同的情况下,钢纤维对再生混凝土图2 抗压强度图3 不同钢纤维掺量对抗压强度影响图4 不同钢纤维掺量对抗折强度影响和普通混凝土的立方体抗压强度、抗折强度都随着钢纤维体积率的增加而增大。

计算RC1、R C1 5、RC2、N C1、NC1 5、NC2比R C0、NC0强度增量,见表4、表5。

表4、表5均以RC0、NC0的强度作为比较基值。

表4 抗压强度增量试件编号3d7d28d RC0---RC16 5%3 4%6 1%RC1 59 8%8 6%15 5%RC214 2%15 7%21 3%NC0---NC13 1%3 1%5 1%NC1 55 4%5 8%8 6%NC28 6%8 9%13 8%表5 抗折强度增量试件编号3d7d28d RC0---RC123 1%17 3%19 6%RC1 540 4%44 2%32 7%RC261 9%54 6%42 6%NC0---NC127 2%25 9%18 9%NC1 554 4%41 1%40 6%NC265 2%53 2%56 5%根据上述数据分析可以得出,随着钢纤维掺量的增加,钢纤维再生混凝土3d抗压强度提高了14 2%,7d抗压强度提高了15 7%,28d抗压强度提高了21 3%;其3d抗折强度提高了61 9%,7d抗折强度提高了54 6%,28d抗压强度提高了42 6%。

钢纤维普通混凝土3d抗压强度提高了8 6%,7d抗压强度提高了8 9%,28d抗压强度提高了13 8%;其3d抗折强度提高了65 2%,7d抗折强度提高了53 2%,28d抗压强度提高了56 5%。

试验结果表明,钢纤维对混凝土抗折、抗压性能都有较大程度提高,对再生混凝土抗折强度、抗压强度提高程度十分明显,钢纤维对混凝土的抗压强度的影响低于对其抗折强度的影响。

以上分析结果说明,混凝土中加入的钢纤维在试件破坏过程中起到了阻止裂缝开展的作用,消耗能量,从而达到抗裂作用,钢纤维对水泥裂缝、孔隙等也有搭接作用,使整个结构成为有机的整体,因此其承载力比普通混凝土高。

在钢纤维体积率相同时,再生骨料与普通骨料对混凝土抗压强度与抗折强度的影响见表6、表7。

表中数据均为钢纤维普通混凝土与相应钢纤维再生骨料混凝土强度比。

表6 抗折比钢纤维掺量抗折比3d7d28d 0%-28 2%-21 4%-20 5%1%-25 8%-21 0%-19 5%1 5%-25 2%-19 3%-15 4%2%-24 1%-16 5%-15 3%表7 抗折比钢纤维掺量抗压比3d7d28d 0%-4 5%-3 7%-11 6%1%-7 1%-10 3%-11 0%1 5%-13 2%-2 6%-16 5%2%-6 8%-1 2%-19 4% 根据表6、表7的数据分析,可以得出,钢纤维再生混凝土的抗折性能、抗压性能均低于钢纤维普通混凝土。

钢纤维再生混凝土比钢纤维普通混凝土抗压强度降低值在15 3%~ 28 2%之间变化,抗折强度降低比值在1 2%~19 4%之间变化。

这说明,钢纤维体积率相同的情况下,再生骨料混凝土内部孔隙比普通混凝土多,结构比较松散,影响了其强度;其次,再生粗骨料在破碎时,其表面有影响混凝土粘结的残余物不能清洗完全。

3 结论通过对0%、1%、1 5%、2%的钢纤维的体积率和相对应的钢纤维普通混凝土进行的抗压、抗折试验,研究与分析,得出以下结论:(1)钢纤维再生混凝土立方体抗压强度低于相对应的钢纤维普通混凝土。