钢纤维类型和掺量对高强混凝土流动性的影响

钢纤维类型和掺量对高强混凝土流动性的影响

吴浩;王振地;王玲;刘致远;张萍

【摘要】钢纤维增强高强混凝土的流动性是评价混凝土工作性的重要参数之一.通过测试混凝土的坍落度并计算新拌混凝土的屈服应力,本文研究了钢纤维的类型和

体积掺量对高强混凝土流动性的影响.结果表明,在四种钢纤维中,长度12～14mm、直径0.18～0.23mm的镀铜微丝钢纤维对混凝土的流动性影响最为显著,随着纤维体积掺量增大,混凝土坍落度显著下降.铣削型纤维对混凝土坍落度的影响最不明显,当纤维体积掺量为1.5％时,混凝土坍落度能达到190mm,屈服应力约为1KPa,仍能满足泵送要求.在取得最优增韧效果的基础上,可在1％～ 1.5％的范围内调整铣削

型纤维的体积掺量.%Fluidity of steel fiber reinforced high strength concrete

is one of the important parameters to evaluate the workability of concrete.Slumps were tested in this study and yield stresses of fresh concrete were calculated from slump.The influences of steel fiber forms and dosage on the fluidity of high strength concrete were discussed.The results show that copper covered steel fiber (CC) with the length of 12 ～

14mm and diameter of 0.18 ～ 0.23mm has the most remarkable effect on fluidity of concrete.Slumps of fresh concrete decrease significantly with the increase of volume fraction of CC.The effect of milling fiber on the slump

of concrete is the least obvious.When the fiber volume is 1.5 ％,the concrete slump can reach 190mm and the yield stress is about 1 kPa,which can meet the requirement of pumping.On the basis of obtaining the optimal toughening effect,the volume of milling fiber can be adjusted in the range of1％～ 1.5％.

【期刊名称】《低温建筑技术》

【年(卷),期】2017(039)009

【总页数】4页(P1-3,13)

【关键词】钢纤维;高强混凝土;坍落度;屈服应力

【作者】吴浩;王振地;王玲;刘致远;张萍

【作者单位】中国建筑材料科学研究总院绿色建筑材料国家重点实验室,北京100024;中国建筑材料科学研究总院绿色建筑材料国家重点实验室,北京100024;

中国建筑材料科学研究总院绿色建筑材料国家重点实验室,北京100024;中国建筑

材料科学研究总院绿色建筑材料国家重点实验室,北京100024;中国建筑材料科学

研究总院绿色建筑材料国家重点实验室,北京100024

【正文语种】中文

【中图分类】TU528.58

随着超高层、大跨度和大型复杂混凝土结构的建设与应用，混凝土高强化的需求越来越大。但混凝土是一种准脆性材料，且随着强度的提高，脆性问题越来越突出。在混凝土中加入钢纤维被广泛认为是一种有效增韧的手段。由于钢纤维的桥接作用，只有外力大量做功时纤维才能脱粘和拔出，因而增大了混凝土的韧性。不过纤维在增韧的同时由于相互搭接也增大了新拌混凝土的流动阻力，降低混凝土流动性。马恺泽等人[1]从搅拌方法、骨料粒径以及砂率三方面研究了高强钢纤维混凝土的流

动性，并表明分两次加入钢纤维有利于保证流动性和强度。李长永等人[2]研究了

钢纤维长度和体积分数等对钢纤维增强混凝土工作性的影响，他们认为钢纤维在拌和物中的“棚架”效应导致了钢纤维混凝土坍落度的降低，在混凝土易于振动成型

的情况下，这种效应迅速减弱且不明显影响混凝土流动性。丁铸等人[3]研究了不

同纤维类型对混凝土力学性能和耐久性能的影响，证实了纤维可改善力学性能和耐久性能。有关钢纤维对混凝土工作性[4]、强度[5]和耐久性方面[6]的影响也得到了大量研究，但不同钢纤维类型对混凝土流动性影响的研究尚不足。为此，本文采用常见的不同种市售钢纤维研究了钢纤维类型及掺量对混凝土坍落度和屈服应力的影响，以期获得最佳的钢纤维使用策略。

1.1 钢纤维

本文所使用的四种钢纤维是从市场上选购的，分别是镀铜微丝型钢纤维(CC1)、端钩型钢纤维(EH2)、铣削型钢纤维(MT3)和熔抽型钢纤维(ME4)，四种钢纤维的基

本性能参数如表1所示。CC1型纤维的材质为低碳钢，通过冷拉作用后再在表面

镀上铜，CC1型钢纤维的尺寸较小，直径在0.23mm以下，比表面积大。EH2型钢纤维是经过拔制产生冷加工硬化的低碳钢丝，利用钢材的位错增殖，使晶格滑移受阻，提高钢纤维强度，经过切断后两端做弯钩处理，增加钢纤维的锚固作用。MT3型钢纤维为钢锭铣削工艺制作而成，是一面粗糙一面光滑的高性能纤维，产

品的外形呈波浪形弯曲，增大了钢纤维与混凝土的接触面积。ME4型钢纤维是采

用熔体快淬法，将铸锭熔化后浇至一旋转的水冷铜辊表面上，快速冷却得到非晶态至微晶态，得到的钢纤维质量均匀、强度和韧性高，纤维横截面呈不规则月牙形，表面自然粗糙。四种钢纤维的形状如图1所示。

1.2 试验方案

水泥采用P·I型硅酸盐水泥，性能指标满足GB 175-2007《通用硅酸盐水泥》标

准的要求；硅粉性能满足GB/T 18736-2002《高强高性能混凝土用矿物外加剂》的要求，28d活性指数90%；聚羧酸型液体减水剂，减水率为30%；河砂采用普通河砂，性能指标满足JGJ 52-2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》的要求；碎石采用5～10mm和10～20mm的连续颗粒级配，二者比例为6:4；