楊鵬 吳皖蘭 余方婷 馮國琴

摘要：混凝土抗壓強(qiáng)度是實(shí)際工程應(yīng)用時(shí)的重要指標(biāo)，為使鋼纖維混凝土在工程中得到更有效的應(yīng)用，對(duì)四種鋼纖維混凝土在摻量為2% 時(shí)的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行研究分析，與未加鋼纖維的混凝土進(jìn)行對(duì)比分析。再對(duì)端勾鋼纖維進(jìn)行不同摻量下混凝土抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)研究分析，在摻量0%-2%時(shí)，抗壓強(qiáng)度不斷提高，后摻量增加抗壓強(qiáng)度不斷下降。

關(guān)鍵詞：鋼纖維混凝土;抗壓強(qiáng)度;端勾鋼纖維

中圖分類號(hào)：TU528? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

鋼纖維混凝土較普通混凝土性能有很大程度的提升，目前已經(jīng)在我國的眾多工程中得到廣泛的應(yīng)用并取得了良好的效果。但由于鋼纖維混凝土在初始階段的造價(jià)相對(duì)來講要高一些，有些工程會(huì)因?yàn)槌跗诔杀据^高而沒有使用[1]。本試驗(yàn)旨在進(jìn)一步量化不同鋼纖維摻量對(duì)混凝土力學(xué)性能的影響，對(duì)不同鋼纖維摻量下混凝土力學(xué)性能提升情況進(jìn)行試驗(yàn)研究，以求找到更加經(jīng)濟(jì)且力學(xué)性能優(yōu)越的新型混凝土配合比方案。同時(shí)，改善傳統(tǒng)混凝土應(yīng)用的局限性，為工程選材提供更優(yōu)的選擇。

1 試驗(yàn)概況

1.1 試驗(yàn)材料

水泥：PO·42.5

粉煤灰：Ⅱ級(jí)粉煤灰，密度2.4g/cm3

粗骨料：天然粗骨料，考慮泥沙影響進(jìn)行水洗

細(xì)骨料：Ⅱ區(qū)中砂河砂

減水劑：LF101高效減水劑

水：采用普通自來水

波浪型鋼纖維：長度為40mm，長徑比為50，抗拉強(qiáng)度1000Mpa

端勾型鋼纖維：長度為40mm，長徑比為50，抗拉強(qiáng)度1000Mpa

鍍銅型鋼纖維：長度為25mm，長徑比為50，抗拉強(qiáng)度2000Mpa

銑削型鋼纖維：長度為40mm，長徑比為50，抗拉強(qiáng)度700Mpa

1.2 試驗(yàn)方案

1.2.1配合比

（1）不同鋼纖維混凝土的抗壓強(qiáng)度

為研究鋼纖維混凝土的基本力學(xué)性能，參考國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) JGJ 55—2011《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程》[2]和JGJ/T 221—2010《纖維混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》[3]，以鋼纖維體積摻量為參數(shù)研究添加不同種類鋼纖維對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響，選取波浪型鋼纖維、端勾型鋼纖維、鍍銅型鋼纖維和銑削型鋼纖維四種鋼纖維以2%體積摻量添加至混凝土中，同時(shí)制備無鋼纖維體積摻量的混凝土空白對(duì)照組，每種鋼纖維混凝土制備標(biāo)準(zhǔn)試塊3塊，具體配比如表1所示。

（2）端勾鋼纖維混凝土不同摻量下的抗壓強(qiáng)度

在不同鋼纖維混凝土的抗壓強(qiáng)度基礎(chǔ)之上，選擇具有代表性的端勾鋼纖維，研究不同體積摻量的端勾鋼纖維對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的影響，得到最優(yōu)經(jīng)濟(jì)效益下的鋼纖維體積摻量。選取體積摻量0.5%、1%、1.5%、2.5%、3%、3.5%（由于2%體積摻量試驗(yàn)數(shù)據(jù)已得到，此次試驗(yàn)省略此摻量）的端勾鋼纖維添加至混凝土中，每種鋼纖維混凝土制備標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的試塊3塊。在得到最優(yōu)抗壓強(qiáng)度區(qū)間后細(xì)化體積摻量完成相應(yīng)試驗(yàn)。

1.2.2試件的制作步驟及養(yǎng)護(hù)

將試驗(yàn)材料在混凝土攪拌機(jī)中混合，具體過程如下：將水泥、石、砂依次投入攪拌機(jī)中干拌2min，隨后分兩次將鋼纖維加入攪拌機(jī)中攪拌1min，使鋼纖維與骨料充分?jǐn)嚢杈鶆蚝蠹尤胨當(dāng)嚢?min左右。在試驗(yàn)過程中，保證鋼纖維混凝土各材料攪拌均勻。將混凝土拌合物倒入150mm×150mm×150mm模具后放于振動(dòng)臺(tái)上振搗均勻，放置24h后拆模放入混凝土養(yǎng)護(hù)箱中養(yǎng)護(hù)28d（溫度20±2℃，濕度≥95%）后進(jìn)行抗壓強(qiáng)度測(cè)試[4]。

1.2.3試件抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

試驗(yàn)根據(jù)《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T 50107-2010）進(jìn)行。測(cè)試混凝土抗壓強(qiáng)度時(shí)，采用實(shí)驗(yàn)室中DYE-2000型號(hào)的混凝土壓力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試時(shí)記錄試塊破壞時(shí)的破壞荷載，三個(gè)試塊為一組，剔除結(jié)果差異較大的數(shù)據(jù)，最終結(jié)果取平均值。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 不同鋼纖維混凝土的抗壓強(qiáng)度結(jié)果

添加不同種類鋼纖維混凝土立方體抗壓強(qiáng)度結(jié)果見圖1。

由圖1可知，添加鋼纖維使混凝土的抗壓強(qiáng)度均有提升，其中波浪型鋼纖維、鍍銅型鋼纖維與銑削型鋼纖維的加入對(duì)于混凝土抗壓強(qiáng)度的提升率結(jié)果相近，在12%-13%之間，而端勾鋼纖維的添加對(duì)于混凝土抗壓強(qiáng)度的提升率較其它鋼纖維大，考慮到鋼纖維價(jià)格，在后續(xù)試驗(yàn)中選定端勾型鋼纖維繼續(xù)。

2.2 端勾鋼纖維混凝土不同摻量下的抗壓強(qiáng)度結(jié)果

分別選取體積摻量0-3.5%中的端勾型鋼纖維添加至混凝土中，在體積摻量0增加至2%時(shí)，抗壓強(qiáng)度不斷提高，在2%時(shí)提升率達(dá)到15.3%。再繼續(xù)增加鋼纖維體積摻量，從2%增加至3.5%時(shí)，抗壓強(qiáng)度逐步下降，在體積摻量為3.5%下降了12.1%，試驗(yàn)繼續(xù)增加鋼纖維體積摻量已無意義。

在試驗(yàn)中我們觀察到鋼纖維體積摻量過大時(shí)，攪拌機(jī)中鋼纖維并不能很好的分布于混凝土中，發(fā)生結(jié)團(tuán)現(xiàn)象，對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。除此之外，為增加試驗(yàn)完整性，對(duì)鍍銅微絲鋼纖維進(jìn)行試驗(yàn)，添加至混凝土中對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度提升率微小，對(duì)混凝土的抗拉強(qiáng)度、裂縫長度也無較大改善。

考慮到實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)避免鋼纖維在攪拌機(jī)中的結(jié)團(tuán)現(xiàn)象，選取鋼纖維體積摻量為1.5%-2.5%區(qū)間繼續(xù)完善試驗(yàn)，如圖2所示。

3鋼纖維混凝土社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益分析

3.1社會(huì)效益分析

鋼纖維混凝土現(xiàn)多應(yīng)用于路面工程，但在房屋工程中的應(yīng)用也應(yīng)慢慢得到普及[5]。特別是在地震多發(fā)地帶，鋼纖維混凝土抗拉強(qiáng)度的提升在抗震方面將會(huì)得到良好應(yīng)用。

在混凝土抗壓強(qiáng)度測(cè)試中，混凝土試塊破壞時(shí)表面裂縫較少，試塊未完全破碎，與素混凝土形成強(qiáng)烈對(duì)比。這在地震災(zāi)害發(fā)生時(shí)能更好地保證居民生命安全，減少由建筑物破損等原因造成的砸傷等危害。

3.2經(jīng)濟(jì)效益分析

對(duì)比市場(chǎng)上的鋼纖維價(jià)格，端勾型鋼纖維和波浪型、銑削型鋼纖維價(jià)格基本相同，為4600元/噸，鍍銅鋼纖維價(jià)格稍高，為6400元/噸。其中端勾鋼纖維的市場(chǎng)價(jià)格較低，購買方便，在實(shí)際工程應(yīng)用中性價(jià)比較其它種類鋼纖維高。如表4，在應(yīng)用時(shí)，鋼纖維體積摻量建議選擇1.5%-2%之間，混凝土抗壓強(qiáng)度提升效果顯著，在2%左右出現(xiàn)峰值。當(dāng)摻量超過2%時(shí)，混凝土的成本增加，抗壓強(qiáng)度提升效果也開始下降。

4 結(jié)論

（1）通過在混凝土中加入四種不同的鋼纖維對(duì)比抗壓強(qiáng)度對(duì)于素混凝土的提升率，發(fā)現(xiàn)端勾型鋼纖維混凝土在體積摻量2%時(shí)的抗壓強(qiáng)度提高最多達(dá)到15.3%。

（2）端勾鋼纖維混凝土在體積摻量0-2%區(qū)間內(nèi)抗壓強(qiáng)度不斷提高，超過2%后抗壓強(qiáng)度開始下降。

（3）隨著鋼纖維體積摻量的不斷增加，鋼纖維在混凝土攪拌機(jī)內(nèi)發(fā)生結(jié)團(tuán)，對(duì)攪拌機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生一定阻礙，這使得鋼纖維發(fā)生浪費(fèi)。

（4）考慮鋼纖維混凝土在房屋應(yīng)用中的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于鋼纖維體積摻量可選擇1.5%-2%，選擇鋼纖維類型為端勾鋼纖維更佳，在房屋建筑的抗震方面有良好發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)

[1]胡鳳華.鋼纖維混凝土性能與應(yīng)用前景[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2013（04）：181.

[2]普通混凝土配合比設(shè)計(jì)規(guī)程：JGJ 55—2011[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

[3]纖維混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程：JGJ/T 221—2010[S].北京.中國建筑工業(yè)出版社，2010.

[4]張玉杰，陳炳聰，汪洋.鋼纖維混凝土基本力學(xué)性能試驗(yàn)研究[J].混凝土，2020（04）：74-77.

[5]蒙云，翟武權(quán).發(fā)展 SFRC 路面的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益分析[J].重慶交通學(xué)院學(xué)報(bào)，1997（03）：51-55+57+65.

作者簡介：楊鵬，男，2001年2月出生，本科在讀，江蘇鎮(zhèn)江，212100