钢纤维掺量对纤维纳米混凝土抗压强度的影响

2014-03-22周长伟赵亮平

河南建材 2014年6期

关键词：明显提高脆性钢纤维

周长伟赵亮平

郑州大学土木工程学院（450002）

实验研究

钢纤维掺量对纤维纳米混凝土抗压强度的影响

周长伟赵亮平

郑州大学土木工程学院（450002）

通过对8组纤维纳米混凝土试块进行抗压试验，探讨钢纤维掺量对纤维纳米混凝土抗压强度的影响。结果表明：掺入钢纤维，改善了纤维纳米混凝土的受压破坏形式，使其由脆性转变为较好的延性，且随钢纤维掺量增加，纤维纳米混凝土抗压强度明显提高。

纤维；纳米；钢纤维掺量；抗压强度

0 前言

现代建筑对混凝土的性能要求越来越高，而微细观复合可以有效提高混凝土的性能。在混凝土中加入分散性良好的高强高韧纤维以及微观尺寸的纳米矿粉形成纤维纳米混凝土,其抗压强度如何?改变钢纤维掺量，抗压强度怎样变化?

1 试验概况

采用42.5普通硅酸盐水泥,粒径10～25 mm、连续级配的石子,级配良好的中砂,JKH-1型粉状高效减水剂；端钩型钢纤维，平均长度35.006，等效直径0.602;聚丙烯纤维为杜拉纤维，长19 mm,比重0.91，熔点160℃；纳米SiO2,VK-SH30白色粉末，粒径30 nm，比表面积（200±10）m2/g，表观密度40～60 g/L，杂质含量<0.5%；自来水拌合。单方混凝土中掺入聚丙烯纤维0.91 kg/m3，纳米SiO2替代率为1%，钢纤维掺量有0、0.2%、0.4%、0.5%、0.7%、1.0%、1.5%、2.0%，混凝土强度为C60。依据《普通混凝土力学性能试验方法标准》（GB/T 50080-2002）和《纤维混凝土试验方法标准》（CECS 13:2009）的规定进行试验,试件尺寸150 mm×150 mm×150 mm,试验设备采用WHY-3000全自动压力试验机。

2 试验结果与分析

如图1所示，随着钢纤维掺量的增加，纤维纳米混凝土的抗压强度明显提高。未掺钢纤维的抗压强度为65.95 MPa，钢纤维掺量为1%混凝土的抗压强度为74.54 MPa，提高了13.03%；掺量2%的抗压强度为79.87 MPa，提高了21.11%。未掺钢纤维的混凝土受压破坏时发生爆裂，掺入钢纤维的混凝土受压破坏时表现为延性,且随钢纤维掺量增加，延性越来越好。可见，掺入钢纤维可以有效提高纤维纳米混凝土的抗压强度，约束横向变形，使受压破坏形式由脆性转变为较好的延性。

图1 钢纤维掺量——抗压强度曲线

钢纤维均匀、乱向的分散在纤维纳米混凝土中,形成空间网格结构，且随钢纤维掺量增加，空间网格结构更加紧密。受荷过程中，钢纤维的桥接阻裂作用减轻了混凝土内部微缺陷的产生和发展，减小了基体内部缺陷的尺寸，降低了裂纹尖端的应力集中，改善了混凝土的受压破坏形式，由脆性破坏转变为较好的延性破坏，提高了混凝土的抗压性能。