李瑩

摘? 要：為了考察鋼纖維體積摻量對海水海砂混凝土抗拉強(qiáng)度影響規(guī)律，以鋼纖維體積摻量、鋼纖維名義長度、混凝土強(qiáng)度等級3參數(shù)為變量，通過摻入體積比為0.5%、1%、1.5%、2%的鋼纖維混凝土，以劈裂強(qiáng)度間接反映抗拉強(qiáng)度，開展了一系列海水海砂鋼纖維混凝土劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明：鋼纖維摻量對海水海砂混凝土抗拉強(qiáng)度影響明顯，隨著纖維量增加，抗拉強(qiáng)度逐漸增加，當(dāng)鋼纖維體積摻量達(dá)到1.5%時，抗拉強(qiáng)度達(dá)到最大值，而后隨著摻量增加，抗拉強(qiáng)度逐漸降低;鋼纖維名義長度越長，界面搭鏈效果越好，抗拉強(qiáng)度越大;混凝土強(qiáng)度等級越高，抗拉強(qiáng)度越大。

關(guān)鍵詞：海水海砂? 混凝土? 鋼纖維? 抗拉強(qiáng)度? 劈裂強(qiáng)度

由于過度開采，目前國內(nèi)河沙告急，向海洋環(huán)境獲取混凝土基材資源，已經(jīng)成為國研究的熱點(diǎn)[1-3]。一些學(xué)者重點(diǎn)關(guān)注在混凝土基材中摻入鋼纖維，用鋼纖維的界面“橋連”作用強(qiáng)化混凝土的抗裂性能[4]。因此海水海砂鋼纖維混凝土（以下簡稱SRAC）的力學(xué)性能是關(guān)乎其應(yīng)用的重要方面，也是開展后續(xù)科學(xué)研究、理論分析的基礎(chǔ)。

目前反映海水海砂鋼纖維混凝土的抗拉力學(xué)性能試驗(yàn)相關(guān)研究，海水罕為見到?；诖藶榱丝疾熹摾w維體積摻量對海水海砂混凝土抗拉強(qiáng)度影響規(guī)律，以鋼纖維體積摻量、鋼纖維名義長度、混凝土強(qiáng)度等級3參數(shù)為變量，通過摻入體積比為0.5%、1%、1.5%、2%的鋼纖維混凝土，以劈裂強(qiáng)度間接反映抗拉強(qiáng)度，開展了一系列海水海砂鋼纖維混凝土劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)。

1? 試驗(yàn)過程

1.1 試驗(yàn)原材料

水泥采用國標(biāo)P.O 42.5硅酸水泥;鋼纖維采用L型弓型鋼纖維;中砂（大洋河豐仁砂場）;海砂：細(xì)砂（靈壽縣健之源礦產(chǎn)品加工廠）;天然粗骨料碎石：5～40mm（黃土坎豐達(dá)石場）;減水劑-STA-PCA（沈陽斯達(dá)博材料有限公司）;粉煤灰-I級（丹東華能電廠）;海水：取自大連市星海灣天然海水?；炷恋呐浜媳热缢唷梅勖夯摇娩摾w維∶粗骨料∶海砂∶海水∶減水劑為1∶0.176∶3.11∶2.348∶0.497∶0.012。

1.2 鋼纖維配置

由于鋼纖維采用L型弓型鋼纖維，這里計算長度取名義長度，分別取用5mm、10mm、15mm;另外根據(jù)國內(nèi)外鋼纖維體積率經(jīng)驗(yàn)[5]，配置鋼纖維體積率為0.5%、1%、1.5%、2%。根據(jù)數(shù)據(jù)配比，做好尺寸為150cm3×150cm3×150cm3的C30、C50的SRAC試件。

1.3 試驗(yàn)方法

試件按照標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)生室環(huán)境進(jìn)行養(yǎng)生，28d后，按照《普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法》（GB/T 50081-2016）[6]開展混凝土劈裂強(qiáng)度檢測。

2? 試驗(yàn)結(jié)果與分析

隨著加載的進(jìn)行到極限荷載的30%時，試件軸中心附近出現(xiàn)裂縫，并有“吱吱”的響聲，當(dāng)加載至極限荷載時，混凝土試件被劈裂開，劈裂面在上下壓板條的對中線附近，且近似成為一條直線，反映劈裂效果較好。

2.1 鋼纖維摻量對劈裂強(qiáng)度的影響

隨著鋼纖維摻量的增加，劈裂強(qiáng)度呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，如圖1所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，當(dāng)鋼纖維摻量至混凝土體積1.5%時，劈裂強(qiáng)度達(dá)到最大值6.23MPa;而后隨著鋼纖維體積率繼續(xù)增加，劈裂強(qiáng)度下降明顯，達(dá)到5.45MPa，降低率照比最高值達(dá)12.5%。以上說明鋼纖維摻量會直接影響混凝土抗拉強(qiáng)度，適當(dāng)鋼纖維可以有效增強(qiáng)界面黏結(jié)性，而過量鋼纖維摻入，增加了界面數(shù)量，使得界面在劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)中，以較大概率開裂，反而影響海水海砂混凝土抗拉強(qiáng)度，因此混凝土抗拉強(qiáng)度是鋼纖維增韌和界面損傷共同作用的結(jié)果。

2.2 鋼纖維長度對劈裂強(qiáng)度的影響

隨著鋼纖維名義長度的增加，劈裂強(qiáng)度呈現(xiàn)逐漸增的趨勢，見圖2所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，當(dāng)鋼纖維摻量至混凝土體積1.5%時，劈裂強(qiáng)度達(dá)到最大值6.23MPa;而后隨著鋼纖維體積率繼續(xù)增加，劈裂強(qiáng)度下降明顯，達(dá)到5.45MPa，降低率照比最高值達(dá)12.5%。以上說明鋼纖維摻量會直接影響混凝土抗拉強(qiáng)度，適當(dāng)鋼纖維可以有效增強(qiáng)界面黏結(jié)性，而過量鋼纖維摻入，增加了界面數(shù)量，使得界面在劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)中，以較大概率開裂，反而影響海水海砂混凝土抗拉強(qiáng)度，因此混凝土抗拉強(qiáng)度是鋼纖維增韌和增加了界面量導(dǎo)致界面損傷共同作用的結(jié)果。

2.3 混凝土強(qiáng)度等級對劈裂強(qiáng)度的影響

隨著混凝土強(qiáng)度等級提高，立方體抗拉強(qiáng)度得到提升，這是由于混凝土強(qiáng)度等級提高，混凝土內(nèi)部致密，即使鋼纖維摻量過大，界面增多，混凝土內(nèi)部的致密性也會使得混凝土基材與鋼纖維界面過渡區(qū)搭接結(jié)構(gòu)增強(qiáng)，進(jìn)而提高混凝土抗拉強(qiáng)度。

3? 結(jié)語

（1）隨著鋼纖維體積率的增加，立方體抗拉強(qiáng)度呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，且鋼纖維體積率1.5%抗拉強(qiáng)度達(dá)到最大值。

（2）鋼纖維名義長度越長，界面搭鏈效果越好，抗拉強(qiáng)度越大。

（3）混凝土強(qiáng)度等級越高，抗拉強(qiáng)度越大。

參考文獻(xiàn)

[1] Zhou YW， Wang XW， Sui LL，et al. Effect of mechanical fastening pressure on the bond behavior of hybrid-bonded FRP to concrete interface[J].Composite Structures，2018（204）：731-744.

[2] 殷雨時，范穎芳，吳建鑫，等.納米高嶺土改性環(huán)氧樹脂力學(xué)性能研究[J].混凝土，2019（7）：128-130，136.

[3] 殷雨時，范穎芳，徐義洪.粗糙度對CFRP-混凝土界面剪切黏結(jié)性能的影響[J].建筑材料學(xué)報，2018（2）：202-207.

[4] American Society of Civil Engineers[S].Report card for Americas infrastructure，2005.

[5] Maeder V. Volatile corrosion inhibitor film formation on carbon steel surface and its inhibition effect on the atmospheric corrosion of carbon steel[J].Apply Surface Science，2006（253）：1343-1349.

[6] 中華人民共和國住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB/T 50081-2016，普通混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國建筑科學(xué)研究院，2016.