顧廣娟

（建筑結(jié)構(gòu)安徽省普通高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（安徽新華學(xué)院），安徽 合肥 230088）

1 鋼纖維自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)分析

1.1 自密實(shí)鋼纖維混凝土特點(diǎn)

混凝土是常用于建筑領(lǐng)域，因其能耗低、易助材、強(qiáng)度高、耐久度高、施工方便、成本較低等一系列優(yōu)點(diǎn)而成為建筑業(yè)的主要材料。但混凝土也有其缺點(diǎn)，就是其重量比較大，且相較于其他材料脆性也更大。本課題主要研究在保留混凝土的原有優(yōu)點(diǎn)之上對(duì)于混凝土缺點(diǎn)的改造實(shí)驗(yàn)。在漫長(zhǎng)的試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，輕骨料混凝土可以對(duì)傳統(tǒng)混凝土取其精華去其糟粕，近年來(lái)相關(guān)專(zhuān)家還發(fā)現(xiàn)，在輕骨料混凝土中加入鋼纖維，可以讓輕骨料混凝土原來(lái)的可泵性能差和脆性進(jìn)行填充。一般來(lái)說(shuō)，自密實(shí)混凝土在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)時(shí)，常常會(huì)出現(xiàn)上浮現(xiàn)象，但是加入鋼纖維之后的混凝土往往流動(dòng)性變得更好，并且其密實(shí)度也有大幅度提高，可以揚(yáng)長(zhǎng)避短，避免輕骨料混凝土原有弊端，更大限度實(shí)現(xiàn)自密實(shí)。

1.2 國(guó)外自密實(shí)鋼纖維全輕混凝土研究現(xiàn)狀

人們對(duì)于建筑物的要求越來(lái)越高，相關(guān)專(zhuān)家也都對(duì)混凝土加大研究力度，原本的纖維混凝土在我國(guó)的研究已經(jīng)較為完整，但是關(guān)于自密實(shí)輕骨料混凝土還遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)外的步伐，國(guó)內(nèi)對(duì)于自密實(shí)輕骨料混凝土的研究還十分罕見(jiàn)?；炷撂砑尤肜w維后可以順利將傳統(tǒng)混凝土的抗擊拉扯能力以及彎曲能力和耐久性改變，這對(duì)于自密實(shí)混凝土來(lái)講，是一個(gè)質(zhì)的飛躍。到現(xiàn)在為止，包括在國(guó)外，對(duì)于混凝土的添加物質(zhì)也只有鋼纖維。

1.3 國(guó)內(nèi)自密實(shí)鋼纖維混凝土研究現(xiàn)狀

自密實(shí)輕骨料混凝土和纖維輕骨料混凝土的基本資料和實(shí)驗(yàn)基本上都來(lái)源于國(guó)外，國(guó)內(nèi)對(duì)于此類(lèi)研究尚淺，更不用提鋼纖維自密實(shí)混凝土的研究了。但自密實(shí)輕骨料混凝土更適用于我國(guó)的工業(yè)建設(shè)，并且其優(yōu)點(diǎn)也很多。截止到現(xiàn)在，我國(guó)在進(jìn)行混凝土的實(shí)驗(yàn)研究時(shí)，一般都是通過(guò)輕骨料混凝土以及自密實(shí)混凝土兩種方法交替進(jìn)行。并且通過(guò)已有的實(shí)驗(yàn)資料可以了解到，專(zhuān)家們更加注重于自密實(shí)輕骨料混凝土的配合比及耐久度研究。

2 鋼纖維自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)分析

2.1 鋼纖維自密實(shí)混凝土的配合比的實(shí)驗(yàn)研究

本課題的關(guān)鍵所在就是對(duì)于鋼纖維自密實(shí)混凝土的配合比的實(shí)驗(yàn)分析。項(xiàng)目組在已有經(jīng)驗(yàn)和文獻(xiàn)調(diào)研的基礎(chǔ)上，進(jìn)行鋼纖維自密實(shí)混凝土的配合比范圍的確認(rèn)和分析研究，并在此范圍內(nèi)進(jìn)行制備試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中主要采用坍落擴(kuò)展度、T500流動(dòng)時(shí)間、J環(huán)試驗(yàn)評(píng)價(jià)鋼纖維自密實(shí)混凝土的水平自由流動(dòng)性和填充性；利用L型儀、坍落擴(kuò)展度和J環(huán)試驗(yàn)差值評(píng)價(jià)混凝土拌合物的間隙通過(guò)性和抗離析性；采用離析率篩析法測(cè)試抗離析性。項(xiàng)目組還在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中憑借不同配合比的鋼纖維自密實(shí)混凝土的流動(dòng)性、抗離析性、間隙通過(guò)性、填充性和強(qiáng)度，分析骨料尺寸和百分比、水泥百分比、黃沙百分比、硅灰百分比、粉煤灰百分比及鋼纖維體積比對(duì)工作性和力學(xué)性能的影響和敏感程度。并對(duì)工作度、力學(xué)性能和配合比的關(guān)系進(jìn)行函數(shù)擬合，采用回歸分析方法對(duì)配合比進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。最后配制出造價(jià)低、工作度滿足工程要求、強(qiáng)度和韌性大幅增強(qiáng)的鋼纖維自密實(shí)混凝土。

2.2 鋼纖維自密實(shí)混凝土含損傷的動(dòng)靜態(tài)本構(gòu)關(guān)系分析

在MTS試驗(yàn)機(jī)上對(duì)鋼纖維自密實(shí)混凝土進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)壓縮、三軸圍壓實(shí)驗(yàn)，獲得鋼纖維自密實(shí)混凝土準(zhǔn)靜態(tài)下的應(yīng)力應(yīng)變曲線；在霍普金森桿上對(duì)鋼纖維自密實(shí)混凝土進(jìn)行不同應(yīng)變率下的動(dòng)態(tài)壓縮實(shí)驗(yàn)，獲得其不同應(yīng)變率下的動(dòng)態(tài)拉壓應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線。研究不同強(qiáng)度不同鋼纖維體積比的鋼纖維自密實(shí)混凝土的動(dòng)靜態(tài)抗壓，確定不同體積比鋼纖維含量對(duì)自密實(shí)混凝土力學(xué)性能的增強(qiáng)效果。研究動(dòng)靜態(tài)的應(yīng)力應(yīng)變曲線，采用連續(xù)介質(zhì)損傷力學(xué)理論推導(dǎo)含損傷、含應(yīng)變率、含鋼纖維體積比的鋼纖維自密實(shí)混凝土本構(gòu)，為鋼纖維自密實(shí)混凝土在動(dòng)靜態(tài)載荷作用下的工程應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。

2.3 纖維自密實(shí)混凝土的摻加性能分析

在進(jìn)行自密實(shí)混凝土的摻加性能分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，可以利用折算系數(shù)和試塊尺寸的區(qū)別，從而通過(guò)鋼纖維數(shù)量摻加的多少來(lái)進(jìn)行自密實(shí)混凝土的力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)分析。

透過(guò)分析可以了解到，隨著鋼纖維的摻量的不斷增加，自密實(shí)混凝土的抗壓強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度、劈拉強(qiáng)度和彈性模量都在逐漸地增大，相較于未摻加鋼纖維的基準(zhǔn)配合比自密實(shí)混凝土，鋼纖維的摻加能夠有效地提高自密實(shí)混凝土的力學(xué)性能，尤其是對(duì)提高抗壓、劈拉強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度最為有效，進(jìn)而對(duì)提高混凝土的強(qiáng)度和抗裂性能具有顯著的作用。

綜上所述，在進(jìn)行自密實(shí)混凝土的抗彎抗折抗壓能力實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)測(cè)試進(jìn)入混凝土的最大限度時(shí)，會(huì)出現(xiàn)破碎或者直接整塊損壞的狀態(tài)。但是加入了鋼纖維的自密實(shí)混凝土在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，其在到達(dá)極限狀態(tài)時(shí)還可以維持原有狀態(tài)，不會(huì)出現(xiàn)碎塊掉落，其外在表現(xiàn)只是表面上會(huì)有條狀裂隙的出現(xiàn)。

2.4 自密實(shí)混凝土工作性能實(shí)驗(yàn)過(guò)程

本課題主要采用的自密實(shí)混凝土的研究方法有：首先，測(cè)試自密實(shí)混凝土的流動(dòng)性以及測(cè)試鋼纖維自密實(shí)混凝土流動(dòng)性采用的方法是坍落度筒法，坍落度筒法的擴(kuò)展度越大，則說(shuō)明混凝土的流動(dòng)性越好，并且填充能力也比較強(qiáng)，在建筑過(guò)程中比較容易施工。其次，對(duì)于自密實(shí)混凝土骨料通過(guò)性檢測(cè)以及對(duì)于鋼纖維自密實(shí)混凝土中混凝土在鋼筋間隙的通過(guò)能力測(cè)試時(shí)采用的方法是J-環(huán)法，J環(huán)法的擴(kuò)展度越大，說(shuō)明混凝土的流動(dòng)性越好，并且不容易出現(xiàn)離析、泌水等問(wèn)題。最后，在進(jìn)行自密實(shí)混凝土的骨料通過(guò)性以及抗離析性實(shí)驗(yàn)和在對(duì)鋼纖維自密實(shí)混凝土進(jìn)行填充能力和抗離析性實(shí)驗(yàn)時(shí)，采用的是U型儀法和GTM穩(wěn)定法，通過(guò)兩種試驗(yàn)方法可以了解到，自密實(shí)混凝土的流動(dòng)性較好并且混凝土離析率在5%以上時(shí)不離析，在5%以下時(shí)離析。

2.5 應(yīng)用前景和發(fā)展趨勢(shì)

從目前針對(duì)我國(guó)的鋼纖維自密實(shí)混凝土的實(shí)驗(yàn)研究以及國(guó)外的研究記錄來(lái)看，國(guó)內(nèi)外的自密實(shí)纖維輕骨料的研究已經(jīng)日趨完善，并且在國(guó)際上也十分活躍。但是從目前已經(jīng)得出結(jié)論的研究結(jié)果來(lái)看，國(guó)內(nèi)外對(duì)于自密實(shí)鋼纖維輕骨料混凝土的具體工作性能以及鋼纖維分布規(guī)律的研究仍然比較少。正因如此，相關(guān)學(xué)者對(duì)于鋼纖維輕骨料混凝土工作性能和鋼纖維分布規(guī)律的研究還應(yīng)再接再厲，希望未來(lái)可以進(jìn)一步發(fā)展相關(guān)應(yīng)用從而為我國(guó)建筑業(yè)提供幫助。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)正交試驗(yàn)的鋼纖維自密實(shí)混凝土配合比設(shè)計(jì)分析，得出鋼纖維的加入可以直接影響自密實(shí)混凝土的性能以及受到?jīng)_擊時(shí)的狀態(tài)，從而通過(guò)相關(guān)實(shí)驗(yàn)順利得到了具有高性能的鋼纖維自密實(shí)混凝土，更新了原有傳統(tǒng)的自密實(shí)混凝土，這對(duì)我國(guó)的混凝土領(lǐng)域是一個(gè)新的突破。并且相關(guān)人員也致力于鋼纖維自密實(shí)混凝土配合比的后續(xù)研究。這項(xiàng)研究，無(wú)論是對(duì)于國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，都是一個(gè)質(zhì)的飛躍。