鋼纖維混凝土地面配合比設(shè)計(jì)及性能研究

焦曉光

（甘肅第六建設(shè)集團(tuán)股份有限公司甘肅華隴混凝土有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730050）

0 引言

目前對于鋼纖維混凝土的增強(qiáng)機(jī)理的研究普遍有兩種理論：纖維間距理論和復(fù)合力學(xué)理論，兩種分析理論角度不同，但是結(jié)果基本相同。一種理論認(rèn)為，要增強(qiáng)混凝土這種本身帶有內(nèi)部缺陷的脆性材料的抗拉強(qiáng)度，就要做到縮小其體積內(nèi)的缺陷尺寸；另一種理論是將鋼纖維混凝土看作一個(gè)復(fù)合的強(qiáng)化體系，鋼纖維的加入能有效跨越裂縫的兩端，有效使鋼纖維與裂縫兩邊混凝土之間的粘結(jié)。本試驗(yàn)采用體積法，綜合考慮骨料粒徑、級配、水膠比、鋼纖維摻量對體積法的影響，對抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗沖擊強(qiáng)度、抗疲勞強(qiáng)度、延展性、韌性等力學(xué)性能隨著相關(guān)數(shù)據(jù)的改變而改變的規(guī)律分析。

1 原材料試驗(yàn)

1.1 水泥

采用P.O42.5級散裝水泥。其質(zhì)量符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB175-2007《通用硅酸鹽水泥》的規(guī)定和要求。

表1 水泥技術(shù)性能指標(biāo)

1.2 粉煤灰

采用Ⅱ級粉煤灰。其質(zhì)量符合GB 1596—2005《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》規(guī)定和要求。

表2 粉煤灰技術(shù)性能指標(biāo)

1.3 礦粉采用蘭州東盛S95級礦粉

表3 礦粉技術(shù)性能指標(biāo)

1.4 減水劑

采用WYPCA型聚羧酸高效減水劑。其質(zhì)量符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB 8076—2008《混凝土外加劑》的要求和規(guī)定。

1.5 粗集料

采用蘭州青白石5-20mm連續(xù)粒級碎石。

表4 碎石技術(shù)性能指標(biāo)

2 配合比試驗(yàn)方法

2.1 配合比確定步驟

1）根據(jù)建設(shè)單位設(shè)計(jì)要求，試驗(yàn)抗折、抗壓強(qiáng)度，確定鋼纖維體積率。2）按照施工要求的混凝土強(qiáng)度和坍落度確定水膠比、減水劑摻量和用水量，即水膠比的確定。3）計(jì)算不同材料的用量及Dramix的摻量，確定試配的配合比。4）按照試配配合比進(jìn)行進(jìn)行各項(xiàng)混凝土性能檢測，調(diào)整水膠比和砂率，，確定基準(zhǔn)配合比。5）根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果，尤其是混凝土的抗壓強(qiáng)度，抗折強(qiáng)度、耐磨、韌性、阻裂等試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整水膠比和鋼纖含率，確定配合比。

2.2 配合比設(shè)計(jì)方法對比

對鋼纖維混凝土配合比進(jìn)行優(yōu)化，首先需要關(guān)注的是鋼纖維的體積含量，鋼纖維混凝土的抗折、耐磨、阻裂作用。

2.3 施工配合比的確定

試驗(yàn)室經(jīng)過試配最終確定CF30鋼纖維混凝土施工配合比見表5。

表5 CF30鋼纖維混凝土施工配合比

2.4 質(zhì)量控制措施

確定最優(yōu)配合比后，從原材料的進(jìn)場控制、攪拌站上料計(jì)量、拌和、出料后坍落度、經(jīng)時(shí)損失、含氣量檢測、試塊留置等嚴(yán)格按照工序要求組織，特別是攪拌時(shí)間未經(jīng)確保，為避免到現(xiàn)場后混凝土離析，鋼纖維混凝土到施工現(xiàn)場后，先高速運(yùn)轉(zhuǎn)90min，拌和均勻后再卸料。

鋼釬維混凝土不同于普通混凝土，要滿足施工要求，生產(chǎn)、運(yùn)輸、使用每個(gè)環(huán)節(jié)都要統(tǒng)籌安排，特別是開始泵送時(shí)，混凝土泵慢速、勻速并隨時(shí)可反泵的狀態(tài)，通過有經(jīng)驗(yàn)的泵工掌握。正常泵送時(shí)，泵送要連續(xù)進(jìn)行，盡量不停頓，遇到運(yùn)轉(zhuǎn)不正常的情況，可放慢泵送速度。

2.5 試驗(yàn)評價(jià)指標(biāo)

由于混凝土運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場后要泵送至操作面，試驗(yàn)人員必須對混凝土的可泵性評價(jià)。結(jié)合蘭州地區(qū)工程施工實(shí)際情況，選取坍落度作為衡量其可泵性主要的控制指標(biāo)，同時(shí)輔以坍落度經(jīng)時(shí)損失值作為參考指標(biāo)

2.6 結(jié)果分析

混凝土的強(qiáng)度試驗(yàn)是將養(yǎng)護(hù)到規(guī)定28d齡期的然后用立方體試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。阻裂（劈裂抗拉強(qiáng)度）試驗(yàn)是將地坪澆試驗(yàn)段養(yǎng)護(hù)到規(guī)定28d齡期后在板中間部位鉆孔取樣，試件尺寸直徑150mm，厚度與鋪裝面同為10mm，進(jìn)行劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)。

表6 抗壓抗拉試驗(yàn)結(jié)果

耐磨試驗(yàn)是制作混凝土試件尺寸為150mm×150mm×70mm，養(yǎng)護(hù)至28d進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)首先將試件提前1d從養(yǎng)護(hù)室中取出，自然干燥12h，放入60℃，的烘箱中繼續(xù)烘12h；然后將試件放在帶有花輪磨頭的TMS-04型水泥砂耐磨試驗(yàn)機(jī)的水平轉(zhuǎn)盤上，在200N的負(fù)荷下磨削50h，并稱量試驗(yàn)前后的質(zhì)量，再計(jì)算單位面積的磨耗量。

3 結(jié)語

對鋼纖維混凝土而言，除滿足一般混凝土的工作性能外，還要滿足抗折、耐磨、阻裂等要求，所以要根據(jù)各種材料的不同，進(jìn)行相應(yīng)的試配，驗(yàn)證滿足要求時(shí)才可生產(chǎn)。摻加不同鋼纖維，效果明顯不同，即降低水膠比，加大鋼纖維長度，減小直徑會(huì)更能阻裂，降低由于樓板上頻繁的貨車運(yùn)行，而產(chǎn)生很多裂縫。