不同品种钢纤维混凝土力学性能的对比试验研究.docx

不同品种钢纤维混凝土力学性能的对比试验研究 张贵国（北京工业职业技术学院，北京100043）摘要：把建筑工程中常见的七品种钢纤维，制作成钢纤维混凝土试块，然后对这些钢纤维混凝土试块进行抗压和劈裂试验，通过对比这七品种钢纤维混凝土的抗压强度和劈裂强度的不同，对钢纤维混凝土力学性能研究和工程实践具有重要的意义关键词：钢纤维混凝土；力学性能；对比试验研究G710 文献标志码：A ：1674-9324（2013）11-0178-02钢纤维混凝土（Steel Fiber Reinfered Concrete，SFRC）是在普通混凝土中均匀掺入一定量钢纤维组成的一种复合材料因钢纤维在混凝土中均匀乱向分布，在受载过程中限制和滞后了混凝土基体的裂缝发展，使脆性的混凝土变为具有良好韧性的水泥基复合材料，从而具有较高抗震、抗裂、抗冲击性能，能改善混凝土抗拉、抗压、抗剪和耐磨性能有关研究资料表明，钢纤维混凝土在破坏时，大都是纤维被拔出而不是被拉断，因此改善纤维与基体间的粘结强度是改善纤维增强效果的主要控制因素由此可见钢纤维混凝土中钢纤维的大小、形状、端部状态、长径比、加工方法等，对钢纤维混凝土的力学性能具有决定性的影响。

本课题通过七种钢纤维混凝土的抗压和劈裂试验，对它们的力学性能进行了比较为了实施试验，宏瑞莱（北京）科技有限公司为我们提供了七种钢纤维，它们分别为长弓型钢纤维、短弓型钢纤维、大波纹型钢纤维、小波纹型钢纤维、哑铃型钢纤维、剪切波纹型钢纤维和镀铜微丝钢纤维各钢纤维的规格尺寸如表1：水泥采用钻牌42.5 级普通硅酸盐水泥，砂采用去除杂质后的混凝土工程用中砂，石子采用粒径为5~20mm的碎石，砂、石均级配合格钢纤维混凝土的配合比经过设计计算，结果为：采用钢纤维体积率为1.11%，1m3钢纤维混凝土需水泥477kg，砂794kg，石子798kg，水220kg，钢纤维86.37kg按照配合比，人工拌制钢纤维混凝土，浇筑混凝土试模后24小时后拆模，在常温的水中养护28 天，即做成了150mm150mm150mm 的立方体试块[2，3]采用TAW-3000 微机控制电液伺服三轴岩石试验机所做的抗压试验和劈裂试验均采用计算机控制，精确方便抗压试验将试件直接放置在试验机机架上，以2kN/s 的速度加载，直至试块破坏；劈裂试验先将试块安装在专门的混凝土劈裂夹具上，在试验机机架上以200N/s的速度加载，直至试块破坏。

两种试验均可以在试验机上得到其负荷- 位移曲线二、不同品种钢纤维混凝土抗压强度比较通过对长弓型、短弓型、大波纹型、小波纹型、剪切波纹型、哑铃型和镀铜微丝七种钢纤维混凝土的立方体试块以及素混凝土立方体试块，进行抗压强度试验，得到的试验数据如表2所示从上表的数据，可以计算出钢纤维混凝土的抗压强度与素混凝土的抗压强度对比的增加情况如下式为各钢纤维混凝土抗压强度增加百分率：长弓型钢纤维混凝土：（50.84-47.84）47.84100%=6.27%；短弓型钢纤维混凝土：（51.32-47.84）47.84100%=7.27%；大波纹型钢纤维混凝土：（48.62-47.84）47.84100%=1.63%；小波纹型钢纤维混凝土：（48.84-47.84）47.84100%=2.09%；剪切波纹型钢纤维混凝土：（53.77-47.84）47.84100%=12.40%；哑铃型钢纤维混凝土：（54.52-47.84）47.84100%=13.96%；镀铜微丝钢纤维混凝土：（55.97-47.84）47.84100%=16.99%；从计算结果来看，剪切波纹型、哑铃型和镀铜微丝钢纤维混凝土比素混凝土的抗压强度提高的要高一些，其他几种钢纤维混凝土抗压强度提高的低一些，但总体来看，钢纤维的掺入对提高混凝土的抗压强度并不明显。

三、不同品种钢纤维混凝土劈裂强度比较对长弓型、短弓型、大波纹型、小波纹型、剪切波纹型、哑铃型和镀铜微丝七种钢纤维混凝土的立方体试块以及素混凝土立方体试块，进行劈裂试验，得到的试验数据如表3所示表中混凝土立方体试件的劈裂抗拉强度为公式计算所得这ft= 2P/πa2 七种钢纤维混凝土的劈裂试验所得到的劈裂抗拉强度与素混凝土相比，增长率为：长弓型钢纤维混凝土：（4.18-3.13）3.13100%=33.55%；短弓型钢纤维混凝土：（4.03-3.13）3.13100%=28.75%；大波纹型钢纤维混凝土：（3.74-3.13）3.13100%=19.49%；小波纹型钢纤维混凝土：（3.52-3.13）3.13100%=12.46%；剪切波纹型钢纤维混凝土：（3.75-3.13）3.13100%=19.81%；哑铃型钢纤维混凝土：（5.53-3.13）3.13100%=76.68%；镀铜微丝钢纤维混凝土：（4.78-3.13）3.13100%=52.72%；平均值：（33.55%+28.75%+19.49%+12.46%+19.81%+76.68%+52.72%）7=34.78%由上述计算结果可见，钢纤维混凝土与素混凝土相比，其抗拉强度有明显的增加，达到30%之多。

尤其哑铃型钢纤维混凝土和镀铜微丝钢纤维混凝土，它们的抗拉强度增加分别为76.68%和52.72%，抗拉强度增强效果十分明显七品种钢纤维混凝土对混凝土的抗压强度和劈裂强度都有一定程度的提高，但抗压强度提高的程度要小一些，而劈裂强度却提高得较多由于七品种钢纤维的大小、形状、长径比等存在较大的差异，他们对混凝土抗压强度和劈裂强度增强作用也存在较大的不同参考文献：[1]林小松.钢纤维混凝土的配合比设计方法[J].煤炭学报，1997，（6）：300-303.[2]阮炯正，王辉，牛健.如何确定钢纤维混凝土钢纤维掺量和品种[J].吉林建筑工程学院学报，2003，（9 ）：15-18.[3]曲嘉.钢纤维混凝土劈拉强度的实验研究[D].工学博士学位论文，哈尔滨工业大学，2010，（6 ）.基金项目：2012 年北京工业职业技术学院科研项目《不同品种钢纤维混凝土力学性能的对比试验研究》作者简介：张贵国（1967-），男，河北南皮人，工学硕士，副教授，从事建筑工程教学与研究工作全文完-。