钢纤维增强混凝土力学性能研究.
钢纤维增强大掺量再生骨料混凝土力学与断裂性能
第42卷第7期2023年7月硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报BULLETIN OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol.42㊀No.7July,2023钢纤维增强大掺量再生骨料混凝土力学与断裂性能丁亚红,邹成路,郭㊀猛,张美香,吕秀文(河南理工大学土木工程学院,焦作㊀454003)摘要:通过立方体抗压试验㊁劈裂抗拉试验与三点弯曲试验,探讨再生粗㊁细骨料较高取代率和钢纤维掺量对再生混凝土力学性能与断裂性能的影响㊂测试了试件28d 的立方体抗压强度㊁劈裂抗拉强度与双K 断裂韧度,分析了再生混凝土基本力学性能与断裂性能之间的相关性,提出了钢纤维增强大掺量再生骨料混凝土起裂断裂韧度及失稳断裂韧度与劈裂抗拉强度的计算关系㊂结果表明:再生粗㊁细骨料以50%质量取代率分别替换天然碎石与河砂,钢纤维体积掺量为1.0%时,抗压强度与劈裂抗拉强度达到最高,分别达到天然混凝土的77.12%与93.97%㊂掺加1.0%的钢纤维后,试块的失稳断裂韧度明显增加,并且在再生细骨料掺量为50%时均超过了天然混凝土㊂关键词:再生混凝土;三点弯曲试验;劈裂抗拉强度;立方体抗压强度;起裂断裂韧度;失稳断裂韧度中图分类号:TU528㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1001-1625(2023)07-2532-09Mechanical and Fracture Properties of Steel Fiber Reinforced Concrete with Large Amount of Recycled AggregateDING Yahong ,ZOU Chenglu ,GUO Meng ,ZHANG Meixiang ,LYU Xiuwen (School of Civil Engineering,Henan Polytechnic University,Jiaozuo 454003,China)Abstract :Through cube compression test,splitting tensile test,and three point bending test,the effects of high replacement ratio of recycled coarse and fine aggregate,and steel fiber content on the mechanical and fracture properties of recycled concrete were investigated.The cube compressive strength,splitting tensile strength,and double K fracture toughness of the sample for 28d were tested,and the correlation between the basic mechanical properties and fracture properties of recycled aggregate concrete was analyzed.The computational relationships between the initiation fracture toughness,unstable fracture toughness,and splitting tensile strength of steel fiber reinforced concrete with large amounts of recycled aggregate were proposed.The results show that,the compressive strength and splitting tensile strength of recycled coarse and fine aggregate with a mass substitution ratio of 50%replace natural crushed stone and river sand and 1.0%volume fraction of steel fiber reach the highest,reaching 77.12%and 93.97%of those of natural concrete,respectively.After adding 1.0%volume fraction of steel fiber,the unstable fracture toughness of the test block significantly increases,and unstable fracture toughness exceedes that of natural concrete when the recycled fine aggregate content is 50%.Key words :recycled aggregate concrete;three-point bending beam test;splitting tensile strength;cube compressive strength;initiation fracture toughness;unstable fracture toughness 收稿日期:2023-02-20;修订日期:2023-04-20基金项目:国家自然科学基金(U1904188)作者简介:丁亚红(1973 ),女,博士,教授㊂主要从事再生混凝土材料相关方面的研究㊂E-mail:dingyahong@ 0㊀引㊀言将废弃混凝土破碎㊁筛分制成再生骨料,将其按照一定比例或全部替代天然砂石材料制成再生混凝土(recycle aggregates concrete,RAC)㊂由于再生骨料性能劣于天然骨料[1-2],再生混凝土相较于天然混凝土往第7期丁亚红等:钢纤维增强大掺量再生骨料混凝土力学与断裂性能2533㊀往表现出强度低㊁耐久性差等缺陷[3-5]㊂丁进炜[6]对再生混凝土的力学性能进行研究㊂结果表明试块的立方体抗压强度随着再生细骨料掺量的增加而减少㊂肖建庄等[7]通过改变再生细骨料掺量得出抗压强度的正态分布概率密度曲线,并指出再生细骨料的取代率不宜大于30%(质量分数)㊂为解决RAC的各种缺陷,国内外学者采用不同种类的纤维对RAC进行加强[8-11],纤维的桥接作用能够有效地限制其内部空隙与微裂缝的产生与扩展,能够明显改善RAC的韧性㊁延性与抗裂能力[12-15]㊂我国学者徐世烺与Reinhardt[16]提出的双K断裂模型,有效诠释了混凝土断裂行为机理㊂在国内工程实践中,再生骨料运用于混凝土中的掺量普遍较低,通常只有30%左右,不利于 绿色建筑绿色生产 的开展,因此本文采取再生粗㊁细骨料配制大掺量再生骨料混凝土进行力学性能与断裂性能试验,研究再生粗㊁细骨料取代率对再生混凝土的影响,同时采用钢纤维对其进行加强,为钢纤维增强大掺量再生骨料混凝土工程实践中的推广应用提供数据和理论支持㊂1㊀实㊀验1.1㊀原材料试验用的P㊃O42.5级水泥来自河南省焦作市千业水泥厂,天然细骨料是细度模数为2.9的河砂,天然粗骨料选用连续级配的天然碎石,再生粗骨料取自河南理工大学废弃混凝土,经过破碎筛分制成,试验用水为焦作市自来水,骨料与钢纤维性能见表1㊁表2㊂减水剂为复合型高效聚羧酸减水剂,以上试验材料均来自同一批次㊂表1㊀骨料性能Table1㊀Aggregate propertiesAggregate type Aggregate size/mm Apparent density/(kg㊃m-3)Water absorption/%Crushing value/% Natural coarse aggregate 4.75~202673.1 1.3215.75 Recycled coarse aggregate 4.75~202540.08.9122.89 Natural fine aggregate0.15~4.752630.1 1.1011.25 Recycled fine aggregate0.15~4.752594.68.5027.36表2㊀钢纤维性能Table2㊀Performance of steel fiberSteel fiber type Average length/mm Length-diameter ratio Density/(kg㊃m-3)Tensile strength/MPa Corrugated milled steel fiber384278.5ˑ103>6001.2㊀试验方案以及配合比设计本文主要探讨大掺量再生粗㊁细骨料质量取代率及钢纤维掺量对再生混凝土基本力学性能与断裂性能影响的规律㊂试验中再生细骨料采用50%㊁70%㊁100%三个质量取代率取代天然碎石,再生粗骨料采用50%㊁70%㊁100%三个质量取代率取代河砂,钢纤维体积掺量为0%和1.0%㊂设计19组试验组包括立方体抗压试块每组三个,劈裂抗拉试块每组三个,三点弯曲试块每组三个,试验分组见表3㊂表3㊀试验分组Table3㊀Test groupsSample No.Replacement rate of recycledcoarse aggregate/%Replacement rate of recycledfine aggregate/%Steel fiber content/%NC000 R50-5050500 R50-7050700 R50-100501000 R70-5070500 R70-7070700 R70-1007010002534㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷续表Sample No.Replacement rate of recycled coarse aggregate /%Replacement rate of recycled fine aggregate /%Steel fiber content /%R100-50100500R100-70100700R100-1001001000SFR50-5050501SFR50-7050701SFR50-100501001SFR70-5070501SFR70-7070701SFR70-100701001SFR100-50100501SFR100-70100701SFR100-1001001001㊀㊀注:R100-100表示再生粗骨料质量取代率为100%,再生细骨料质量取代率为100%;SFR100-100表示再生粗骨料质量取代率为100%,再生细骨料质量取代率为100%,钢纤维体积掺量为1.0%㊂再生粗骨料与再生细骨料分别判定为Ⅱ类再生粗骨料㊁Ⅱ类再生细骨料,根据陕西省工程建设标准中的‘再生混凝土结构技术规程“(DBJ61/T 88 2014)中规定,Ⅱ类再生粗骨料宜配制强度等级为C40及以下强度等级的再生混凝土㊂混凝土的配合比按照‘普通混凝土配合比设计规程“(JGJ 55 2011)设计计算,设计强度等级为C30,水胶比为0.50,砂率为34.5%,所有试块坍落度控制在30~180mm,基础配合比见表4㊂表4㊀混凝土配合比设计Table 4㊀Mix proportion design of concreteComposition Water Cement Coarse aggregate Fine aggregate Water-reducing agent Mix proportion /(kg㊃m -3)20039811776200.861.3㊀试块制作与养护图1㊀三点弯曲梁试验Fig.1㊀Three-point bending beam test 考虑再生骨料吸水率较高,用清水预浸泡24h,再处理为饱和面干状态后再进行浇筑,在试块浇筑过程中采用统一的投料顺序以及搅拌时间,在模具内部涂抹疏水材料,保证脱模时试块的完整㊂试块浇筑完成后,静置24h,然后脱模并书写编号以作记录㊂养护时间为28d㊂1.4㊀试验装置及试验方法试块在最高3000kN 电液伺服万能材料试验机进行试验㊂立方体抗压试验与劈裂抗拉试验参照‘普通混凝土力学性能试验方法标准“(GB /T 50081 2019)进行㊂断裂试验采取三点弯曲试验,通过预埋钢片的方式预制裂缝㊂试验全程采用速率为0.1mm /min 的位移控制模式,裂缝口张开位移采用夹式引伸计测量,跨中挠度采用千分表测量,试验装置示意图如图1所示,D 为试件高度,l 为试件长度,S 为支座跨度,a 0为初始裂缝长度,P 为外荷载㊂2㊀双K 断裂参数的确定起裂断裂韧度按式(1)~(2)计算㊂K ini Ⅰc =3P ini ㊃S 2D 2㊃B a 0f 1(α)(1)第7期丁亚红等:钢纤维增强大掺量再生骨料混凝土力学与断裂性能2535㊀f 1(α)=1.99-a 0D 1-a 0D ()2.15-3.93a 0D +2.7a 0D ()2[]1+2a 0D ()1-a 0D ()3/2(2)式中:K ini Ⅰc 为起裂断裂韧度,MPa㊃m 1/2;P ini 为起裂荷载,kN;a 0为初始裂缝长度,mm;D 为试件高度,mm;B 为试件厚度,mm;S 为支座跨度,mm㊂失稳断裂韧度按式(3)~(7)计算㊂K un Ⅰc =3P max ㊃S 2D 2㊃B a c f 2(α)(3)f 2(α)=1.99-a c D 1-a c D ()2.15-3.93a c D +2.7a c D ()2[]1+2a c D ()1-a c D ()3/2(4)a c =2π(D +H 0)arctan B ㊃E 32.6P max CMOD c -0.1135-H 0(5)CMOD i =24P i ㊃a 0B ㊃D ㊃E f 3(α)(6)f 3(α)=0.76-2.28a 0D +3.87a 0D ()2-2.04a 0D ()3+0.661-a 0D ()2(7)式中:P max 为峰值荷载,kN;CMOD c 为峰值荷载对应的裂缝张口位移,μm;a c 为临界等效裂缝长度,mm;P i 与CMOD i 为试验P -CMOD 曲线上线性上升段任找三点的对应值(P 1,CMOD 1),(P 2,CMOD 2),(P 3,CMOD 3);H 0为试件高度加上刀口厚度;E 为弹性模量㊂3㊀结果与讨论3.1㊀试验过程与破坏形态立方体抗压试验中,未掺纤维试件最终的破坏形态往往呈沙漏状㊂掺入钢纤维的试件由于钢纤维的桥接作用,无大块剥落的现象,整体形状接近柱状,呈现出裂而不碎的形态,破坏形态如图2㊁图3所示㊂图2㊀再生混凝土受压破坏形态Fig.2㊀Compression failure mode of recycled aggregate concrete 图3㊀钢纤维再生混凝土受压破坏形态Fig.3㊀Compression failure mode of steel fiber recycled aggregate concrete 再生混凝土劈裂抗拉试验过程中,未掺加纤维的试件表面形成一条垂直于受力面且贯穿试件的裂缝,试件迅速失去承载力㊂掺入钢纤维的试块的破坏面能够观察到跨越裂缝的钢纤维,且钢纤维的波纹形状出现了不同程度的拉直情况,破坏形态如图4㊁图5所示㊂三点弯曲试验过程中,在预制裂缝正上方施加荷载,随着荷载的增加,试块表面形成明显的宏观裂缝,承载力快速下降㊂未掺钢纤维试块承载力瞬间下降,裂缝快速扩大,夹式引伸计脱落㊂掺加钢纤维的试块表现2536㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷出一定的韧度,多根钢纤维跨越裂缝面,破坏形态如图6㊁图7所示㊂图4㊀再生混凝土劈裂受拉破坏形态Fig.4㊀Splitting tension failure mode of recycledaggregateconcrete图5㊀钢纤维再生混凝土劈裂受拉破坏形态Fig.5㊀Splitting tensile failure mode of steel fiber reinforced recycled aggregateconcrete图6㊀再生混凝土三点弯曲破坏形态Fig.6㊀Three-point bending failure mode ofrecycled aggregateconcrete图7㊀钢纤维再生混凝土三点弯曲破坏形态Fig.7㊀Three-point bending failure mode of steel fiberreinforced recycled aggregate concrete3.2㊀立方体抗压强度的影响因素图8㊁图9分别为再生混凝土㊁钢纤维再生混凝土抗压强度,可以看出,再生粗骨料的加入为试块的立方体抗压强度带来了明显的负面影响,再生粗骨料(RCA)质量取代率为50%,再生细骨料(RFA)质量取代率为50%,掺加体积掺量1.0%钢纤维的试样抗压强度最高,达到了天然混凝土的77.17%㊂掺入钢纤维后,强度虽有所提高但依然随再生粗骨料的增多而降低,出现这种情况的原因主要是钢纤维自身性能较好,在混凝土内部能够提供一定的抗压能力;再生粗骨料表面附着老旧砂浆,随着再生粗骨料的增加,混凝土基体中的负面因素不断累积,混凝土基体更容易发生破坏,试件失去承载力㊂再生细骨料对试块的抗压强度有明显的抑制表现,再生细骨料相较于天然河砂具有均质性差㊁吸水率高㊁压碎值大等诸多缺陷,混凝土基体更容易产生微小裂缝,受到应力集中的影响,裂缝迅速扩大从而被破坏㊂图8㊀再生混凝土抗压强度Fig.8㊀Compressive strength of recycledaggregateconcrete图9㊀钢纤维再生混凝土抗压强度Fig.9㊀Compressive strength of steel fiber reinforcedrecycled aggregate concrete第7期丁亚红等:钢纤维增强大掺量再生骨料混凝土力学与断裂性能2537㊀3.3㊀劈裂抗拉强度的影响因素图10为再生混凝土劈裂抗拉强度,可以看出,随着再生粗骨料的增多,试件劈裂抗拉强度逐渐下降㊂再生粗骨料自身缺陷导致试件强度下降,更容易发生破坏㊂当再生粗骨料质量掺量为70%时,劈裂抗拉强度受再生细骨料影响最为明显,当再生粗骨料完全取代碎石材料时,劈裂抗拉强度受变化幅度最小㊂再生粗骨料质量取代率越高,劈裂抗拉强度受再生细骨料质量取代率的影响越明显㊂在纤维混凝土材料中,砂浆与钢纤维的黏结占据了主导地位㊂再生细骨料大大减弱了砂浆的强度进而导致钢纤维在混凝土基体内的黏结程度降低[17],试块在受力过程中更容易发生钢纤维的拔出破坏,从而失去承载力㊂钢纤维再生混凝土劈裂抗拉强度试验结果如图11所示㊂图10㊀再生混凝土劈裂抗拉强度Fig.10㊀Splitting tensile strength of recycled aggregateconcrete 图11㊀钢纤维再生混凝土劈裂抗拉强度Fig.11㊀Splitting tensile strength of steel fiber reinforced recycled aggregate concrete 3.4㊀荷载-裂缝开口位移曲线图12㊁图13分别为再生混凝土和钢纤维再生混凝土的P -CMOD 曲线,可以非常明显地看出三点弯曲下的试块中,试块的峰值荷载因再生粗㊁细骨料的增加而逐渐下降,再生粗㊁细骨料分别50%质量替换碎石与河砂,掺加体积掺量1.0%钢纤维,再生混凝土峰值荷载达到最高,峰值荷载达到天然混凝土的84.40%㊂相较于素再生混凝土P -CMOD 曲线,钢纤维再生混凝土具有更高的峰值荷载,下降段的残余强度更高,有效提高了再生混凝土的韧性㊂图12㊀再生混凝土P -CMOD 曲线Fig.12㊀P -CMOD curves of recycled aggregate concrete㊀图13㊀钢纤维再生混凝土P -CMOD 线Fig.13㊀P -CMOD curves of steel fiber reinforced recycled aggregate concrete 3.5㊀起裂断裂韧度与失稳断裂韧度再生混凝土与钢纤维再生混凝土断裂韧度如图14所示,试块的起裂断裂韧度随着再生粗㊁细骨料增加呈负增长的趋势,再生粗㊁细骨料分别50%质量替换碎石与河砂材料,钢纤维体积掺量为1.0%时,起裂断裂韧度达到最高,为0.645MPa㊃m 1/2㊂2538㊀资源综合利用硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第42卷图14㊀素再生混凝土与钢纤维再生混凝土断裂韧度Fig.14㊀Fracture toughness of plain recycled aggregate concrete and steel fiber reinforced recycled aggregate concrete 在三点弯曲试验中,试块预制裂缝端口处在应力集中的情况下更早出现宏观裂缝,直接导致起裂断裂韧度明显下降㊂掺入钢纤维后,钢纤维能够增强再生混凝土的整体性,减少再生混凝土基体在水化过程中因收缩形成的微小裂缝与有害空隙,在荷载不断增加的试验过程中延缓宏观裂缝产生的时间点,提高再生混凝土的起裂断裂韧度㊂当再生粗㊁细骨料分别70%质量取代天然砂石时,钢纤维对起裂断裂韧度的优化作用最高,提升了24.73%㊂钢纤维体积掺量为0%,再生粗骨料质量取代率为50%,再生细骨料质量取代率为50%㊁70%㊁100%时,失稳断裂韧度分别为天然混凝土的99.29%㊁91.80%㊁75.92%;掺入钢纤维后,失稳断裂韧度大幅提高,甚至超过天然混凝土,分别达到天然混凝土的124.41%㊁116.33%㊁101.29%㊂钢纤维体积掺量为0%,再生粗骨料质量取代率为70%,再生细骨料质量取代率为50%㊁70%㊁100%时,失稳断裂韧度分别为天然混凝土的95.34%㊁87.91%㊁67.51%;加入钢纤维后,失稳断裂韧度分别达到天然混凝土的106.17%㊁102.17%㊁95.66%㊂钢纤维体积掺量为0%,再生粗骨料完全取代天然骨料后,失稳断裂韧度水平较低,分别只达到天然混凝土的76.99%㊁75.78%㊁71.13%;掺加钢纤维后,失稳断裂韧度达到天然混凝土的100.02%㊁93.3%㊁83.39%㊂根据图14中的数据,试块的失稳断裂韧度受再生粗㊁细骨料增加而产生负面影响,再生粗㊁细骨料分别50%质量取代天然砂石,钢纤维体积掺量为1.0%时,失稳断裂韧度达到最高,为1.096MPa㊃m 1/2㊂试件预制裂缝端口处在应力集中作用下发生开裂后,荷载达到峰值后,试块的承载能力快速下降,在极短时间内失去承载能力㊂掺加1.0%的钢纤维后,试块的失稳断裂韧度明显增加,并且在再生细骨料质量掺量为50%时均超过了天然混凝土,这是因为钢纤维在混凝土基体中的 桥接作用 ,将裂缝两侧受到的拉力转化为沿钢纤维分布的拉力以及异形钢纤维与新砂浆的黏结力与机械咬合,阻碍了宏观裂缝的进一步延伸扩展㊂当再生粗骨料质量取代率为70%,再生细骨料全部取代天然河砂时,钢纤维对起裂断裂韧度的优化作用最高,较未掺钢纤维试件提升了41.70%㊂3.6㊀断裂韧度与劈裂抗拉强度的换算关系裂缝延伸过程中在裂缝最前端形成微裂区,并以此为先导开始扩展㊂在此区域内产生黏聚力㊂K Ⅰσ为黏聚力作用产生的应力强度因子,失稳断裂韧度与起裂断裂韧度的差值由黏聚力提供,即为:K ini Ⅰc +K Ⅰσ=K un Ⅰc ㊂诸多学者提出直线型㊁折线型㊁曲线型的混凝土软化本构曲线[18-22],给出了黏聚力的不同表达式,如表5所示㊂表5㊀文献中混凝土软化本构模型[18-22]Table 5㊀Softening constitutive model of concrete in literature [18-22]Type Model Literature Straight type σ(ω)=f t 1-ωω0()[18]Folded line type σ(ω)=f t -(f t -σs )ωω0,0ɤωɤωs σs (ω0-ω)(ω0-ωs ),ωs <ω<ω00,ω0<ωìîíïïïï[19]σ(ω)=f t ,ωɤω1f t -0.7f t (ω-ω1)(ω2-ω1),ω1<ω<ω20.3f t (ω0-ω)(ω0-ω2),ω2<ωɤω0ìîíïïïï[20]第7期丁亚红等:钢纤维增强大掺量再生骨料混凝土力学与断裂性能2539㊀续表TypeModel Literature Curve type σ(ω)=f t exp(AωB )[21]σ(ω)=f t 1-ωω0()η[][22]因此认为,混凝土的起裂断裂韧度㊁失稳断裂韧度与其劈裂抗拉性能有密切关系㊂则将混凝土的起裂断裂韧度㊁失稳断裂韧度与劈裂抗拉强度进行拟合(见图15㊁图16),计算关系如式(8)~(9)所示㊂K ini Ⅰc =0.22541f t -0.19271(8)K un Ⅰc =0.29072f t -0.10137(9)拟合结果可以看出,试件的起裂断裂韧度㊁失稳断裂韧度均与劈裂抗拉强度呈正相关,这与上述预测模型趋势类似,也进一步印证本文的分析结果㊂图15㊀起裂断裂韧度与劈裂抗拉强度的拟合曲线Fig.15㊀Fitting curve of initiation fracture toughness and splitting tensilestrength 图16㊀失稳断裂韧度与劈裂抗拉强度的拟合曲线Fig.16㊀Fitting curve of unstable fracture toughness and splitting tensile strength 4㊀结㊀论1)再生粗㊁细骨料大掺量取代天然砂石材料导致试件基本力学性能有较为明显的下降,并且随着掺量的增加下降幅度也增加㊂再生粗㊁细骨料均完全取代天然砂石,未掺加钢纤维时,劣化幅度最大分别达到了52.17%㊁32.33%㊂2)钢纤维自身强度较高,加入钢纤维后,再生混凝土抗压强度与劈裂抗拉强度均有明显改善,增幅最高分别达29.95%㊁25.23%㊂再生粗㊁细骨料质量取代率均为50%,钢纤维体积掺量为1%时,抗压强度与劈裂抗拉强度达到最高,分别达到天然混凝土的77.12%与93.97%㊂3)再生粗㊁细骨料对再生混凝土的起裂断裂韧度与失稳断裂韧度起到负面作用,再生粗㊁细骨料质量取代率均为50%,钢纤维掺量为1.0%时,起裂断裂韧度与失稳断裂韧度达到最高,分别为0.645㊁1.096MPa㊃m 1/2㊂4)钢纤维的掺加能够有效提升再生混凝土断裂性能,当再生粗㊁细骨料均为70%质量取代天然碎石与河砂材料时,钢纤维对起裂断裂韧度的优化作用最高,提升了24.73%;当再生粗骨料质量取代率为70%,再生细骨料质量取代率为100%时,钢纤维对失稳断裂韧度的优化作用最高,提升了41.70%㊂参考文献[1]㊀肖建庄,林壮斌,朱㊀军.再生骨料级配对混凝土抗压强度的影响[J].四川大学学报(工程科学版),2014,46(4):154-160.XIAO J Z,LIN Z B,ZHU J.Effects of recycled aggregates gradation on compressive strength of concrete[J].Journal of 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CF30钢纤维混凝土力学性能试验研究
CF30钢纤维混凝土力学性能试验研究苑辉，徐亮，杨飞辽宁工程技术大学研究生学院，辽宁阜新（123000）E-mail ：uckyuanhui@摘 要：对钢纤维体积率（）为0～1.5%、基体强度为C30的钢纤维混凝土进行了立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度试验研究。
试验结果表明：钢纤维混凝土抗压强度随的增加小幅度增长，而钢纤维对SFRC 的抗拉、抗折性能起着明显的增强作用。
f V f V 关键词：钢纤维混凝土；抗压强度；劈裂抗拉强度；抗折强度中国图书分类号：TU 528。
572 文献标识码：A引言钢纤维混凝土(简写为SFRC)是在普通混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种新型复合材料[1]。
它不仅具有普通混凝土的优良特性，同时由于钢纤维的存在限制了裂缝的开展，从而使原来本质上是脆性的混凝土材料呈现出很高的抗裂性能并能推迟裂缝的出现。
以往研究侧重于高强度混凝土，对中等强度混凝土研究较少，因此，本文针对=0、0.5%、1.0%、1.5%，基体强度为C30的SFRC 进行基本力学性能试验研究，以供工程设计参考。
f V 1. 试验概况[2]实验中所采用的钢纤维为常州武进利源钢纤维公司生产的剪切型钢纤维，长度32mm ，长径比 59。
水泥为盘山水泥厂生产的盘山牌P.O 32.5普通硅酸盐水泥。
骨料最大粒径为20mm ；混凝土的配合比为水泥420 kg/m 3，水189 kg/m 3，砂837 kg/m 3，石837 kg/m 3；水灰比0.45。
立方体抗压强度计算公式为AF f cu = （1） 式中：— 钢纤维混凝土抗压强度（MPa ）；cu f F — 极限荷载（N ）；A — 受压面积（mm 2）； 劈裂抗拉强度计算公式为 A P a P R t 637.022==π （2） 式中：—钢纤维混凝土劈裂抗拉强度（MPa ）；t R P —最大荷载（）N a —劈裂抗拉立方体试件的边长；—试件的劈裂面积，A 2a A =抗折强度按下式计算：2bhFl f cf =(3) 式中：—钢纤维混凝土抗折强度（Mpa ）；—荷载（N ）；—支座间距（mm ）； ts f F l b —试件截面宽度（mm ）；—试件截面高度（mm ）。
钢纤维混凝土性能特点论文
钢纤维混凝土性能特点论文摘要：本文结合钢纤维混凝土的性能机理，对钢纤维混凝土的力学性能、耐久性、耐冻融性等多项性能进行分析，并结合现代钢纤维混凝土的实际应用和其独特的性能对其应用前景进行了展望。
关键词：钢纤维混凝土；性能机理；工程应用钢纤维混凝土（SteelFiberReinforcedConcrete，简写为SFRC）是在普通混凝土中掺入适量短钢纤维而形成的可浇筑、可喷射成型的一种新型复合材料。
它是近些年来发展起来的一种性能优良且应用广泛的复合材料。
近年来钢纤维混凝土在国内外得到迅速发展，它克服了混凝土抗拉强度低、极限延伸率小、性脆等缺点，具有优良的抗拉、抗弯、抗剪、阻裂、耐疲劳、高韧性等性能，已在建筑、路桥、水工等工程领域得到应用。
一、钢纤维混凝土的性能研究1.1钢纤维混凝土的力学强度1.1.1抗压强度钢纤维混凝土虽受压强度增加不明显，但受压韧性却大幅度提高了。
这是由于钢纤维的存在，增大了试件的压缩变形，提高了受压破坏时的韧性。
从宏观上呈现，钢纤维混凝土受压破坏时，没有明显的碎块或崩落，仍保持这整体性。
1.1.2抗剪强度钢纤维混凝土具有优异的抗剪性能，对提高钢筋混凝土结构抗剪能力有重要意义。
通常在钢筋混凝土的构件中，其抗剪承载力主要靠箍筋和弯起钢筋承担，这些筋多了，不仅要提高工程投资，而且施工很不方便，尤其对薄壁、抗震结构和复杂形状的特种结构，问题则尤为突出。
因此采用钢纤维混凝土是提高结构抗剪能力的有效途径。
1.1.3抗弯强度钢纤维混凝土的抗弯强度，随着纤维掺量的增加而提高。
钢纤维混凝土等级提高，使抗弯强度提高明显。
在弯曲荷载作用下，钢纤维混凝土受拉区开裂，中性轴向上移，受拉区仍有部分纤维与基材的粘结力承受拉力，增加韧性，提高了混凝土的抗弯强度。
而普通混凝土则很快发生断裂，以致脆性破坏。
1.2钢纤维混凝土的韧性和抗裂性韧性是在材料受压破坏前吸收能量的性质。
抗裂性是指钢纤维在脆性混凝土基体中减少裂缝和阻滞裂缝进一步发展的性质。
钢纤维混凝土的应用与研究
钢纤维混凝土的应用与研究一、引言钢纤维混凝土是一种新型的建筑材料，其具有高强度、高韧性、高耐久性等优点，因此在建筑行业中得到了广泛的应用。
本文将从钢纤维混凝土的定义、性能、应用领域、施工与试验等方面进行详细介绍和研究。
二、钢纤维混凝土的定义钢纤维混凝土是在混凝土中加入一定量的钢纤维，使混凝土具有更好的抗拉强度和韧性。
钢纤维混凝土可以分为两种类型，一种是钢筋混凝土，另一种是钢纤维增强混凝土。
钢筋混凝土是在混凝土中加入钢筋，增强混凝土的抗拉性能，而钢纤维增强混凝土是在混凝土中加入钢纤维，增强混凝土的抗拉性能和韧性。
三、钢纤维混凝土的性能1.高强度：钢纤维混凝土具有比普通混凝土更高的抗拉强度和抗压强度。
2.高韧性：钢纤维混凝土具有比普通混凝土更好的韧性，能够在受到冲击或震动时不易破裂。
3.高耐久性：钢纤维混凝土具有比普通混凝土更好的耐久性，能够长时间地保持其强度和韧性。
4.施工性能好：钢纤维混凝土的施工性能比较好，能够适应不同的构造形式和施工环境。
四、钢纤维混凝土的应用领域1.工业建筑：钢纤维混凝土可以用于各种工业建筑的地面、墙体和屋顶等部分，具有较好的耐磨性和承重能力。
2.公路和桥梁：钢纤维混凝土可以用于公路和桥梁的路面、桥墩和桥梁板等部分，具有较好的抗冲击性和耐久性。
3.隧道工程：钢纤维混凝土可以用于隧道工程的衬砌、地面和顶板等部分，具有较好的防火性能和耐久性。
4.水利工程：钢纤维混凝土可以用于水利工程的水泵房、水箱和水塔等部分，具有较好的防水性能和耐久性。
五、钢纤维混凝土的施工与试验1.施工流程：钢纤维混凝土的施工流程与普通混凝土的施工流程类似，包括原材料的搅拌、浇注、养护等步骤。
2.试验方法：钢纤维混凝土的试验方法包括抗压强度试验、抗拉强度试验、韧性试验等。
这些试验可以通过国家标准进行。
六、结论钢纤维混凝土是一种新型的建筑材料，具有较好的性能和应用前景。
随着建筑行业的不断发展，钢纤维混凝土的应用将会越来越广泛。
混凝土结构中纤维增强复合材料的应用技术研究
混凝土结构中纤维增强复合材料的应用技术研究一、引言混凝土是建筑中普遍使用的材料，因其具有良好的压缩性能和耐久性而得到广泛应用。
但是，混凝土的受拉性能较差，易于开裂，降低了其使用寿命和安全性。
为了改善混凝土的受拉性能，纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer，FRP）被引入到混凝土结构中。
近年来，纤维增强混凝土（Fiber Reinforced Concrete，FRC）已经成为一种重要的新型复合材料，其具有高强度、高韧性、耐久性好等优点。
本文将详细介绍混凝土结构中纤维增强复合材料的应用技术研究。
二、FRC的分类FRC是一种由纤维和混凝土组成的复合材料。
根据纤维种类的不同，FRC可以分为以下几类：1. 钢纤维混凝土：钢纤维混凝土是将钢纤维掺入混凝土中，以提高混凝土的韧性和抗裂性能。
钢纤维可以是钢丝、钢棒、钢纱等形式，其直径一般为0.2~1.0mm，长度为25~60mm。
2. 碳纤维混凝土：碳纤维混凝土是将碳纤维掺入混凝土中，以提高混凝土的强度和刚度。
碳纤维具有高强度、高模量、低密度等优点，但其价格较高。
3. 玻璃纤维混凝土：玻璃纤维混凝土是将玻璃纤维掺入混凝土中，以提高混凝土的韧性和抗裂性能。
玻璃纤维具有良好的耐碱性和耐腐蚀性，但其强度较低。
4. 天然纤维混凝土：天然纤维混凝土是将天然纤维掺入混凝土中，以提高混凝土的韧性和抗裂性能。
常用的天然纤维有木材纤维、竹子纤维、麻类纤维等。
三、FRC的性能FRC的性能主要取决于所使用的纤维种类、纤维含量、纤维长度和混凝土配合比等因素。
下面介绍FRC的一些基本性能：1. 强度：FRC的强度主要取决于所使用的纤维种类和纤维含量。
一般来说，钢纤维混凝土的强度较高，碳纤维混凝土次之，玻璃纤维混凝土最低。
2. 韧性：FRC的韧性主要取决于纤维的长度和含量。
纤维长度越长，韧性越好。
纤维含量越高，韧性越好。
3. 耐久性：FRC的耐久性主要取决于纤维的耐久性和混凝土配合比。
超高性能混凝土中钢纤维的作用机理研究
超高性能混凝土中钢纤维的作用机理研究超高性能混凝土（UHPC）是一种新型的高性能混凝土，具有高强度、高耐久性、高密实度等优异性能，并且广泛应用于桥梁、隧道、高层建筑等工程领域。
而钢纤维是UHPC中常用的增强材料之一，它能够有效提高UHPC的抗拉强度、耐冲击性、抗裂性等性能。
本文将从以下三个方面探讨钢纤维在UHPC中的作用机理：增强效应、界面效应、断裂韧性。
一、增强效应UHPC中的钢纤维可以有效地增强混凝土的力学性能，特别是抗拉强度和冲击强度。
钢纤维在混凝土中的作用主要有以下两个方面：1.1 增强混凝土的抗拉强度混凝土的抗拉强度是其相对较弱的力学性能之一，而钢纤维的加入可以有效提高混凝土的抗拉强度。
这是因为钢纤维的强度远高于混凝土的强度，而且钢纤维与混凝土之间的粘结力较强，可以有效地阻止混凝土的开裂和破坏。
此外，钢纤维的加入还可以提高混凝土的延性和变形能力，从而增加混凝土的抗震性能。
1.2 增强混凝土的冲击强度UHPC在受到冲击载荷时，容易发生局部破坏和裂缝扩展，而钢纤维的加入可以有效地防止混凝土的破坏和裂缝扩展，从而提高混凝土的冲击强度。
此外，钢纤维的加入还可以增加混凝土的能量吸收能力，从而提高混凝土的耐久性和抗震性能。
二、界面效应UHPC中的钢纤维与水泥基质之间存在界面，界面的性质和质量对UHPC的力学性能有着重要的影响。
具体而言，界面效应主要有以下两个方面：2.1 提高混凝土的完整性钢纤维与水泥基质之间的界面可以提高混凝土的完整性，防止混凝土内部的裂缝逐渐扩大，从而保持混凝土的力学性能。
此外，界面效应还可以增加UHPC的弹性模量和刚度，提高其耐久性和抗震性能。
2.2 影响钢纤维的分散性和分布UHPC中的钢纤维分散性和分布均对混凝土的力学性能有着重要的影响。
如果钢纤维分散不均匀，会导致混凝土的强度和延性不均，从而影响混凝土的力学性能。
此外，钢纤维的分布不均匀还会导致混凝土的开裂和破坏，从而影响混凝土的耐久性和抗震性能。
剪切型超短超细钢纤维增强混凝土性能
价值工程
剪切型超短超细钢纤维增强混凝土性能研究
The Effect of Shear Ultrashort Superfine Steel Fiber in Reinforcing the Concrete Performance
张李① ZHANG Li；彭毅② PENG Yi；李庆达① LI Qing-da
117 4.42
剪切型超短 超细钢纤维 442 512 902 混凝土（2%）
334 159 -
156 4.42
剪切型超短 超细钢纤维 442 512 902 混凝土（3%）
334 159 -
234 4.42
1.2 试验龄期 按钢纤维种类和钢纤维参入量的不 同，将试件分为 7 组。每组分别制作 4 天和 14 天两个龄 期的试件，共含 12 个尺寸为 10cm×10cm×10cm 的试件 和 6 个尺寸为 40cm×10cm×10cm 的试件。对每组试件进 行立方体抗压强度试验、劈裂抗拉强度试验和抗折强度 试验。
关 键 词 ：剪切型超细钢纤维增强混凝土；力学性能；极限掺入量；弹性模量
Key words: shear superfine steel fiber reinforced concrete；mechanical properties；ultimate incorporation；elastic modulus
中 图 分 类 号 ：TU37
文 献 标 识 码 ：A
文 章 编 号 ：1006-4311（2013）01-0066-03
0 引言 钢纤维混凝是是在普通混凝土中加入乱向分布的钢 纤维所形成的一种多相复合材料。它以素混凝土为基体， 在其中加入乱向分布的钢纤维。当混凝土受到内部或外部 应力作用时，混凝土微裂缝的扩展必然遭遇到在基体内部 构成的乱向分布钢纤维的致密网状系统的重重阻挡，难以 扩展为大的裂纹，极难形成贯通性的渗水毛细孔道或裂 缝，提高了混凝土的抗拉强度和韧性[1][5]。 在普通钢纤维混凝土中掺入的钢纤维长度一般在 30-50mm，直径在 0.5mm 左右，普通钢纤维的掺量一般在 体积率的 1.5%左右，最大掺入量一般不超过 2%。现有的 研究和实践表明，掺入钢纤维可以显著地改善了混凝土的 抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能，使混凝土具有较好的延 性。所以钢纤维混凝土适于公路路面、机场道面、或其它采 用弯拉强度为设计指标的结构。 本文采用直径为 0.2mm 左右，长度在 8mm 左右的剪 切型超短超细钢纤维对普通混凝土增强增韧。通过试验确 定普通钢纤维和超短超细钢纤维极限掺入量；制作出普通 钢纤维混凝土和剪切型超短超细钢纤维混凝土试件进行 对比试验，比较相同掺入量和极限掺入量情况下普通钢纤 维混凝土和超短超细钢纤维混凝土的力学性能；探究提高 掺入量对超短超细混凝土力学性能的影响。 1 试件制作 1.1 钢纤维混凝土试块 制作钢纤维混凝土所采用 原材料均为剪切型钢纤维。普通钢纤维：长度 30mm、直径 0.5mm；剪切型超短超细钢纤维：长度 8mm、直径 0.2mm；重 庆拉法基水泥有限公司生产的普通硅酸盐水泥 42.5R 级； 最大粒径 20mm 的碎石；细度模数 3.03 的中粗砂；重庆九 乐建材有限公司生产的 RH-1 型减水剂；民用自来水。 为了对钢纤维混凝土进行力学性能研究，设计进行立 方体抗压试验，劈裂试验和弯折试验。试验中采用尺寸为 10cm×10cm×10cm 的立方体试件和 40cm×10cm×10cm 的
钢纤维类型和掺量对高强混凝土力学性能的影响
钢纤维类型和掺量对高强混凝土力学性能的影响摘要钢纤维加入混凝土能够有效地阻碍混凝土内部裂纹的扩展及宏观裂缝的形成，显著地提高混凝土的力学性能、增加冲击韧性、冲击强度和疲劳强度、减少开裂风险，增大混凝土的致密性和延性。
钢钎维混凝土已在基础设施建设、特种混凝土制备与应用等行业得到大量应用，取得了良好的技术经济和社会效益。
有关钢纤维的掺量、钢纤维与其他纤维的组合形式以及钢纤维的分布方式对混凝土力学性能和耐久性能的影响得到了大量的研究，但钢纤维类型、表面状态及掺量等参数对混凝土力学性能的影响尚未有明确阐述，为此，本文研究不同直径、长度和表面状态的钢纤维及其掺量对抗压、抗折和劈拉强度的影响规律，以期最大限度地发挥钢纤维的使用效能。
关键词钢纤维类型；掺量；高强混凝土；力学性能1 试验材料及方法1.1 原材料水泥采用P·52.5RⅡ水泥，矿物掺和料为硅灰。
粗骨料由两种粒径范围5～10mm和10～16mm的玄武岩石子以3：7的质量比混合使用，其表观密度为3030kg/m3，压碎指标为3.1%。
细骨料采用机制砂，表观密度为2600kg/m3。
附着橡胶颗粒的再生钢纤维（Recycledsteelfiberwhichrubberparticleisattachedto，RSFR），是指通过一定技术将废旧轮胎中的钢纤维取出，并切割成不同长度的钢纤维。
而将钢纤维RSFR经过高温处理后可以得到未附着橡胶颗粒的再生钢纤维（Recycledsteelfiberwithoutrubberparticles，RSF），其表面附着被煅烧的橡胶颗粒留下的炭黑。
减水剂采用固含量为50%的聚羧酸型减水剂[1]。
1.2 混凝土的制备本试验共制备6种类型的含粗骨料超高性能混凝土，其中一种为未掺入任何钢纤维的空白组超高性能混凝土，另外5种为分别掺入不同类型钢纤维的超高性能混凝土，混凝土的水胶比（Watertobinderratio，W/B）均为0.18，其配合比及其边长为100mm立方体试件的抗压强度和劈裂抗拉强度见表2。
钢纤维对混凝土性能的增强机理分析
钢纤维对混凝土性能的增强机理分析【摘要】钢纤维混凝土是一种新型的多相复合材料，它在工程领域特别是建筑领域里得到广泛的应用。
本文对钢纤维混凝土概况进行了介绍，并对混凝土中的钢纤维的增强机理和对混凝土产生的作用进行了简要分析，并对其力学性能及防冻、收缩功能进行了探讨。
【关键词】钢纤维；混凝土；性能；增强机理在复合材料中，钢纤维增强混凝土是近年来迅速发展的一种新兴的建筑材料。
在建筑业发展历史上它是一个必然的科学研究成果。
钢纤维增强混凝土即在普通的混凝土中加入多向分布的短钢纤维而形成的一种复合材料。
由于钢纤维在混凝土内部多向分布的原因，能够有效地阻止混凝土内部微小裂缝的扩大延伸及大裂缝的形成。
所以向混凝土中加入钢纤维，除了能增强抗拉、抗剪、抗弯、抗磨和抗裂等力学性能，混凝土的抗断裂韧性和抗冲击性能也都大大增强。
钢纤维增强混凝土造价成本低，制作相对简单，因此广泛用于公路路面、桥面、混凝土路轨及抗震抗爆结构工程中。
1 钢纤维的增强机理分析钢纤维混凝土增强机理的研究在理论上有两种定义：一是复合力学理论，二是纤维间距理论。
从不同角度出发，两种理论分别解释了钢纤维的增强作用，其最终结果是相同的。
1.1 钢纤维的复合力学理论在复合力学理论中，钢纤维混凝土被看成是一种纤维强化作用体系。
钢纤维混凝土的应力、弹性模量和强度是根据混合原理推算而出的。
根据纤维在钢纤维基体中的分布与取向引入纤维方向系数，正确选择纤维方向系数是取决纤维增强效果的主要因素之一。
1.2 钢纤维的纤维间距理论在钢纤维间距理论中，是根据线弹性断裂力学原理来解释钢纤维对混凝土裂缝的产生或抑制的作用。
混凝土是一种脆性材料，要想增强其抗拉强度，而多方向加入钢纤维后，使钢纤维与混凝土裂缝两边之间的粘应力对裂缝混凝土的扩展有抑制作用。
2 混凝土受钢纤维力学性能的影响2.1 钢纤维对混凝土抗压强度的影响。
根据力学试验数据的分析，混凝土的抗压强度的大小和混凝土的基本性能有关。
钢纤维对混凝土性能的影响研究
d o i :10.3963/j.i s s n .1674-6066.2023.04.006钢纤维对混凝土性能的影响研究曹水清,丁振跃(北京城建亚东混凝土有限责任公司,北京100101)摘 要: 经过试验研究,在一定钢纤维体积率下,钢纤维混凝土抗压强度㊁劈裂抗拉强度和抗折强度随着水胶比的降低而增大;钢纤维体积率在0~1.5%范围内,混凝土的劈裂抗拉强度㊁抗折强度随钢纤维体积率的增加而增大,成一定线性关系;当胶凝材料总量为480k g/m 3时,混凝土抗压强度随钢纤维体积率(0~1.5%)的增加略有提高,但幅度不大㊂关键词: 钢纤维混凝土; 抗压强度; 劈裂抗拉强度; 抗折强度R e s e a r c ho f S t e e l F i b e r o nP e r f o r m a n c e o fC o n c r e t eC A OS h u i -q i n g ,D I N GZ h e n -yu e (B e i j i n g U r b a nC o n s t r u c t i o nY a d o n g C o n c r e t eC o ,L t d ,B e i j i n g 100101,C h i n a )A b s t r a c t : E x p e r i m e n t a l r e s e a r c hs h o w s ,u n d e r c e r t a i nv o l u m e f r a c t i o no f s t e e l f i b e r s ,t h ec o m p r e s s i v es t r e n g t h ,s p l i t t i n gt e n s i l e s t r e n g t h ,a n d f l e x u r a l s t r e n gt ho f s t e e l f i b e r r e i n f o r c e d c o n c r e t e i n c r e a s e dw i t h t h e d e c r e a s e o fw a t e r c e m e n t r a t i o .T h e s p l i t t i n g t e n s i l e s t r e n g t h a n d f l e x u r a l s t r e n g t h o f c o n c r e t e i n c r e a s e l i n e a r l y w i t h t h e i n c r e a s e o f s t e e l f i b e r v o l u m e f r a c t i o nw i t h i n t h e r a n g e o f 0~1.5%.W h e n t h e t o t a l a m o u n t o f c e m e n t i t i o u sm a t e r i a l s i s 480k g /m 3,t h e c o m p r e s s i v e s t r e n gt ho f c o n c r e t e s l i g h t l y i n c r e a s e sw i t h t h e i n c r e a s e o f s t e e l f i b e r v o l u m e f r a c t i o n (0~1.5%),b u t t h e a m p l i t u d e i s n o t s i gn i f i c a n t .K e y wo r d s : s t e e l f i b e r c o n c r e t e ; c o m p r e s s i v e s t r e n g t h ; s p l i t t i n g t e n s i o n s t r e n g t h ; f l e x u r a l s t r e n g t h 收稿日期:2023-05-15.作者简介:曹水清(1982-),高级工程师.E -m a i l :59050645@q q.c o m 钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入一定量的短钢纤维所形成的多相复合材料㊂与普通混凝土相比,钢纤维混凝土具有抗拉㊁抗弯㊁抗剪强度高的优点,并能显著改善混凝土抗裂㊁抗冲击及耐久性能[1]㊂目前,钢纤维混凝土多用于桥梁伸缩缝等结构部位以提高工程的整体质量,但因为造价和施工方面原因,一般建筑工程使用较少㊂为充分了解和利用钢纤维混凝土技术特点,课题组对不同品种和不同掺量的钢纤维混凝土有关性能进行了试验研究,并成功应用于国家速滑馆工程㊂1 原材料水泥为北京金隅北水环保科技有限公司生产的P O 42.5水泥;细骨料为河北滦平的天然河砂,细度模数2.8,含泥量2.5%;石G 1为河北滦平的5~16mm 连续级配碎石,含泥量0.4%;石G 2为北京密云威克冶金的5~25mm 连续级配碎石,含泥量0.3%;粉煤灰为河北三河电厂生产的F 类Ⅱ级粉煤灰;矿渣粉为河北三河天龙生产的S 95级磨细矿渣粉㊂钢纤维选用目前国内常见的几种钢纤维,钢纤维技术指标见表1㊂表1 钢纤维技术指标序号种类形状长度/mm 长径比钢纤维抗拉强度等级X 1冷拉钢丝切断型端钩形30551000级X 2冷拉钢丝切断型端钩形60801000级X 3薄板剪切型波形3835380级X 4钢锭铣削型波形3835600级X 5钢锭铣削型压痕形3235600级注:钢纤维X 5一面粗糙,另一面光滑㊂建材世界 2023年 第44卷 第4期2 试验方案钢纤维混凝土的弯拉强度与基体混凝土强度等级㊁钢纤维品种㊁形状㊁等效长度㊁长径比㊁钢纤维体积率等相关[2,3]㊂试验主要对比水胶比㊁钢纤维体积率和钢纤维品种对钢纤维混凝土的抗压强度㊁抗拉强度㊁弯拉强度的性能影响,为工程应用中如何选择钢纤维品种和确定适宜的钢纤维体积率提供参考依据㊂钢纤维混凝土的立方体抗压强度和抗拉强度等试验按G B /T50081 2002‘普通混凝土力学性能试验方法标准“的规定执行,弯拉强度试验按G B /T50081 2002的抗折试验规定执行㊂其中立方体抗压强度试件成型尺寸为100mmˑ100mmˑ100mm ,换算成150mmˑ150mmˑ150mm 标准试件的立方体抗压强度系数取0.90;劈裂抗拉强度试件成型尺寸为100mmˑ100mmˑ100mm ,换算成150mmˑ150mmˑ150mm 标准试件的劈裂抗拉强度系数取0.80;弯拉强度试件成型尺寸为100mmˑ100mmˑ400mm ,换算成150mmˑ150mmˑ550mm 标准试件的弯拉强度系数取0.82[2]㊂该试验中所有的混凝土强度都是试件在标准条件下养护28d 时测试的试验结果㊂结合工程中常用的钢纤维混凝土强度等级,选取水胶比0.48㊁0.42㊁0.36共3档进行试验,对应的胶凝材料总量分别为360k g /m 3㊁420k g /m 3㊁480k g /m 3㊂按石G 2(5~25)mm 连续级配碎石进行配合比设计得到基准配合比,见表2㊂当采用石G 1(5~16)mm 连续级配碎石时,基准配合比的砂率增加1.5%;考虑到钢纤维的比表面积比较大,对于钢纤维混凝土,钢纤维体积率增加0.25%,砂率相应增加1.5%,钢纤维混凝土的配合比按此原则进行调整计算㊂通过固定水胶比,混凝土的流动性由外加剂调整,使混凝土的出机状态基本一致㊂表2 基准配合比序号水胶比砂率/%单方混凝土原材料用量/k g水泥水砂石粉煤灰矿渣粉钢纤维外加剂胶凝材料总量A 10.4846.0216168837983905406.48360A 20.4245.02521707899641056308.40420A 30.3643.52881657419631207210.084803 结果与分析3.1 低掺量时钢纤维用量对混凝土性能的影响3.1.1 混凝土和易性通过试验可知,混凝土的流动性随钢纤维体积率的增加而降低㊂掺加钢纤维X 1和X 2体积率为0.25%和0.50%的混凝土流动性较好,粘度适中,能够较好泵送;掺加钢纤维X 1和X 2体积率为0.75%时,混凝土的粘度较大,不易泵送㊂成型100mmˑ100mmˑ100mm 试件时,掺入体积率为0.25%和0.50%的钢纤维X 2的混凝土㊁掺入体积率0.25%~0.75%的钢纤维X 1的混凝土匀质性都较好,掺入体积率为0.75%的钢纤维X 2的混凝土存在钢纤维堆积现象,混凝土的匀质性较差㊂钢纤维X 2长度为60mm ,不适宜制作边长为100mm 的试件,也就不适宜应用到钢筋边距小于100mm 的混凝土结构中㊂3.1.2 混凝土的抗压强度由表3可以看出,混凝土抗压强度随水胶比的降低而增加,并呈线性关系㊂配合比A 1胶凝材料总量为360k g /m 3时,混凝土的抗压强度随钢纤维体积率的增加而降低;配合比A 2胶凝材料总量为420k g /m 3时,采用石G 2的钢纤维混凝土的抗压强度与基准混凝土强度基本相同,采用石G 1的钢纤维混凝土的抗压强度比基准混凝土强度略有降低,但规律性不明显;配合比A 3胶凝材料总量为480k g /m 3时,混凝土的抗压强度随钢纤维体积率的增加略有增加,但增加幅度不大[4]㊂由于钢纤维的比表面积较大,在胶凝材料较少时,浆体不能完全填充钢纤维和粗细骨料间的空隙,钢纤维越多,空隙越大,以致抗压强度随钢纤维体积率的增加而降低;在胶凝材料较多时,浆体富足,能够很好填充钢纤维和粗细骨料的空隙,加上钢纤维在混凝土中的乱向分布,总体上略有提高混凝土的抗压强度㊂建材世界 2023年 第44卷 第4期表3低掺量钢纤维混凝土的和易性及强度钢纤维种类石子种类钢纤维长度与石子最大粒径比值胶材总量/(k g㊃m-3)钢纤维体积率W f/%抗压强度/M P a劈裂抗拉强度/M P a抗折强度/M P aX2 60mm 端沟型G25~25mm碎石2.4360(A1)420(A2)480(A3)053.84.254.40.2548.24.314.60.5047.45.295.00.7547.05.785.7059.65.175.10.2556.05.655.40.5059.67.175.90.7560.37.527.5069.65.095.50.2570.15.385.80.5076.15.556.10.7575.97.186.3X1 30mm 端沟型G15~16mm碎石1.9360(A1)420(A2)480(A3)048.05.094.00.2545.15.384.20.5044.85.554.50.7543.07.185.2058.14.254.80.2554.54.315.20.5052.95.295.60.7556.55.785.9072.45.175.20.2573.55.655.60.5074.47.176.20.7579.37.526.83.1.3混凝土的劈裂抗拉强度普通混凝土在达到极限承载力时,承载力迅速降低,裂缝迅速发展,直到破坏;而钢纤维混凝土则显示出较好的韧性,在混凝土基体达到极限承载力时,基体表面出现细微裂缝,同时,钢纤维在基体内产生滑移或有被拔出的趋势,继续承受拉力㊂由表3可以看出,基准混凝土的劈裂抗拉强度随水胶比的降低而增加,同粗骨料同水胶比时,混凝土的劈裂抗拉强度随钢纤维体积率的增加而增加㊂同体积率同配比,使用石G2钢纤维X2的混凝土劈裂抗拉强度比使用石G1钢纤维X1的混凝土略高些㊂当钢纤维体积率为0.25%时,混凝土的劈裂抗拉强度提高不明显,用石G2和石G1配制的三档混凝土劈裂抗拉强度分别增加7%~14%和6%~11%;当钢纤维体积率为0.75%时,混凝土的劈裂抗拉强度提高较大,用石G2和石G1配制的三档混凝土劈裂抗拉强度分别增加36%~45%和32%~56%㊂3.1.4混凝土的抗折强度在进行混凝土抗折试验时,普通混凝土试件一裂即断;而对于钢纤维混凝土试件,由于钢纤维的阻裂增强效应,混凝土试件开裂后仍能承受一定的拉力而不断裂㊂由表3可以看出,基准混凝土的抗折强度随水胶比的降低而增加,同粗骨料同水胶比时,混凝土的抗折建材世界2023年第44卷第4期强度随钢纤维体积率的增大而增加,并呈较强的线性关系㊂当钢纤维体积率为0.25%时,用石G 2和石G 1配制的三档混凝土抗折强度分别增加5%~6%和5%~8%;当钢纤维体积率为0.75%时,用石G 2和石G 1配制的三档混凝土抗折强度分别增加14%~16%和23%~30%㊂3.2 钢纤维品种对混凝土性能的影响采用水胶比为0.36,胶凝材料为480k g /m 3,碎石为北京密云威克冶金的5~25mm 连续级配碎石进行试验㊂3.2.1 混凝土和易性通过试验可知,混凝土的流动性随钢纤维体积率的增加而降低,当钢纤维体积率为0.5%时,掺入钢纤维X 1㊁X 2㊁X 3㊁X 4㊁X 5时,混凝土流动性较好,混凝土能泵送;掺入钢纤维X 1㊁X 2㊁X 5,当钢纤维体积率为1.0%和1.5%时,混凝土基本不能流动,不易泵送;掺入钢纤维X 3㊁X 4,当钢纤维体积率为1.0%,混凝土流动性较好,能够泵送;钢纤维体积率1.5%时,混凝土中显现钢纤维较多,流动性较差,泵送较困难㊂成型100mmˑ100mmˑ100mm 试件时,除掺入钢纤维X 2的体积率为1.0%和1.5%的混凝土存在钢纤维堆积现象,混凝土的匀质性较差外,其它钢纤维混凝土的匀质性均较好㊂3.2.2 混凝土的抗压强度由图1可以看出,胶凝材料为480k g /m 3㊁水胶比为0.36时,5种钢纤维混凝土的抗压强度与基准混凝土的强度基本相当,抗压强度随钢纤维体积率的增加略有增长,增加幅度最大的是钢纤维X 5体积率为1.5%,抗压强度比基准混凝土增加了14%㊂3.2.3 混凝土的劈裂抗拉强度由图2可以看出,钢纤维混凝土的劈裂抗拉强度随钢纤维的体积率的增加而增大,并呈线性关系㊂钢纤维体积率为1.5%时,混凝土劈裂抗拉强度提高幅度按钢纤维品种X 1㊁X 2㊁X 3㊁X 4㊁X 5分别为62%㊁76%㊁27%㊁34%㊁52%㊂掺入钢纤维X 1和X 2体积率为1.0%的混凝土劈裂抗拉强度达到并超过掺入钢纤维X 3体积率为1.5%的混凝土劈裂抗拉强度;掺入钢纤维X 2的混凝土比掺入钢纤维X 1的混凝土劈裂抗拉强度要高,这是由于钢纤维X 2的长径比比钢纤维X 1要大㊂当钢纤维体积率相同时,掺入钢纤维X 5的混凝土比掺入钢纤维X 4混凝土的劈裂抗拉强度要高,这是因为钢纤维X 5的表面比钢纤维X 4表面粗糙,用钢纤维X 5配制的混凝土界面强度更高㊂3.2.4混凝土的抗折强度由图3看出,钢纤维混凝土的抗折强度随钢纤维的体积率的增加而增大,并呈线性关系㊂钢纤维体积率为1.5%时,混凝土抗折强度提高幅度按钢纤维品种X 1㊁X 2㊁X 3㊁X 4㊁X 5分别为41%㊁73%㊁23%㊁13%㊁37%;在石G 2和G 1混凝土中,掺入钢纤维X 1和X 2体积率为1.0%的混凝土抗折强度超过掺入钢纤维X 3体积率1.5%时的混凝土抗折强度㊂钢纤维的技术参数对混凝土抗折强度的影响与对劈裂抗拉强度的影响基本相同㊂建材世界 2023年 第44卷 第4期建材世界2023年第44卷第4期4工程应用国家速滑馆位于北京市朝阳区林翠桥东南侧,西侧为林萃路,东侧临奥林西路,北侧临北五环路,总建筑面积约12.6万m2㊂其中地上建筑面积28925 m2,地下建筑面积97075m2㊂该馆是2022年北京冬奥会速度滑冰项目的比赛和训练场馆㊂冬奥会后,该馆将成为能够举办速度滑冰㊁冰球等国际赛事及大众进行冰上活动的多功能场馆㊂国家速滑馆工程的整个主场馆冰面下部混凝土采用抗冻混凝土,抗冻等级为F250,在场馆的每个制冰单元之间左右各2m区域采用钢纤维混凝土,厚度为400mm,混凝土强度等级为C F50㊂钢纤维混凝土全部采用汽车泵或车载泵进行浇筑施工,最长泵送距离约200m㊂课题组经过多次反复试验对比,最终确定选用钢纤维X1,掺量30k g/ m3㊂混凝土标准养护60d后,立方体抗压强度66.8M P a,轴心抗压强度54.8M P a,劈裂抗拉强度5.25 M P a,抗折强度6.3M P a,弹性模量34.8G P a,满足F250抗冻性能要求㊂钢纤维混凝土总共浇筑2047m3,整个泵送施工过程十分顺利㊂经第三方检测,混凝土的试件强度全部合格㊂5结论a.钢纤维长度越长,长径比越大,掺量越高,混凝土中钢纤维越不易分散,配制的混凝土匀质性越差㊂b.钢纤维体积率一定时,钢纤维混凝土抗压强度㊁劈裂抗拉强度和抗折强度随着水胶比的降低而增大;c.当胶凝材料总量为480k g/m3时,混凝土抗压强度随钢纤维体积率(0~1.5%)的增加略有提高,但幅度不大㊂d.当钢纤维体积率由0增加到1.5%时,混凝土的劈裂抗拉强度随之增大;不同品种的钢纤维对劈裂抗拉强度的影响程度不同㊂在实验中,同一钢纤维体积率,劈裂抗拉强度提高幅度依次按X3㊁X4㊁X5㊁X1㊁X2顺序递增,最大提高幅度达到76%㊂为了充分利用钢纤维混凝土技术特点,在工程应用过程中,需同时考虑钢纤维本身的技术参数和钢纤维的体积率,不能只考虑某一方面㊂e.抗折试验表明,对于钢纤维混凝土试件,由于钢纤维的阻裂增强效应,钢纤维混凝土试件开裂后仍能承受一定的拉力而不断裂㊂钢纤维对混凝土的抗折强度的影响与劈裂抗拉强度的影响规律基本一致㊂参考文献[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,1999.[2]高丹盈.钢纤维混凝土[M].北京:中国标准出版社,2015.[3]冯乃谦.实用混凝土大全[M].北京:科学出版社,2001.[4]朱志忠.钢纤维对高强混凝土力学性能的影响[J].广东建材,2004(6):24-26.。
混凝土中的纤维对力学性能有什么影响
混凝土中的纤维对力学性能有什么影响在建筑领域中，混凝土是一种被广泛应用的重要材料。
为了进一步优化混凝土的性能，研究人员尝试在其中添加各种纤维。
那么，这些纤维的加入究竟会对混凝土的力学性能产生怎样的影响呢？这是一个值得深入探讨的问题。
首先，我们来了解一下常见的用于混凝土的纤维类型。
有钢纤维、玻璃纤维、聚丙烯纤维等。
不同类型的纤维具有不同的特性，因此对混凝土力学性能的影响也各有差异。
钢纤维的加入能够显著提高混凝土的抗拉强度和抗剪强度。
这是因为钢纤维本身具有很高的强度和韧性，能够有效地限制混凝土内部微裂缝的扩展。
当混凝土受到拉力或剪力作用时，钢纤维可以承担一部分荷载，从而延缓裂缝的出现和发展，大大增强了混凝土的变形能力和韧性。
比如说，在道路工程中，使用钢纤维混凝土可以减少路面裂缝的产生，提高路面的使用寿命和承载能力。
玻璃纤维在一定程度上也能增强混凝土的力学性能，但其效果通常不如钢纤维显著。
玻璃纤维能够增加混凝土的抗裂性和抗冲击性，使其在一些特殊环境下表现更为出色。
聚丙烯纤维的主要作用是控制混凝土的早期收缩裂缝。
在混凝土硬化过程中，由于水分的蒸发和水泥的水化反应，容易产生收缩裂缝。
聚丙烯纤维的存在可以有效地减少这种裂缝的出现，提高混凝土的抗渗性和耐久性。
纤维的掺入量也是影响混凝土力学性能的一个重要因素。
如果掺入量过少，可能无法充分发挥纤维的增强作用；而掺入量过多，则可能会导致混凝土的工作性能下降，如流动性变差、振捣困难等，同时也可能会增加成本。
因此，需要通过试验确定一个合理的纤维掺入量，以达到最佳的力学性能和经济效益。
纤维的长度和直径也会对混凝土的力学性能产生影响。
一般来说，纤维长度越长、直径越细，其增强效果越好。
但过长的纤维可能会在搅拌过程中出现结团现象，影响混凝土的均匀性；过细的纤维则可能在生产和施工过程中容易断裂，从而降低其增强效果。
纤维在混凝土中的分布均匀性同样至关重要。
如果纤维分布不均匀，局部区域的纤维含量过高或过低，会导致混凝土的力学性能不稳定。
钢纤维混凝土的研究现状和发展动态的开题报告
钢纤维混凝土的研究现状和发展动态的开题报告一、研究现状随着人们对混凝土性能的要求越来越高，传统的钢筋混凝土逐渐不能满足其使用要求。
钢纤维混凝土应运而生，其在抗裂、抗震、耐久性等方面具有明显的优势。
目前，钢纤维混凝土的研究已经取得了很大的进展，主要表现在以下方面：1.钢纤维混凝土的性能研究许多学者通过加入钢纤维来改善混凝土的某些特性，如抗裂、抗震、耐久性等，已经取得了很好的效果。
通过实验室试验，钢纤维混凝土的各项性能已经得到了较为全面的研究。
2.钢纤维混凝土的力学性能研究钢纤维混凝土的力学性能是研究钢纤维混凝土的一个重要方面。
如抗拉剪强度、抗压强度、变形性能等都需要进行研究。
目前，国内外许多学者对钢纤维混凝土的力学性能进行了深入研究，并取得了很多有价值的研究成果。
3.钢纤维混凝土的应用研究钢纤维混凝土的应用范围非常广泛，如桥梁、隧道、水利、地铁等工程领域。
目前，许多大型的工程项目已经开始采用钢纤维混凝土进行建设，应用前景非常广阔。
二、发展动态随着钢纤维混凝土的研究和应用不断深入，其发展也得到了各方面的重视。
当前，钢纤维混凝土的发展动态主要表现在以下几个方面：1.钢纤维混凝土的制造工艺钢纤维混凝土的制造工艺对其性能有很大的影响。
当前，一些先进的制造工艺已经得到了广泛应用，如高效、自动化的钢纤维混凝土生产线。
2.钢纤维混凝土的新型纤维钢纤维混凝土的性能与所用的钢纤维型号密切相关。
现在，一些新型、高性能的钢纤维已经应用于钢纤维混凝土中，如钢纤维复合材料等。
3.钢纤维混凝土的性能改进为了进一步提高钢纤维混凝土的性能，一些学者进行了各种性能改进的研究，如改进混凝土的配合比、改进钢纤维的加入方式、改进混凝土的养护条件等。
这些改进措施大大提高了钢纤维混凝土的总体性能。
4.钢纤维混凝土的应用扩大钢纤维混凝土的应用范围正在不断扩大。
除了上述领域之外，还有一些其他领域也在逐渐采用钢纤维混凝土，如矿山、航空、军工等。
总之，钢纤维混凝土的研究和发展有着广泛的应用前景，其在建筑领域的应用也将越来越普及，这将进一步推动钢纤维混凝土技术的发展。
钢纤维增强聚合物改性混凝土力学性能的研究
Ｐ Ｇｏ
Ｇ１
１ ０ ０
５
３ ． ９３ ４ ． ２５
４１ ７ ．
４． ５ ４ ４ ５】 ．（
４ ２ ．１
作用 ， 明显克服其很多弱点 ， 将 从而使各组分性能得到充分发０ １ ５ ２ ０
３ ８１ ３ ． ６７ ３ ． ３７
钢纤维 ： 江苏宜 兴军威 钢纤维 厂生产 的剪 切型 钢纤维 ， 长 其
径 比５； ０
由表 ３可 以看 出， 在普 通混凝 土中加入胶乳会 降低混凝 土的 抗压强度 ， 可以提 高混凝 土的抗 折强度 。在钢纤维 混凝土 中加 但
入乳胶会降低钢纤维混凝土的抗压强度 ， 能提 高钢纤维混凝土 但
钢 纤 维 增 强 聚合 物 改性 混 凝 土 力学 性 能 的研 究
刘 亚 东
摘 要 ： 对钢纤维增 强聚合 物改性混凝土力 学试验 的基 础上 ， 在 对不 同聚合 物掺 量对钢纤维混凝土 的改善作用进行 了比
较， 并对其机理进 行 了分 析， 以提高混凝土 的抗拉 、 折强度及 承载力。 抗
聚合物 ： 宝鸡宝 防化工 有限公 司 的丙 烯酸酯 改性 剂 ， 固含量
为 ５ ％。 ０
１２ 配合 比方案 （ ． 见表 １ ）
在试件成型过程 中 ， 考虑到上述水 泥砂浆 裹骨料法能起 到减
抗折强度 ， 然而并不是掺人乳胶一定 能够提高钢 纤维混凝土 的抗 折强度 ， 在聚灰 比小 于 ５ ％时 ， 至会降低抗折 强度 ， 甚 此后随着乳
表 １ 混凝 土配 合 比设 计 方 案
编号
Ｃ Ｐ （ ） ｏ Ｇ１ Ｇ ２ Ｇ ３ Ｇ ４
ｋ／ ｇ ｍ３
乳胶
０ ３ ６ ２． ０ ２ ０ ４ ０ ６ ０ ８ ０
纤维钢筋混凝土标准试验方法cecs
纤维增强混凝土是一种在混凝土中埋入纤维的复合材料，可显著提高混凝土的强度和韧性。
标准试验方法如下：
1. 密度和容重试验方法应符合国家现行标准《轻质混凝土试验方法》（GB/T 50124）的规定。
2. 混凝土配合比试验方法应符合国家现行标准《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ 55）的规定。
在配置混凝土时，应将纤维与水泥砂浆干拌均匀，然后再加入适量水混凝土，确保纤维充分分散。
3. 纤维含量试验方法可采用投影面积法，也可采用显微镜法。
纤维布置方式对检测方式有一定影响，需根据实际情况选择合适的检测方法。
4. 纤维混凝土力学性能试验方法主要包括抗压、抗折、劈裂、拉伸等试验，用以测定纤维混凝土的强度、韧性、变形性能等指标。
试验过程中应严格控制试验条件，如温度、湿度、加载速度等。
5. 耐久性是纤维增强混凝土的重要指标之一，应采用随机抽样方法进行性能测试。
根据测试结果，应对混凝土配合比、纤维添加量、纤维布置方式等进行调整，以提高混凝土的耐久性。
6. 在进行纤维混凝土生产和使用过程中，应遵循国家相关标准和规范，确保产品质量和安全。
此外，在试验过程中应注意试验误差的控制，确保试验结果的准确性和可靠性。
同时，为了保证试验的公正性和透明度，应严格按照试验方法和标准进行操作，并对试验数据进行分析和验证。
以上内容仅供参考，建议到相关网站查询或咨询专业人士以获取更准确的信息。
钢纤维混凝土性能研究及其应用现状
张
摘 题， 并给出 了一些建议 ， 以推广 钢纤维混凝土 的应用 。 关键词 ： 钢纤维混凝土 ， 组成 ， 学性 能， 力 应用 中图分类号 ： Ｕ５ ２ Ｔ ０ 文献标识码 ： Ａ
建
要： 对钢 纤维混凝土 的组成 、 基本 力学性能、 作用机 理以及工 提
混凝土是 当代应 用最 广泛 、 用量 最大 的建筑材料 ， 凝土 强 ４ ％ ～８ ％， 混 ０ ０ 并且不同等级 的混凝土均呈现类似的规律。 度是结 构设计 和施 工 的重 要依 据 ， 通混凝 土因其抗 拉强 度低 、 ２ ３ 抗 弯 强 度 普 ．
易开裂 、 脆性大 、 变形 性能差 、 自重大 等因素 ， 在工程 中的应用大
第３ ６卷 第 ５期
・
１０ ・ ８
２０１０年 ２月
山 西 建 筑
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文章编号 ：０ ９６２ ２ １ ｝５０ ８ —２ １０ —８５｛０ ０ ０ ．１００
钢 纤维 混 凝 土 性 能研 究 及 其应 用 现 状
． 按一定 的比例配制 ， 经凝结 、 硬化后 形成 。为简便起见 ， 我们简化 ２ ４ 抗 冲击性 能 钢纤 维混凝土有着 良好 的延性和控制混凝 土裂缝 的能力 ， 其 为钢纤维、 混凝土基体和外加剂组成的三相复合材料 。
混凝土结构中纤维增强材料的破坏机理研究
混凝土结构中纤维增强材料的破坏机理研究混凝土是建筑工程中广泛使用的一种材料，它具有良好的耐久性和承载能力。
然而，普通混凝土的韧性和抗裂性能有限，容易出现裂缝和破坏。
因此，为了提高混凝土的力学性能和耐久性，纤维增强材料被引入到混凝土中，以形成纤维混凝土。
本文将深入探讨纤维增强材料在混凝土结构中的破坏机理。
一、纤维增强材料的类型常见的纤维增强材料包括钢纤维、聚丙烯纤维、碳纤维、玻璃纤维等。
这些材料的特点不同，其在混凝土中的作用机理也各不相同。
二、纤维混凝土的力学性能纤维混凝土相比普通混凝土具有更好的韧性和抗裂性能。
纤维的加入可以增加混凝土的拉伸强度和破坏能量吸收能力，从而提高混凝土的抗弯、抗剪、抗压能力。
三、纤维增强材料的作用机理纤维增强材料在混凝土中的作用机理主要有以下几种：1.抵抗裂缝扩展：纤维的加入可以改善混凝土的韧性和抗裂性能，从而有效地抵抗裂缝的扩展。
2.增加混凝土的拉伸强度：纤维的加入可以增加混凝土的拉伸强度和破坏能量吸收能力，从而提高混凝土的抗弯、抗剪、抗压能力。
3.增加混凝土的粘结强度：纤维的加入可以与混凝土形成良好的粘结，从而增加混凝土的粘结强度和耐久性。
四、纤维混凝土的破坏机理纤维混凝土的破坏机理主要有以下两种：1.拉伸破坏：当纤维混凝土受到拉伸力时，纤维与混凝土之间的粘结力会逐渐减弱，直至纤维从混凝土中脱落，从而导致拉伸破坏。
2.剪切破坏：当纤维混凝土受到剪切力时，纤维与混凝土之间的摩擦力会逐渐减弱，直至纤维从混凝土中脱落，从而导致剪切破坏。
五、纤维混凝土的应用纤维混凝土广泛用于地下室、隧道、桥梁、水利工程、道路、机场跑道、工业厂房等建筑工程中。
其主要的优点包括：提高混凝土的韧性和抗裂性能、增加混凝土的强度和稳定性、延长混凝土的使用寿命、减少维护和修复成本等。
六、总结纤维增强材料在混凝土结构中的作用机理主要有抵抗裂缝扩展、增加混凝土的拉伸强度和粘结强度等。
纤维混凝土具有更好的韧性和抗裂性能，其破坏机理主要有拉伸破坏和剪切破坏两种。
PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料框架边节点抗震性能试验研究
PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料框架边节点抗震性能试验探究随着人们对建筑结构抗震性能要求的不息提高，传统的钢筋混凝土结构已经不能满足需求。
钢纤维加强水泥基复合材料作为一种新型的结构材料，以其卓越的抗震性能逐渐受到了广泛的关注。
本文旨在探究PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料在框架边节点的抗震性能，并通过试验方法进行验证。
起首，我们对PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料的成分进行了详尽的介绍。
PVA纤维能够增加水泥基材料的抗裂性能，而钢纤维则能够增加其抗拉强度和抗冲击性能。
两种纤维共同使用可以使材料的力学性能得到进一步的提升。
接下来，我们设计了一系列的试验方案。
起首，我们选取了不同比例的PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料，并按照一定的配比制备了试样。
然后，我们通过拉伸试验、冲击试验和压缩试验来探究材料的力学性能。
同时，我们还进行了动态荷载下的抗震性能试验，以验证材料在框架边节点的实际应用效果。
试验结果表明，PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料具有良好的力学性能。
在拉伸试验中，材料表现出了较高的抗拉强度和良好的延性。
在冲击试验中，材料表现出了较好的抗冲击性能，能够有效吸纳能量。
在压缩试验中，材料表现出了较高的抗压强度和良好的抗压变形性能。
动态荷载下的抗震性能试验结果显示，PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料边节点具有较好的抗震性能。
通过合理的节点设计，材料能够有效地承受地震荷载，并保证建筑结构的整体安全性。
综上所述，PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料具有良好的力学性能和抗震性能，在框架边节点的应用中具有宽广的前景。
然而，本文只是从试验的角度对其进行了初步的探究，还有许多问题需要进一步探讨和改进。
期望本文的探究效果能够为相关领域的探究者提供参考，并为今后的工程实践提供有益的指导。
综合试验结果表明，PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料在力学性能和抗震性能方面表现良好。
该材料在拉伸、冲击和压缩试验中均表现出较高的强度和良好的延性、抗冲击性能以及抗压变形性能。
混凝土中添加不同纤维对混凝土性能的影响研究
混凝土中添加不同纤维对混凝土性能的影响研究一、研究背景混凝土是一种广泛应用于建筑物、桥梁、水利工程等领域的材料。
然而，传统的混凝土在受力过程中存在一些问题，如易开裂、易疲劳等。
为了解决这些问题，近年来研究者开始将纤维添加到混凝土中，以改善混凝土的性能。
纤维可以改善混凝土的抗裂性、抗冲击性和抗疲劳性等方面的性能。
本研究旨在探究不同类型纤维对混凝土性能的影响。
二、研究方法本研究采用实验室试验的方法，选取了不同类型的纤维，包括钢纤维、玻璃纤维、碳纤维和聚丙烯纤维等。
将这些纤维添加到混凝土中，制备出不同配比的混凝土试件。
通过对试件进行抗压、抗弯、抗拉等力学性能测试，探究不同类型纤维对混凝土性能的影响。
三、钢纤维对混凝土性能的影响钢纤维是一种常见的混凝土增强材料，具有优异的力学性能和耐久性。
本研究中选取了不同长度和直径的钢纤维，将其添加到混凝土中，探究钢纤维对混凝土性能的影响。
1. 抗压强度实验结果表明，添加钢纤维可以显著提高混凝土的抗压强度。
当钢纤维体积分数为1.5%时，混凝土抗压强度提高了约20%。
2. 抗弯强度添加钢纤维可以显著提高混凝土的抗弯强度。
当钢纤维体积分数为1.5%时，混凝土抗弯强度提高了约30%。
3. 抗拉强度添加钢纤维可以显著提高混凝土的抗拉强度。
当钢纤维体积分数为1.5%时，混凝土抗拉强度提高了约40%。
4. 断裂韧度添加钢纤维可以显著提高混凝土的断裂韧度。
当钢纤维体积分数为1.5%时，混凝土断裂韧度提高了约50%。
四、玻璃纤维对混凝土性能的影响玻璃纤维是一种轻质、高强度的纤维，具有优异的耐腐蚀性和耐热性。
本研究中选取了不同长度和直径的玻璃纤维，将其添加到混凝土中，探究玻璃纤维对混凝土性能的影响。
1. 抗压强度实验结果表明，添加玻璃纤维可以略微提高混凝土的抗压强度。
当玻璃纤维体积分数为1%时，混凝土抗压强度提高了约5%。
2. 抗弯强度添加玻璃纤维可以显著提高混凝土的抗弯强度。
当玻璃纤维体积分数为1%时，混凝土抗弯强度提高了约20%。
钢纤维混凝土HJC模型研究
钢纤维混凝土HJC模型研究钢纤维混凝土（Steel Fiber Reinforced Concrete，SFRC）是一种具有高抗拉强度和良好韧性的复合材料，广泛应用于建筑、桥梁和地下结构等工程中。
钢纤维的加入可以有效地提高混凝土的抗裂性能，减少裂缝的宽度和数量，增强其抗震性能和耐久性。
为了深入探究钢纤维对混凝土性能的影响，许多研究者采用HJC（Hardening and Softening ofStrain Softening Materials）模型研究了钢纤维混凝土的力学性能。
HJC模型是一种常用于模拟混凝土和其他纤维增强材料行为的宏观本构模型。
该模型基于体积平均理论，将混凝土看作一个多相材料，由硬化带和软化带两部分组成。
在应力达到壳化准则时，混凝土开始硬化，其中的微损伤开始发展，并且硬化带内的应力逐渐固化。
而当应力超过一定比例的抗拉强度时，混凝土开始发生软化，即开始塑性变形，裂纹扩展形成。
HJC模型可以通过调整几个关键参数来模拟不同类型的材料行为。
对于钢纤维混凝土而言，最重要的参数之一是钢纤维含量。
实验研究表明，随着钢纤维含量的增加，混凝土的抗拉强度和韧性都得到了显著改善。
此外，钢纤维的形状和尺寸也会对混凝土的性能产生影响。
通常情况下，钢纤维的长度为30-60mm，直径为0.2-1.2mm。
钢纤维混凝土的HJC模型研究不仅可以帮助我们深入理解该材料的力学性能，还可以为混凝土结构的设计和优化提供参考。
通过模型模拟和参数优化，可以预测混凝土的力学性能，包括抗拉强度、韧性、极限承载能力等。
此外，模型还可以用来研究钢纤维混凝土在不同加载条件下的变形和破坏机理，以及其耐久性能和耐久性设计。
总之，钢纤维混凝土HJC模型研究是一个重要且有意义的课题。
通过深入了解钢纤维混凝土的物理和力学特性，我们可以充分发挥其优势，提高工程结构的安全性和耐久性。
相信随着科技的进步和研究的深入，钢纤维混凝土的应用将更加广泛，并为社会的可持续发展做出更大的贡献。
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第33巷第30期2007年l 0月山西建筑SHANXIARaml硎REvd.33No 30Oct.2007・185・空章编号:1009-6825(200730-0185-02钢纤维增强混凝土力学性能研究申淑荣徐锡权摘要:通过对钢纤维增强混凝土力学性能的试验研究,分析了钢纤维混凝土的力学性能与钢纤维体积率、层厚的变化关系.为合理确定钢纤维混凝土中钢纤维曲掺量提供科学的依据。
关键词:钢纤维增强混凝土.体积率,层厚,韧性j中图分类号:TU528.572.文献标识码:A随着社会的进步,科学技术的发展及社会对工程建筑要求的不断变化,社会对大跨度结构和高层建筑的需求量日益增加,对混凝土的性能要求越来越高。
基于此,借鉴民间早有的在土坯里掺人稻草、麻绳等经验,提出用纤维来改善混凝土性能的方法。
20世纪初,国际混凝土界为提高混凝土的承载力,提出了钢纤维增强混凝土概念,即在水泥混凝土中掭加钢纤维。
事实证明。
钢纤维对混凝土强度的提高有显著作用,钢纤维增强混凝土也因此在工程中被广泛应用。
该研究在分析现有钢纤维混凝土基本理论的基础上提出钢纤维棍凝土的配合比并依此配合比浇筑构件,检验不同掺量钢纤维混凝土的弯拉性能,研究钢纤维混凝土的强度与韧性同钢纤维掺量、层厚的关系。
为现场施工提供指导。
.1试件制备与试验方法.,,、。
1.1原材料1水泥:采用山东青岛柳园公司生产的强度等级为42.5号的普通硅酸盐水泥。
2石子:普通碎石,最大直径20ⅡIm 3砂子;普通中砂,细度模数^t=2.77。
4钢纤维:异形钢纤维,长45mill,长径比为58。
.。
1.2试件尺寸规格、配合比及代号,’‘1试件尺寸规格:100tuna×100I蛐×400rra'n。
-,2配合比:水灰比为0.6,水泥用量为300kg艋.砂率为40%,基体混凝土等级为C30。
-:3试件代号见表1。
.一’。
裹1试件代号一览衰匍纤维音量试件种粪钢纤维高度试件代号。
素混凝±SPH0(10}14,}14l.,g删00h6.,s P l -10010000h 6k 3.,卵H 0015t%t00100h5Sl:Ⅵ001 无编号(tO0.5SPHB5025h1.SfⅧ5025h2.跚5025h31/4高度125SPHl25025hi.日珊25025h2.SPHl250251132SPH20025hi.SPH20025112,SPH20025h305SPH05050h1.S肿5050h2.S肿5050}13铜纤维If2商窿125鲫H125050hl,StWrll25050h2,SPHl25050h3混凝土2口陀0050h1.SP陋0050h2.印H20050h3058PH05100h1.Sa牛105100h2.SHt5100h3全高度l 25SPHl25100h1.鞋咖25100h2.SPHl25100h3f2蟹f∞100}11.∞t20100h2.SPH20IOOh3注:试件编号中s代表襞蔷端:篓黧要粼浆善薯嚣霁器层厚与试件截面高,、积率为2.O%,截面高度为0.25h(即:1/4垒截面1.3试验方法制作试件用的试模由塑料制成,拌合物分两层成型,成型后覆盖表面,防止水分蒸发。
在温度为20℃±5℃的条件下静置一昼夜,然后编号拆模,放人标准养护室进行养护,养护28d后做力学试验。
试验方法参照《钢纤维混凝土试验方法.荷载及应变采集箱为秦皇岛市协力科技开发有限公司生产的XL2118B力应变综台参数测试仪。
2试验结果与分析2.1素混凝土的力学性能。
.紊混凝土的抗折荷载与挠度之间的关系见图1。
从该曲线可以看出,素混凝土抗弯试件为脆性破坏,试件在达到极限承载力后发生脆断。
曲线开始部分上升趋势缓慢,主要是由于加载时预荷载太小引起的,加载后由于支座处混凝土受压变形,导致试件中点处挠度偏大。
024・06O.81挠廑/rara,:gml∞.一圈1蠢混凝土荷载—挠度曲线2.2钢纤维混凝土的力学性能1抗折荷载一挠度关系。
,钢纤维混凝土在弯曲荷载作用下的荷载—挠度曲线特性与普通混凝土有明显的不同,如图2所示。
该曲线有两个特征点4和6。
a,6两个特征点把荷载—挠度曲线分成三部分,初裂点a 对应初裂荷载只,b点对应极限荷载己。
可以看出,当荷载达到混凝土的开裂荷载后,紊混凝土试件迅速达到极限承载力。
发生脆性破坏。
而纤维增强混凝土试件在基体开裂后,纤维继续承担拉应力,依然保持较高的承载力。
P圣R辅柱PI巷静挠度/am圈2钢纤维混疆土典型荷载—挠廑曲线圈2承载力—体积率关系、层厚关系(见表2。
由表2可以看出,试件的承载力随钢纤维体积率的增加而增大,但增加速率越来越缓慢。
按照施工经验.钢纤维掺量应大于收稿日期:2007-06-24作者简介:申激荣(1970-.女,工程硪士,讲师,日照职业技术学院,山东日照276826徐锡权(1971..男,工程磺士。
国家一级注册结构师,讲师,日照职业技术学院,山东日照276826i瓣埠第33卷第30期・186・2o o7年1o月山西建筑SHANXI AR(MIT硎RE vd33No.30Oct.2007文章编号:1009—6825(2007130-0186-02冷轧带肋钢筋在工程中的应用孟晓鹏王惠荣摘要:对岭轧带肋钢筋进行了简单介绍,从施工准备、作业条件、施工操作工艺、质量标准等方面阐述了净轧带肋钢筋的施工工艺,井对其应用优点及发展前秉进行了分析论述.以推广冷轧带肋钢筋在工程中的广泛应用。
关键词:净轧带肋铜筋,力学性能,模板,质量标准中图分类号:TUSll.32文献标识码:A‘钢筋工程费用在工程造价中约占25%,为保证项目盈利最大化,必须在钢筋工程的施工中深入挖掘,实施有效的技术措施,以降低工程成本。
项目中重点研究了冷轧带肋钢筋的使用,取得了良好的经济效益。
1冷轧带肋钢筋简介冷轧带肋钢筋是用热轧盘条经多道冷轧减径,一道压肋并经消除内应力后形成的一种带有二面或三面月牙形的钢筋。
行业标准Jq95-95冷轧带肋钢筋混凝土结构技术规程已于1995年7月1日起实行。
冷轧带肋钢筋作为一种建筑钢材,纳人了混凝土结构规范。
冷轧带肋钢筋的强度级别均在550N/ram2上下。
规格4tran~12-nm。
推广应用冷轧带肋钢筋,替代冷拔低碳钢丝和小直径I级热轧光圆钢筋,是国家重大技术推广工程的重要内容之一。
国家科委已将冷轧带肋钢筋列人国家重点推广项目。
建设部将它纳人。
九五”期间建筑业重点推广的10项新技术之一(包含在“高效钢筋和预应力混凝土技术”项目内。
为加速推广应用,提高工程建设技术水平和工程质量,减少原材料消耗,降低工程造价,充分发挥社会经济效益,推动该省建设行业技术进步。
该公司在项目中应用了冷轧带肋钢筋,取得了凫好的经济效益.并准备在其他工程中推广使用。
技术性能:GB13788-92冷轧带肋中LL550级的力学性能指标是参照国际标准及发达国家标准制订的。
抗拉强度550N/h矗,仲长率按德国标准化占=8%(相当于占=12%~13%,伸长率比其0.5%,小于2.0%。
将本试验所选择的三个试验点数据连成线即可得出试件的承载力随钢纤维掺量的变化趋势。
试验结果表明,随着钢纤维层厚的逐渐增加,构件的承载力并非线性增加。
在构件的受力中,位置越靠近上边缘的钢纤维所起的作用越小。
衰2承载力—体积辜、厚度关系3韧性—体积率、层厚的关系(见表3。
寰3韧性一钢纤维体积率、层厚关系从表3中可以看出,对韧性影响最大的是钢纤维的掺量,构件韧性随钢纤维掺量的增加呈线性增加趋势。
因此通过增加钢纤维的掺量来提高混凝土的韧性是行之有效的方法。
由本试验可以看出,对构件韧性随钢纤维层厚的增加也有相应的增加,但并非线性增加。
3结语1低掺量钢纤维的加人,对混凝土的抗压性能无明显影响;2对于钢纤维混凝土试件,由于钢纤维的阻裂、增韧作用,使钢纤维混凝土的弯拉强度增大。
并随钢纤维掺量的增加而增大,随着钢纤维体积率的增加,钢纤维混凝土梁的弯拉承载力迅速提高.但并不随钢纤维体积率的增加而线性提高;3将钢纤维加人混凝土能大幅度提高混凝土的韧性,掺量为2.O%的钢纤维混凝土韧性是掺量为o.5%的钢纤维混凝土韧性的3倍,将钢纤维掺人混凝土能将混凝土的脆性破坏状态变为延性破坏;4由于钢纤维对提高混凝土的抗压性能作用不大,因此钢纤维混凝土试件的承载力和韧性并不随钢纤维层厚的增加而线性增长。
参考文献:[1]赵国藩,彭少民,黄承遣.钢圩雏混凝土结构[M].北京:中国建筑出版社.1999,[2】黄承遣.圩雏混凝土蛄构[M].北京:机械工业出版社,2004. [3】程庆国,高路彬,徐蕴肾。
等.钢纤雏混凝土理论菠应用[M].北京:中国铁道出版社,1999.[4】俞竞伟,钱红萍,蒋晓曙.浅谈钢纤雏混凝土在道路工程中的应用[J】.山西建筑,2005,31(21:69—70.Research of enhancing concrete mechanic functions by steel fabric ‘SHEN Shn-rong XU Xl-quan—Ah仃acI:Th咄the teat and research of朗bm试I】g∞n删e mechanic ftmctlcr塔by steel fabric,it analyzes the relationships bctwoma n悖一c嘶c tunctions of s浏fabric∞11crete and nleasurlmlent and tKcknemc}瑚lg曙。
offers rational foundaticla in矗=dl唱the mixing araotlllt of steel fabric.Key words:steel fabric enhancing t:onclrete,measurement ratio.thickness。
stiffness收稿日期:2007.05.21作者简介:盂晓鹏(1卯1.,男,工程师,阳泉技术经济开发区管理会,山西阳泉045000王惠荣(1969一。
女.工程师,山西太行建设开发有限公司,山西阳泉045000钢纤维增强混凝土力学性能研究作者:申淑荣, 徐锡权, SHEN Shu-rong, XU Xi-quan作者单位:日照职业技术学院,山东日照,276826刊名:山西建筑英文刊名:SHANXI ARCHITECTURE年,卷(期:2007,33(30引用次数:2次参考文献(4条1.赵国藩.彭少民.黄承逵钢纤维混凝土结构 19992.黄承逵纤维混凝土结构 20043.程庆国.高路彬.徐蕴贤钢纤维混凝土理论及应用 19994.俞竞伟.钱红萍.蒋晓曙浅谈钢纤维混凝土在道路工程中的应用 2005(21相似文献(8条1.学位论文管巧艳钢筋钢纤维高强混凝土梁受弯性能研究2005钢纤维高强混凝土是一种性能优良的新型建筑材料,它在充分利用混凝土强度的同时,也改善了高强混凝土的一些力学性能。