周長偉 趙亮平

鄭州大學土木工程學院（450002）

實驗研究

鋼纖維摻量對纖維納米混凝土抗壓強度的影響

周長偉 趙亮平

鄭州大學土木工程學院（450002）

通過對8組纖維納米混凝土試塊進行抗壓試驗，探討鋼纖維摻量對纖維納米混凝土抗壓強度的影響。結果表明：摻入鋼纖維，改善了纖維納米混凝土的受壓破壞形式，使其由脆性轉變?yōu)檩^好的延性，且隨鋼纖維摻量增加，纖維納米混凝土抗壓強度明顯提高。

纖維；納米；鋼纖維摻量；抗壓強度

0 前言

現(xiàn)代建筑對混凝土的性能要求越來越高，而微細觀復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強高韌纖維以及微觀尺寸的納米礦粉形成纖維納米混凝土,其抗壓強度如何?改變鋼纖維摻量，抗壓強度怎樣變化?

1 試驗概況

采用42.5普通硅酸鹽水泥,粒徑10～25 mm、連續(xù)級配的石子,級配良好的中砂,JKH-1型粉狀高效減水劑；端鉤型鋼纖維，平均長度35.006，等效直徑0.602;聚丙烯纖維為杜拉纖維，長19 mm,比重0.91，熔點160℃；納米SiO2,VK-SH30白色粉末，粒徑30 nm，比表面積（200±10）m2/g，表觀密度40～60 g/L，雜質含量<0.5%；自來水拌合。單方混凝土中摻入聚丙烯纖維0.91 kg/m3，納米SiO2替代率為1%，鋼纖維摻量有0、0.2%、0.4%、0.5%、0.7%、1.0%、1.5%、2.0%，混凝土強度為C60。依據《普通混凝土力學性能試驗方法標準》（GB/T 50080-2002）和《纖維混凝土試驗方法標準》（CECS 13:2009）的規(guī)定進行試驗,試件尺寸150 mm×150 mm×150 mm,試驗設備采用WHY-3000全自動壓力試驗機。

2 試驗結果與分析

如圖1所示，隨著鋼纖維摻量的增加，纖維納米混凝土的抗壓強度明顯提高。未摻鋼纖維的抗壓強度為65.95 MPa，鋼纖維摻量為1%混凝土的抗壓強度為74.54 MPa，提高了13.03%；摻量2%的抗壓強度為79.87 MPa，提高了21.11%。未摻鋼纖維的混凝土受壓破壞時發(fā)生爆裂，摻入鋼纖維的混凝土受壓破壞時表現(xiàn)為延性,且隨鋼纖維摻量增加，延性越來越好?？梢?，摻入鋼纖維可以有效提高纖維納米混凝土的抗壓強度，約束橫向變形，使受壓破壞形式由脆性轉變?yōu)檩^好的延性。

圖1 鋼纖維摻量——抗壓強度曲線

鋼纖維均勻、亂向的分散在纖維納米混凝土中,形成空間網格結構，且隨鋼纖維摻量增加，空間網格結構更加緊密。受荷過程中，鋼纖維的橋接阻裂作用減輕了混凝土內部微缺陷的產生和發(fā)展，減小了基體內部缺陷的尺寸，降低了裂紋尖端的應力集中，改善了混凝土的受壓破壞形式，由脆性破壞轉變?yōu)檩^好的延性破壞，提高了混凝土的抗壓性能。

3 結論

1）摻入鋼纖維，改善了纖維納米混凝土的受壓破壞形式，由脆性轉變?yōu)檩^好的延性。

2）隨鋼纖維摻量增加，抗壓強度明顯提高。

[1]吳人潔.復合材料[M].天津:天津大學出版社,2002:1～16.

[2]高丹盈,趙軍,朱海堂.鋼纖維混凝土設計與應用[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2002.

[3]王寶民.納米SiO2高性能混凝土性能及機理研究[D].大連:大連理工大學,2009.