鋼纖維與玻璃纖維自密實(shí)混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)研究

闞成強(qiáng) 康希良 潘 榮

(1.蘭州交通大學(xué)土木工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070； 2.上海理工大學(xué)環(huán)境與建筑學(xué)院，上海 200093)

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鋼纖維與玻璃纖維自密實(shí)混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)研究

闞成強(qiáng)1康希良1潘 榮2

(1.蘭州交通大學(xué)土木工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070； 2.上海理工大學(xué)環(huán)境與建筑學(xué)院，上海 200093)

在大量室內(nèi)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了工作性良好的高性能自密實(shí)混凝土，對(duì)比分析了鋼纖維和玻璃纖維在相同長度下添加不同體積摻量以及在相同摻量下不同長度對(duì)自密實(shí)混凝土性能的影響，研究表明:自密實(shí)混凝土的力學(xué)性能在纖維長度為12 mm和18 mm時(shí)提高最為明顯，鋼纖維自密實(shí)混凝土的力學(xué)性能整體優(yōu)于玻璃纖維自密實(shí)混凝土，因此優(yōu)先選用12 mm和18 mm的鋼纖維。

自密實(shí)混凝土，鋼纖維，玻璃纖維，抗壓強(qiáng)度

0 引言

自密實(shí)混凝土是指在低水膠比、低水泥用量的前提下，選擇合適的配合比設(shè)計(jì)方法,配制出的混凝土；它可以僅靠自重就能填充到復(fù)雜模型的各個(gè)角落，具有免振搗、抗離析和自密實(shí)性良好等特性。自密實(shí)混凝土水膠比較低,膠凝材料用量大，砂率高，如配制不當(dāng)可能比普通混凝土更易發(fā)生塑性開裂。已有研究表明[1，2]，在混凝土中摻加纖維可有效提高其抗裂性及韌性，因此在自密實(shí)混凝土中摻加纖維，是高性能混凝土新的發(fā)展趨勢(shì)之一。

本文通過對(duì)自密實(shí)混凝土摻加鋼纖維與玻璃纖維系列試驗(yàn)，研究自密實(shí)混凝土在不同纖維摻量及長度對(duì)28 d混凝土立方體抗壓強(qiáng)度、劈拉強(qiáng)度的影響，進(jìn)一步對(duì)比兩種纖維的性能影響，可為纖維在自密實(shí)混凝土中的應(yīng)用提供一定的參考。

1 原材料及配合比

本文試驗(yàn)選用上海海螺水泥有限公司生產(chǎn)的P.O42.5普通硅酸鹽水泥，表觀密度為3.1 g/cm3。礦物摻和料選用上海石發(fā)電力粉煤灰有限公司生產(chǎn)的F類Ⅰ級(jí)粉煤灰，密度 2.3 g/cm3。粗骨料選用5 mm～20 mm連續(xù)級(jí)配的碎石，細(xì)集料選用細(xì)度模數(shù)為2.75的中砂，高效減水劑選用固含量為40%聚羧酸系高效減水劑，減水率30%以上。鋼纖維選用表面鍍銅鋼纖維，玻璃纖維選用耐堿玻璃纖維。

自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)采用固定砂石體積法，基準(zhǔn)配合比為:膠凝材料用量413 kg/m3，粗集料用量725 kg/m3，粉煤灰占膠凝材料的30%，為140 kg/m3，細(xì)骨料用量733 kg/m3，減水劑占膠凝材料的1.17%，用水量193 kg/m3。纖維自密實(shí)混凝土配合比采取在基準(zhǔn)配合比中直接摻入長度6 mm,12 mm和18 mm的鍍銅鋼纖維與玻璃纖維，體積摻量分別為0.1%，0.2%和0.3%。如果纖維自密實(shí)混凝土不滿足工作性的要求，可以采用增加減水劑用量，增大砂率、膠凝材料用量以及水膠比(保持膠凝材料的用量，增加水的用量)等單因素變化方式改善其工作性，最終確定滿足要求的纖維自密實(shí)混凝土配合比，然后進(jìn)行相應(yīng)力學(xué)試驗(yàn)試件的制備。

礦區(qū)內(nèi)出露的地層由老至新有上泥盆統(tǒng)帽子峰組、下石炭統(tǒng)孟公坳組等。區(qū)內(nèi)構(gòu)造較簡(jiǎn)單，斷裂構(gòu)造均以NNE向、NWW向?yàn)橹?，其中NNE向構(gòu)造為主要控礦構(gòu)造。區(qū)內(nèi)有寶山巖體及NW向巖脈群出露。一六鎢礦床主要有矽卡巖型白鎢礦脈、石英脈型白鎢礦脈、石英脈型黑鎢礦脈等各類型的獨(dú)立礦床。矽卡巖型白鎢礦產(chǎn)于帽子峰組(D3m)與NW向巖脈群接觸外層狀矽卡巖中，石英脈型白鎢黑鎢礦產(chǎn)于NE向石英脈中。

2 試驗(yàn)方法

2.1 新拌自密實(shí)混凝土工作性測(cè)試

自密實(shí)混凝土的工作性測(cè)試通常包括流動(dòng)性檢測(cè)、間隙通過性檢測(cè)以及抗離析性檢測(cè)。試驗(yàn)采用坍落度和坍落擴(kuò)展度檢測(cè)自密實(shí)混凝土的流動(dòng)性，采用L型儀檢測(cè)間隙通過性，采用V形漏斗檢測(cè)抗離析性。混凝土攪拌采用強(qiáng)制性機(jī)械攪拌機(jī)。首先依次加入細(xì)骨料、膠凝材料，攪拌1 min，加入粗骨料，繼續(xù)攪拌1 min，加入纖維再干拌1 min～2 min，減水劑為液體減水劑，采用同滲法，在粗骨料攪拌完畢后，和水一起加入，再攪拌4 min。具體試驗(yàn)規(guī)程參見自密實(shí)混凝土技術(shù)規(guī)程?；鶞?zhǔn)配合比的工作性見表1。

表1 基準(zhǔn)配合比的工作性能

2.2 纖維自密實(shí)混凝土力學(xué)性能測(cè)試

根據(jù)GB 50081—2002普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn),試驗(yàn)采用尺寸為100 mm×100 mm×100 mm的立方體非標(biāo)準(zhǔn)試件,試驗(yàn)方法參照規(guī)范要求。本試驗(yàn)對(duì)普通自密實(shí)混凝土試件、鋼纖維自密實(shí)混凝土和玻璃纖維自密實(shí)混凝土試件進(jìn)行試驗(yàn)，分別測(cè)試了添加纖維長度6 mm，12 mm，18 mm和體積摻量0.1%，0.2%，0.3%的自密實(shí)混凝土28 d的抗壓強(qiáng)度和劈拉強(qiáng)度。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

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由圖4可知，長度6 mm鋼纖維自密實(shí)混凝土劈拉強(qiáng)度先減小后增大，極值點(diǎn)在0.1%。玻璃纖維自密實(shí)混凝土劈拉強(qiáng)度隨著體積摻量的增大先減小后增大。對(duì)比6 mm鋼纖維和玻璃纖維，體積摻量對(duì)劈拉強(qiáng)度的增強(qiáng)效果不明顯。

3.2 纖維長度對(duì)自密實(shí)混凝土強(qiáng)度的影響

由圖1可知，長度6 mm鋼纖維自密實(shí)混凝土28 d抗壓強(qiáng)度隨著體積摻量的增大而增大，而玻璃纖維自密實(shí)混凝土恰好相反，同時(shí)鋼纖維自密實(shí)混凝土28 d抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)高于玻璃纖維自密實(shí)混凝土，而且隨著摻量的增加，趨勢(shì)在擴(kuò)大。

由圖2和圖3可知，長度12 mm和18 mm鋼纖維自密實(shí)混凝土28 d抗壓強(qiáng)度隨著體積摻量的增大而增大。玻璃纖維自密實(shí)混凝土28 d抗壓強(qiáng)度降低的趨勢(shì)在放緩，在18 mm時(shí)還略有增加的趨勢(shì)。說明纖維在12 mm和18 mm時(shí)，纖維的體積含量對(duì)自密實(shí)混凝土的28 d抗壓強(qiáng)度影響很小。

2)纖維自密實(shí)混凝土28 d劈拉強(qiáng)度的試驗(yàn)分析。

3)環(huán)境影響加權(quán)。根據(jù)各種環(huán)境影響的重要性級(jí)別，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化后的環(huán)境影響潛值進(jìn)行賦權(quán)，從而評(píng)價(jià)其相對(duì)影響潛值大小。則

1)纖維自密實(shí)混凝土28 d抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)分析。

1,2-二苯基-2-苦味?；?DPPH)購自Sigma公司,抗壞血酸、磷酸、無水乙醇、葡萄糖、苯酚、磷酸、氯仿、正丁醇、濃硫酸、三氯乙酸、硫酸亞鐵、過氧化氫、水楊酸鈉、鹽酸、Tris-HCl緩沖液、硫代巴比妥酸、鄰苯三酚、K3Fe(CN)6等購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司,牛血清蛋白、沒食子酸、考馬斯亮藍(lán)G250購自上海金穗生物科技有限公司。

2)28 d劈拉強(qiáng)度的試驗(yàn)分析。

給予常規(guī)護(hù)理，即指導(dǎo)兒童家長定期攜兒童進(jìn)行疫苗接種，對(duì)兒童家屬進(jìn)行健康教育，介紹每次所接種疫苗的作用，可能出現(xiàn)的不良反應(yīng)、注意事項(xiàng)等，時(shí)家長對(duì)疫苗有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)；詢問家長，兒童在近1個(gè)月是否出現(xiàn)某些疾病，是否應(yīng)用藥物治療等，以及飲食、睡眠情況，進(jìn)行綜合評(píng)估，確定是否繼續(xù)疫苗接種；疫苗接種后應(yīng)留觀30 min，并告知其下次疫苗的接種時(shí)間等。

1)纖維自密實(shí)混凝土28 d抗壓強(qiáng)度的試驗(yàn)分析。

由圖7～圖9可知，鋼纖維自密實(shí)混凝土28 d抗壓強(qiáng)度在體積摻量為0.1%，0.2%，0.3%時(shí)，隨著纖維長度增加，有逐漸增大的趨勢(shì)。在體積摻量0.1%，0.2%,0.3%時(shí)，玻璃纖維自密實(shí)混凝土28 d抗壓強(qiáng)度隨著纖維長度的增加有先減小后增大的趨勢(shì)。其中最小值分別比普通自密實(shí)混凝土降低了10%，24%，29%。

由圖5，圖6可知，長度12 mm和18 mm鋼纖維和玻璃纖維自密實(shí)混凝土劈拉強(qiáng)度隨著體積摻量的增加而提高，同時(shí)鋼纖維自密實(shí)混凝土劈拉強(qiáng)度整體上高于玻璃纖維自密實(shí)混凝土。

對(duì)比鋼纖維和玻璃纖維，在不同的長度下，鋼纖維自密實(shí)混凝土28 d抗壓強(qiáng)度均高于玻璃纖維自密實(shí)混凝土。

幾個(gè)老家伙懷著鬼胎，來到老鱖魚的住處。他們不敲門，先是在門口偷聽。屋里果然有動(dòng)靜，老東瓜說的一點(diǎn)不錯(cuò)，老鱖魚還真的在磨刀子。刀子在磨刀石上刺啦刺啦的響聲，像黑暗中的燭光，在老冬瓜一行人眼前晃動(dòng)，又像是一群麻雀，瞬間飛入湖邊的蘆葦叢。磨刀子的聲音噶然而止，幾個(gè)人瞪著渾濁的眼睛，正互相望著，像幾根木樁，表情十分麻木地站在門口。

3.1 纖維體積摻量對(duì)自密實(shí)混凝土強(qiáng)度的影響

由圖10～圖12可知，在不同的體積摻量下，鋼纖維自密實(shí)混凝土28 d劈拉強(qiáng)度隨著纖維長度的增加均有增大的整體趨勢(shì)。在長度6 mm時(shí)，鋼纖維自密實(shí)混凝土28 d劈拉強(qiáng)度低于普通自密實(shí)混凝土，在長度12 mm和18 mm，均高于普通自密實(shí)混凝土。

四是環(huán)境監(jiān)管機(jī)關(guān)應(yīng)結(jié)合執(zhí)法實(shí)踐做好調(diào)查取證工作，防止因?yàn)樽C據(jù)不足被提起訴訟。環(huán)境執(zhí)法實(shí)踐中，常見的問題是因?yàn)榕盼坌袨榈乃矔r(shí)性和復(fù)雜性，取證難度大。因此，需要全國結(jié)合實(shí)踐，總結(jié)規(guī)律，出臺(tái)環(huán)境違法取證的指南。另外，散亂污企業(yè)生產(chǎn)時(shí)間具有不確定性，排污去向具有不確定性，一些違法偷排和傾倒具有不確定性，必須開展現(xiàn)場(chǎng)的快速檢測(cè)或者監(jiān)測(cè)。而目前，對(duì)一些污染物進(jìn)行快速檢測(cè)或者監(jiān)測(cè)的法律效力，環(huán)保法律缺乏規(guī)定，不利于及時(shí)有效地打擊這些環(huán)境違法行為。

在0.1%的體積摻量時(shí)，玻璃纖維自密實(shí)混凝土28 d劈拉強(qiáng)度隨著纖維長度的增加，先減小后增大。而在體積摻量0.2%和0.3%時(shí)，玻璃纖維自密實(shí)混凝土劈拉強(qiáng)度有增大的趨勢(shì)。

對(duì)比鋼纖維和玻璃纖維，鋼纖維自密實(shí)混凝土劈拉強(qiáng)度在整體上是高于玻璃纖維自密實(shí)混凝土的。

4 結(jié)語

1)長度12 mm和18 mm的鋼纖維摻入自密實(shí)混凝土，隨著摻量的增加，28 d抗壓強(qiáng)度有所提高，同時(shí)劈拉強(qiáng)度有了較為明顯的改善。而長度6 mm的鋼纖維對(duì)自密實(shí)混凝土抗壓強(qiáng)度提高不明顯，劈拉強(qiáng)度有所降低。因此優(yōu)先選用12 mm和18 mm的鋼纖維。

2)摻入玻璃纖維，自密實(shí)混凝土的28 d抗壓強(qiáng)度是有所下降的，同時(shí)以長度6 mm的玻璃纖維自密實(shí)混凝土下降最明顯，但是劈拉強(qiáng)度提高明顯。

3)對(duì)比鋼纖維和玻璃纖維，鋼纖維自密實(shí)混凝土抗壓強(qiáng)度和劈拉強(qiáng)度整體上是高于玻璃纖維的，因此鋼纖維的性能優(yōu)于玻璃纖維。

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Mechanical properties of self-compacting concrete by steel fiber and glass fiber

Kan Chengqiang1Kang Xiliang1Pan Rong2

(1.SchoolofCivilEngineering,LanzhouJiaotongUniversity,Lanzhou730070，China; 2.SchoolofEnvironmentandArchitecture,UniversityofShanghaiforScienceandTechnology,Shanghai200093,China)

On the basis of a large number of indoor test, this paper designs a kind of self-compacting concrete with high performance and good workability. This test compares and analyses the effect of self-compacting concrete on different volume content when steel fiber and glass fiber contain same length, and the effect of self-compacting concrete on different length when steel fiber and glass fiber have the same volume content. Studies show that the mechanical properties of self-compacting concrete has a large improved obviously when the fiber length is 12 mm and 18 mm. From the overall, the mechanical properties of steel fiber reinforced self-compacting concrete is superior to glass fiber reinforced self-compacting concrete. So we can give priority to use 12 mm and 18 mm steel fibe.

self-compacting concrete, steel fiber, glass fiber, compression strength

1009-6825(2017)07-0104-03

2016-12-15

闞成強(qiáng)(1990- )，男，在讀碩士

TU528

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