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钢纤维 RPC力学性能的试验研究 陈万祥 郭志昆 杨 亮 黄 育 杨京东 解放军理工大学 工程兵工程学院研究生四队 南京 210007 摘 要 为了探讨钢纤维对 RPC力学性能的影响, 试验研究了在标准养护和热水养护两种条件下, 当水 胶比不同时, 钢纤维掺量对 RPC强度和抗冲击性能的影响。试验结果表明 掺入适量的钢纤维可以明显提高 RPC的强度和韧性; 在水胶比为 0118 时, RPC 的强度最高; 热水养护有利于提高 RPC 的抗压强度, 但对 RPC 的 韧性提高并不多。 关键词 高效减水剂 活性粉末混凝土 强度 TEST STUDY ON THE MECHANICAL PERANCE OF RPC WITH STEEL FIBER Chen Wanxiang Guo Zhikun Yang Liang Huang Yu Yang Jingdong Engineering Institute of Engineering Corps, PLA Univ. of Sci. 砂为福建平潭产的标准砂; 石英粉为南京金强石粉 厂生产的 150目石英粉; 硅灰为贵州遵义硅铁合金厂生产的 微硅粉; 高效减水剂为江苏建筑科学研究院生产的 JM- 2型 B- 萘磺酸亚甲基系高效减水剂; 钢纤维为江苏武进市东南 新型材料厂生产的端钩形钢纤维。 112 试验配合比 试验配合比参数见表 1。 表 1 配合比参数 编号 钢纤维 类型 水泥砂石英粉 硅灰 减水 剂 P 钢纤 维 P 水胶比 1端钩形100. 320. 15230. 26 10.50. 320. 15230. 26 11.00. 320. 15230. 26 11.50. 320. 15230. 26 2端钩形11.20. 320. 15200. 20 11.20. 320. 15230. 20 11.20. 320. 15260. 20 3端钩形11.20. 320. 15200. 18 11.20. 320. 15230. 18 11.20. 320. 15260. 18 4端钩形11.20. 320. 15200. 16 11.20. 320. 15230. 16 11.20. 320. 15260. 16 2 试验结果与分析 图1 为砂灰比对 RPC 强度的影响。随着砂灰比增大, 混 凝土的抗压强度、 抗折强度均存在一个最大值。当砂灰比为 61 Industrial Construction Vol135, No16, 2005工业建筑 2005 年第 35 卷第 6期 015 左右时, 强度达到最大, 减小或增大砂灰比, 混凝土强度 均迅速降低。因此, 在本试验条件下, 砂灰比最佳值为 015。 图 1 砂灰比对 RPC 强度的影响 图 2为水胶比对 RPC 强度的影响。由图 2 可见, 抗折强 度随着纤维掺量增加有所提高; 无论是低掺量还是高掺量, 水胶比对抗压强度的影响相似, 都是当水胶比为 0118 时, 混 凝土抗压强度最高, 相对无纤维 RPC 强度提高了 15 左右。 这是因为水胶比较大时, 在钢纤维与基体之间易形成较厚的 水膜, 降低了界面粘结力; 进一步降低水胶比时, 由于拌合物 流动性大幅降低, 混凝土难以密实成型, 又导致了抗压强度 迅速下降, 此时的抗压强度略低于水胶比为 012 时的抗压强 度。由图 3可见, 砂灰比为 015 时, 钢纤维 RPC 的抗冲击性 能最好, 可见对抗冲击性能来说, 最佳砂率也为 015 左右。 1- Vf 0 ; 2- Vf 3 ; 3- Vf 6 图 2 水胶比对 RPC 强度的影响 图 3 砂灰比对抗冲击性能的影响 由图 4可见, 水胶比为 0116 时, 钢纤维 RPC 能获得较好 的抗冲击性能, 当钢纤维掺量为 6 时, 开裂次数是素混凝土 的12 倍。此外, 基体的密实程度对钢纤维 RPC 的抗冲击性 能也有重大影响。因此, 应该在保证基体能够密实成型的情 况下再适当降低水胶比, 可以获得具有良好抗冲击性能的 RPC。 由图 5 可知, 热水养护条件下, 随着钢纤维掺量增加, RPC 的抗压强度不断提高, 但钢纤维对混凝土抗压强度的影 响会因水胶比不同而有所差异。当钢纤维掺量由 0 增至 6 时, 水胶比为 0120、 0118 和 0116所对应的混凝土抗压强度分 别提高了 50 、 2514 和 1411 。由图 6 可知, 热水养护条 件下, 最佳水胶比为 0118 左右, 这时 RPC的抗压强度最高。 热水养护条件下, 钢纤维 RPC 的抗冲击性能随水胶比减 1- WP B 0120; 2- W PB 0 118; 3- WPB 0116 图 4 钢纤维 RPC 的抗冲击性能比较 1- WP B 0120; 2- W PB 0 118; 3- WPB 0116 图 5 钢纤维掺量对 RPC 抗压强度的影响 1- Vf 0; 2- Vf 3 ; 3- Vf 60 图 6 水胶比对 RPC 抗压强度的影响 小而提高。但与标准养护相比, 混凝土的抗冲击次数比提高 不多 如图 7 所示。产生这种现象的原因可能是, 热水养护 提高了混凝土基体强度, 增强了纤维与基体之间的粘结力, 这种粘结力超过了钢纤维保持柔性所需的粘结强度, 从而抑 制了纤维的增韧作用。因此, 对于一定弹性模量的钢纤维, 提高养护温度可能会对 RPC的抗冲击性能产生不利的影响。 1- 热水养护; 2- 标准养护 图 7 水胶比对抗冲击性能的影响 图 8 对两种养护制度下的钢纤维对混凝土抗压强度的 影响进行了比较。两种养护制度下, 它们具有相同的特征, 即当水胶比为 0118 时, 混凝土抗压强度最高, 当水胶比为 0116 时次之, 当水胶比为012时, 混凝土抗压强度最低, 即水 胶比越高, 钢纤维对混凝土抗压强度的影响越明显。而不同 62 工业建筑 2005 年第 35 卷第 6期 的是在各种条件下, 由于热水养护有利于硅灰的火山灰效应 反应, 其抗压强度均高于标准养护的抗压强度, 随着钢纤维 掺量的增加, 热水养护的 RPC 抗压强度继续提高; 而标准养 护时, 当钢纤维掺量高于某值时, 抗压强度反而有所下降。 1- 热水养护 WP B 0120 ; 2- 标准养护 WPB 0120 ; 3- 热水养护 WP B 0118 ; 4- 标准养护 WPB 0118 ; 5- 热水养护 WP B 0116 ; 6- 标准养护 WPB 0116 图 8 两种养护制度下抗压强度比较 3 结 论 通过上述试验研究可以得出以下结论 1标准养护条件下, RPC的抗冲击次数比随钢纤维含量 增加而提高。 2 热水养护可以提高 RPC的抗压强度。采用热水养护 时, 钢纤维的最佳掺量有所提高, 水胶比越大钢纤维掺量对 RPC 强度的影响越明显。对于一定弹性模量的钢纤维, 基体 强度提高过多时, 对 RPC 抗冲击性能的改善不明显。 参考文献 1 覃维祖, 曹 峰. 一种超高强混凝土 活性粉末混凝土. 工业建 筑, 1999 4 2 Pierre Richard, Marcel Cheyrezy. Reactive Powder Concrete with High Ductility and 200 800MPa Compressive Strength.In ACI Spring Convention. San Francises 1994 3 何 峰, 黄政宇.200 300MPa 活性粉末混凝土 RPC 的配制技术 研究. 混凝土与水泥制品, 20004 4 谢友均, 刘宝举, 龙广成. 掺超细粉煤灰活性粉末混凝土的研制. 建筑材料学报,2001 3 5 龙广成, 谢友均, 陈 瑜. 养护制度对活性粉末混凝土 RPC200 强 度的影响. 混凝土与水泥制品, 20014 6 陈万祥. 活性粉末混凝土 RPC 的配制技术及其基本性能研究 [ 硕士学位论文] .南京 解放军理工大学, 2003 上接第 31 页 1合理布置结构, 减小水平地震力的作用点、 质量中心、 刚度中心之间的距离, 使扭转效应降到最低限度。 2 构造柱的设置 错层部位横墙与外纵墙交接处, 应设 置构造柱。纵向钢筋可采用 414, 箍筋间距不大于 200mm, 且在柱上下端适当加密。 3圈梁的设置 在错层部位应设置一道 850mm 高的缺口 圈梁。尽量避免在楼梯间墙体上既放置相对较低的楼板, 而 在另一部分又放置相对较高的楼板, 或者在楼梯间一侧墙体 上放置较高的楼板, 而另一侧放置较低位置的楼板, 这样不 利于楼梯间圈梁的闭合。 4 采用封闭阳台, 尽量避免悬挑阳台, 以保证结构的整 体性。 5加强顶层错层部位墙体抗震能力。在房屋顶层, 设置 抵抗弯曲变形的混凝土构造柱, 并且其间距应比标准层适当 加密, 在顶层较低位置的楼板端头处, 应设置/ L0 形圈梁, 与 构造柱整浇为一体, 加强该部位的结构整体性, 达到防止墙 体开裂的目的。 6 为了使楼板处能尽量有效地传递水平地震力, 室内楼 梯最好不要做成结构楼梯, 可外加木楼梯、 钢楼梯等。 5 结 语 错层式砖混结构住宅, 只要结构布置合理、 结构受力分 析合理、 地震作用计算正确、 错层处构造处理合理, 是可以满 足结构设计要求及建筑质量要求的。 参考文献 1 邬瑞锋, 蔡贤辉, 曲乃泗. 多层及高层房屋扭转耦联弹塑性地震反 应的研究. 大连理工大学学报, 19997 471 477 2 谢靖中, 李国强, 屠成松. 错层结构的几点分析. 建筑科学, 2001 2 35 37 3 GB 50011 -2001 建筑抗震设计规范 4 高振世, 朱继澄. 建筑结构抗震设计. 北京 中国建筑工业出版社, 1995. 120 144 5 鲍雷T, 普里斯特利M JN. 钢筋混凝土和砌体结构的抗震设计. 北 京 中国建筑工业出版社, 1999.236 238 阿赛洛建筑钢材技术交流会召开 5 月 14日下午, 阿赛洛Arcelor建筑钢材技术交流会于北京新侨诺富特饭店召开, 有 120余名中外钢结构领域的专家与 会。这次技术交流会是由阿赛洛集团建造建筑支持部提出, 由中国钢结构协会组织举办的, 并分别于 5 月 11、 14、 16 日在上 海、 北京、 广州举行。会议的目的在于使中国同行进一步了解阿塞洛集团先进钢铁产品情况, 通过双方交流在工程中应用高 效钢材、 大型 H 型钢、 钢板桩及不锈钢遇到的技术和问题, 提高钢材在建筑市场的应用水平, 也为双方今后进一步交流和合作 创造条件。 阿塞洛集团于 2002 年成立, 它由欧洲三家钢铁企业合并而成, 其中两家是当时欧洲最大的钢铁企业, 即卢森堡的阿尔贝德 和法国的优基诺公司, 另外一家是由阿尔贝德控股的位于西班牙的阿塞雷利亚公司。阿塞洛集团的总部设在卢森堡。集团在其 涉足的各个领域中都占据着重要的位置, 包括汽车、 建筑、 家用电器、 包装等领域里的钢材生产, 集团 2004年的营业额达到 300亿 欧元。根据国际钢铁协会的统计, 阿塞洛集团成立后直到 2003 年其粗钢产量始终位于世界第一。2004 年的粗钢产量为 4 690 万t 其中碳钢扁平材的原料为 3190万t、 长材原料1 260 万t, 不锈钢240万t。阿赛洛集团在世界上超过 60 个国家和地区拥有约 95, 000 名员工。集团以持续性发展为战略核心, 集团的目标是在多个领域内成为世界钢铁行业的标准和典范。 63 钢纤维 RPC力学性能的试验研究 陈万祥, 等