高强混凝土中纤维增强作用

目录

摘要 (2)

1.介绍 ........................................................................ 错误！未定义书签。

2.实验细节 (3)

2.1对比试验 (3)

2.1.1混合物和材料 (3)

2.1.2.标本，固化和测试 (5)

2.1.3.结果 (6)

2.1.4.讨论 (6)

2.1.4.1.弹性模量（E）和应力应变关系 (7)

2.1.4.2.压缩韧性 (8)

2.1.4.3.抗压强度、间接抗拉强度和断裂模数 (9)

2.1.4.5.结论 (9)

2.2.聚丙烯纤维混凝土的抗折性能试验 (9)

2.2.1.试验仪器 (9)

2.2.2.测试步骤 (9)

2.2.3.结果表示 (10)

2.2.4.数据整理 (11)

2.2.5.结论 (14)

2.2.4.数据整理 (14)

参考文献 (14)

高强纤维对轻质混凝土性能的增强作用

摘要

纤维混泥土是近年来受到广泛重视的一种新型复合材料，具有优良的抗裂、抗弯、耐疲劳等特性。聚丙烯纤维混凝土在韧性和承受动载能力等方面较普通混凝土有较大改善，纤维的掺入还可以增加混凝土的断裂韧度，显著增大裂缝扩展的能量消耗，从而有效抑制裂缝的扩展，大大降低裂的长度、宽度和数量。本文主要研究了聚丙烯和钢纤维对高强轻骨料混凝土的作用，轻质混凝土中使用了烧结粉煤灰，这些细骨料的取代对抗压强度产生了一定影响，相比普通的烧结粉煤灰为骨料的轻质混凝土，间接影响了拉伸强度和断裂模数，弹性，应力应变关系及压缩韧性。增加0.56%的聚丙烯纤维的混凝土，在间接拉伸强度上会有90%的增长，在断裂模数上会有20%的增长。再者，对聚丙烯纤维没有在其它力学性能方面有显著影响的研究。钢纤维的量在 1.7%时对间接抗拉强度的影响是增加了大约118%，断裂模数方面大约增加80%。但是钢纤维增强材料同时也引起了弹性模量的减少和应力应变关系曲线的形状，使其变得更加弯曲。参入钢纤维的骨料在压缩韧性方面有很好的提升，这表明钢纤维能增强骨料的延展性。

关键词：高强度混凝土；轻质；增强性纤维材料；聚丙烯纤维增强混凝土；韧性；弹性

1.介绍

随着高层和超高层建筑的建设及大尺寸与大跨度混凝土结构的应用，对混凝土的高强度、轻质量和高柔韧性的要求日益提高。在一些情形下，混凝土的表观密度常常比其强度显得更为重要，对于有着同样强度等级的混凝土而言，表观密度降低可以对结构设计和基础设计等方面起到重要的作用。因此，对于高强度轻骨料混凝土而言，最近几年有着广泛的研究和应用。但是，高强度轻骨料混凝土的抗拉强度较低，并具有易脆性，阻碍了混凝土结构的使用。而把钢纤维加入到高强度轻骨料混凝土中，对于提高混凝土的各种性能，尤其对于提高拉压比、抗震阻力、抗裂性能等有重要的影响。

轻质混凝土结构的优点：对比种类繁多的超过正常重量的混凝土，轻质混凝土原料采用工业生产所得副产品，对环保起到很大保护作用。工业副产品之一就是粉煤灰，据估计，在2000年，世界上生产约600万吨的的粉煤灰。其中，在这些粉煤灰中只有大约9%的被利用。在澳大利亚，每年大约产生900万吨粉煤灰，而其中被再次利用的却不足10%。现在有足够的证据证实混凝土工业已经意识到粉煤灰无论是用做水泥的局部替代品还是形式的轻骨料的优势。此外，生产高强度轻质混凝土是可取的，生产的高强轻质混凝土令人满意并且现在很实用而且目前已成为现实。但是高强度的混凝土会导致其脆性增大，所以提及高强轻骨料混凝土有必要考虑增加纤维来改善其延展性。现在轻骨料中采用纤维增强材料的益处据报道已经有25年。现在纤维增强材料有更广阔的使用范围，高强混凝土对环境和经济的影响很大。因其具有很大优势，所以一直在寻求增加生产这种混凝土能力的方法，纤维作为对高强混凝土脆性的弥补，具有重要意义。这方面的研究仍旧需要很多，因为细骨料来源的多样性使其很特别。纤维类型和选择多样性的增加在各自的类型中都可加以利用的，研究更显得尤为重要。

本文提到了两种类型纤维增强材料对轻质混凝土的影响。他们是聚丙烯和钢纤维，轻量级的骨料被用为烧结而成的粉煤灰骨料，本文将讨论钢纤维对混凝土的压缩性，抗拉性，抗弯强度性能的影响，此外，它提出并讨论这种类型的轻骨料混凝土在压缩韧性方面和弹性模量方面的影响。

2.实验细节

共两组试验，一组是普通混凝土和加聚丙纤维混凝土和加钢纤维混凝土和正常轻质高强混凝土等四种混凝土的对比试验，另一组是聚丙烯纤维混凝土的抗折性能试验。

2.1.对比试验

2.1.1混合物和材料

以下类型的混合物计算和测试：

1.普通轻质的烧结而成的粉煤灰骨料混凝土，这个组合被称为LWplain。

2.普通轻质的烧结而成的粉煤灰骨料混凝土加聚丙烯纤维增强材料，被称为的LWP。

3.普通轻质的烧结而成的粉煤灰骨料混凝土加固钢纤维，简称为LWS系列。

4.普通的正常重量的高强度混凝土，简称为NWHS。

表1Fiber additions of lightweight aggregate concretes mixtures

Plain Polypropylene fibers Steel fibers

Fiber 0.28 0.56 1.0 0.56 1.13 1.7 Concrete LW plain LWP1 LWP2 LWP3 LWS1 LW2 LWS3 表格一显示了已制成的混合料相符的纤维类型和内容。在NWHS配制中，压碎的花岗岩被用作粗骨料和河沙被用作细骨料。所有的轻质混合料仅用细骨料制成。这些烧结轻骨料粉煤灰来自UK和商业知名的粉煤灰陶粒。从不同的细骨料取得了尺寸为2mm、6mm、3mm和细小的粉煤灰陶粒。除了NWHS所有的混合料的25%都被飞尘所取代。当细骨料仅有细小的粉煤灰陶粒组成时，应注意改善使用性和减少配制中的粗糙物。水泥是一种综合体Portland类似于ASTM I型水泥。在所有的混合料中用硅粉来取代水泥重量的10%。以钠多元酯为基础的专有高效减水剂以每50Kg的Portland水泥11的价格增加。水泥、粉煤灰和硅粉的化学合成物显示在表2中。

表2Chemical composition of cement,fly ash,and silica fume(%by weight)

Oxide General purpose cement Fly ash Condensed silica fume

SiO221.4 51.8 93

AL2O3 4.5 24.4 0.6

Fe2O3 3.0 9.62 1.0

CaO 64.4 4.37 0.2

MgO 1.4 1.5 1.2

Na2O ------ 0.34 0.1

K2O 0.7 1.41 1.0

SO3 2.4 0.26 0.3

LOI 0.9 ------ 0.5