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塑钢纤维轻骨料混凝土力学性能分析

 论文栏目:力学性能论文     更新时间:2017/8/30 9:46:15   

摘要:塑钢纤维加入到轻骨料混凝土中形成一种复合材料——塑钢纤维轻骨料混凝土。通过对不同塑钢纤维含量的轻骨料混凝土进行抗压、抗劈拉、抗折等相关试验,研究并分析了塑钢纤维轻骨料混凝土部分力学性能以及塑钢纤维对轻骨料混凝土部分力学性能的影响及增韧机理,从而找出适宜的塑钢纤维掺量。

关键词:塑钢纤维;轻骨料混凝土;力学性能

1试验概况

1.1试验材料

1)水泥:42.5R级普通硅酸盐水泥。2)粗骨料:本次试验采用高强圆球形粉煤灰陶粒。3)细骨料:河砂,细度模数2.8,含泥量2.0%,堆积密度1574kg/m3,含水率0.51%。4)塑钢纤维:宁波大成新材料股份有限公司生产的高性能塑钢纤维。5)外加剂:萘系高效减水剂,减水率20%以上。6)水:自来水。

1.2试验的配合比

试验使用强度等级为LC30的轻骨料混凝土,采用绝对体积法确定塑钢纤维轻骨料混凝土的配合比,试验的配合比见表1。

1.3试件制作及成型养护

经过处理的塑钢纤维在强制式搅拌机搅拌混凝土时加入,稍微增加搅拌时间。试块制作步骤如下:1)按试验设计的配合比分别称取各材料备用,并且使陶粒预湿1小时。2)将称好的原材料按照陶粒、砂、水泥依次投入搅拌机内;人工分散式加入塑钢纤维,机械搅拌2min,加入水和减水剂搅拌5min。3)出料成模,置于振动台上振动成型(振动30~40s)。24h之后脱模,并置于温度(20±2)℃、相对湿度95%RH以上条件下养护至试验龄期。

1.4试验设备

单卧轴强制式混凝土搅拌机、WHY-2000型全自动压力试验机、10吨液压式万能试验机、TYB-2000型压力试验机。

2塑钢纤维轻骨料混凝土力学性能试验

2.1抗压强度

2.1.1立方体抗压强度试验试验一般以混凝土的基本力学性能指标即抗压强度来作为评价混凝土其他性能的最基本的参数。试件尺寸为150mm×150mm×150mm的混凝土立方体标准试块,每组试验3个试块,取3个试块实测的平均强度值作为每组的抗压强度值。2.1.2试验现象及结果分析没有添加塑钢纤维的轻骨料混凝土由于试块和压板之间的约束效应,破坏时的形态呈沙漏状,即相对的锥状,发生斜剪切破坏,试件一出现开裂,马上被压碎,声音清脆,属于脆性破坏。加入塑钢纤维的轻骨料混凝土试件达到峰值强度开始出现裂缝,继续加载时能听见塑钢纤维被拉伸断裂而发出的噼啪声音,试件承载力逐渐下降一直到试件破坏,试件破坏时整体性良好,没有被压碎成碎块,因此,塑钢纤维建议掺量为9kg/m3。

2.2抗弯折强度试验

2.2.1试验现象轻骨料混凝土加载开始出现初始裂缝后,在受拉区的裂缝宽度随荷载的增加而变大,达到极限荷载后,普通轻骨料混凝土突然裂开,具有典型的脆性破坏特征;加入纤维的塑钢纤维轻骨料混凝土起先是跨中出现许多微小的裂缝,在达到极限荷载后,细裂缝逐渐发育,形成一条主裂缝,可以看见许多纤维,并能听见塑钢纤维被拉断的声音,跨中有较大的挠曲变形,变形量随塑钢纤维的增多而变大,呈现出显著的延性破坏特征。2.2.2试验结果及分析表2为试验测得的结果可知,塑钢纤维对轻骨料混凝土初始开裂强度影响不大,其主要与水泥基材的开裂强度有关,圆形粉煤灰陶粒在一定程度上可以减少混凝土内部应力集中现象,减少内部原生裂缝的出现。塑钢纤维增韧原理分析从试验中能够看出,塑钢纤维轻骨料混凝土比普通轻骨料混凝土的韧性增加了许多,这得益于塑钢纤维在被拔出混凝土时独特的耗能机理。钢纤维耗能多少受界面影响很大,主要在开裂前期发挥作用。普通的纤维混凝土的耗能效果大多由掺入的纤维本身的弹性模量和延伸率等性质决定,并且是在裂缝达到一定的宽度才发挥出来。塑钢纤维经过处理之后,提高了塑钢纤维与混凝土基体界面上的性能,增大外表面粗糙度,增加界面的粘结力和摩擦力,加强机械咬合力。混凝土中的单丝纤维拉拔试验表明其抗拉拔性能与异形钢纤维相差无几,所以塑钢纤维在裂缝发展全过程都有耗能作用,且增加基体韧性。

3结语

本次试验研究了塑钢纤维对轻骨料混凝土的抗压性能、抗劈拉性能、抗弯折性能的影响,并简要阐述了塑钢纤维轻骨料混凝土的增韧机理。因为有限的条件,只研究了塑料钢纤维轻骨料混凝土部分力学性能,还需要更加深入的研究对各项力学性能指标不断补充完善以便更好地掌握其力学性能以应用于实际。塑钢纤维轻骨料混凝土可以在诸多工程领域中应用,能够有效促进混凝土工程应用的发展,不断改良普通的混凝土,使混凝土能够满足更多的建筑结构要求,使结更加轻质高强,对研究高性能混凝土具有重要帮助,塑钢纤维轻骨料混凝土在未来的混凝土建设工程中有着极大的发展应用前景。

作者:于磊 单位:龙口市建筑工程质量监督检测站

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