[01149497]钢纤维混凝土高效能化应用技术研究

纤维混凝土是针对混凝土改性而逐步发展起来的,目前国内外对于纤维混凝土高效能化的研究体系尚未成熟,配合比设计方法和性能评价机制未形成理论体系。因此,作者在已有研究基础上,提出钢纤维自密实混凝土高效能化研究进行包括配合比中胶凝材料、骨料掺量、粒径和砂率等设计优化,混杂纤维效应对基本力学性能影响因素研究、钢纤维混凝土的自密实特性设计及基本力学性能和收缩性能等基础研究,拓宽钢纤维混凝土高效能化理论体系,为其在工程中的应用提供技术支撑。本项目的主要研究内容及研究方法包括以下四方面： 1)选用32.5, 42.5 和 52.5三种强度等级水泥和比表面积2790 – 11100 cm2/g的不同细度粉煤灰,并考虑0-50%等五种粉煤灰取代率,设计40*40*160 mm长方体胶砂试块,进行抗压强度和抗拉强度测试,主要研究了粉煤灰对硬化浆体抗压强度和抗拉强度的影响,同时讨论了砂浆的脆性问题。 2)选用机制砂作为细骨料,采用常规工艺配制水胶比为0.28,28d抗压强度达到77.3 MPa,工作性能良好的高强混凝土,进行立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和弯曲抗拉强度试验。试验考虑因素包括水胶比、砂率、粉煤灰掺量和骨料级配等,进行基准高强混凝土配合比设计优化。 3)设计了2种剪切型钢纤维和1种铣削型钢纤维按不同混杂比例掺入混凝土中,对混凝土拌合物 工作性能以及混凝土立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、轴心抗拉强度和弯曲抗拉强度的影响规律。 4)以水胶比0.31为基准,研究了不同钢纤维掺量（0.4%、0.8%、1.2%、1.4%）和以钢纤维掺量1.2%为基准A-25、B-30、C-35钢纤维对SCSFRC自收缩的影响。以水胶比0.31为基准,研究了钢纤维掺量（0.4%、0.8%、1.2%、1.4%）和以钢纤维掺量1.2%为基准A-25、B-30、C-35钢纤维对SCSFRC干缩的影响。 本项目的主要研究成果如下所列： 1)粉煤灰影响系数与水泥强度和粉煤灰的比表面积正相关,与粉煤灰替代率负相关,对应的砂浆的脆性规律则与之相反。高性能混凝土配合比设计时水泥强度和粉煤灰掺量之间存在匹配问题,基于试验研究本文提出了合理的粉煤灰影响系数范围。 2)高强机制砂粉煤灰混凝土劈裂抗拉强度与一般高强混凝土相近,弯曲抗拉强度略高于一般高强混凝土;基于抗拉性能的机制砂粉煤灰高强混凝土配合比优化结果为水胶比0.28,砂率33%~35%,粉煤灰掺量35%,最优骨料级配为5-10mm粒径级配。 3)仅长度较大的剪切型钢纤维与铣削型钢纤维混杂对混凝土各项强度具有“正混杂效应”,3种钢纤维混杂但长度较大的剪切型钢纤维体积率最小时对混凝土轴心抗拉强度和弯曲抗拉强度存在明显的“负混杂效应”。基于单掺钢纤维混凝土抗拉强度计算公式,提出了考虑钢纤维混杂效应的混杂钢纤维混凝土抗拉强度计算公式。 4)钢纤维自密实混凝土中,钢纤维掺量应有一个适宜的范围,掺量太高或太低会降低钢纤维对自密实混凝土自收缩的抑制作用。长径比较大的60/0.5端钩型钢纤维对自密实SFRC自收缩的抑制效果较好。在适宜掺量范围内的钢纤维亦可以有效地抑制自密实SFRC干缩。长径比较大的60/0.5端钩型钢纤维对自密实混凝土干缩的抑制效果较好。