高温后纤维矿渣微粉混凝土的劈拉性能.pdf
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1、2 0 1 2 年 第 5 期 (总 第 2 7 1期 ) Nu mb e r 5 i n 2 0 1 2 ( T o t a l No 2 7 1 ) 混 凝 土 Co n c r e t e 实用技术 PRACT I CAL TECHN0L0GY d o i : 1 0 3 9 6 9 8 i s s n 1 0 0 2 3 5 5 0 2 0 1 2 0 5 0 4 3 高温后纤维矿渣微粉混凝土的劈拉性能 高丹盈 ,李翔宇 。 。杨淑慧 ,王勤学 。 ( 1 郑州大学,河南 郑州 4 5 0 0 0 2 ;2 同济大学 地下建筑与工程系,上海 2 0 0 0 9 2 ; 3 北京峡光经济
2、技术咨询有限责任公司 ,北京 1 0 0 1 2 0 ) 摘要: 通过劈拉试验, 探讨温度、 矿渣掺量、 钢纤维掺量、 聚丙烯纤维掺量等对高温后混凝土劈拉强度及变形的影响。 结果表明: 随受 热温度的升高, 纤维矿渣微粉混凝土劈拉性能不断劣化; 掺人矿渣微粉、 聚丙烯纤维和钢纤维均对高温后混凝土劈拉强度起到了增强作 用; 随混凝土基体强度的增强, 高温后纤维矿渣微粉混凝土劈拉强度逐渐提高, 但劈拉强度的损失也有所增大。 最后 , 提出了考虑温度、 矿 渣微粉掺量和钢纤维掺量影响的纤维矿渣微粉混凝土高温后劈拉强度计算公式。 关键词: 纤维矿渣微粉混凝土;高温;钢纤维;聚丙烯纤维; 拉性能 中图分
3、类号 : T U5 2 8 叭 文献标志码 : A 文章编号 : 1 0 0 2 3 5 5 0 ( 2 0 1 2 ) 0 5 0 1 3 3 0 5 Spl it t i ng pr o per t i e s of f i be r r ei n f or c e d gr ound gr anul a t e d bl as t f ur n ac e s l ag c on c r e t e a f t er hi gh t e mper at ur e G AODa n - y i n g , L I X i a n g - y u , Y A NGS h u - h u i ,
4、 WANGQ i n X U C ( 1 Z h e n g z h o uUn i v e r s i t y , Z h e n g z h o u4 5 0 0 0 2 , C h i n a ; 2 De p a r t me n t o f G e o t e c h n i c a l E n g i n e e ri n g , T o n i Un i v e r s i t y, S h ang h a i 2 0 0 0 9 2 , C h in a ; 3 B e i j i n gX i a g u a n gE c o n o mi c T e c h n o l o
5、 g y Co n s u l t i n gC o , L t d , B e i j i n g 1 0 0 1 2 0 , C h i n a ) A b s t r a c t : B a s e d o n t h e s p l i t t i n g e x p e r i me n t s , t h e i n f l u e n c e s o f t e mp e r a t u r e , g r o u n d g r anu l a t e d b l a s t f u rna c e s l a g( GG BF S) c o n t e n t , s t e
6、 e l fi b e r d o s a g e p o ly p r o p y l e n e( P P ) fi b e r d o s a g e a n d c o n c r e t e s tr e n g t h gra d e o n r e s i d u a l s p l i t t i n g s t r e n g t h a n d d e f o r ma t i o n b e h a v i o r a r e s y s t e ma t i c a l l y C X a mi n e dTh e r e s ul t s s h o w t h a
7、t the h i g h e r me t e mp e r a t u r e i s t h e mo r e s e rio us t h e d e t e rio r a t i o n o f t he mi c r o s t r u c t u r e and s p l i tt i n g p r o p e r t i e s i s ; the i n c lu s i o n o f GGB F S, s t e e l fi b e r a n d p o ly p r o p y l e n e fi b e r a l l e ff e c t i v e l
8、 y i mp r o v e s t h e r e s i d u a l s p l i t t i n g s t r e n gth o f c o n c r e t e ; the r e s i d u a l s p l i t t i n g t e n s i l e s t r e n gt h i s e n h a n c e d w i th t h e i n c r e asi n g o f m a t r i x s tr e n g t h o f c o n c r e t e , b u t a t th e s a m e t i me t h e
9、 l o s s o f s p l i tt i n g t e n s i l e s t r e n g t h a ft e r h i gh t e mp e r a t u r e i n c r e a s e s Eq u a t i o ns a r e p r o po s e d t o p r e d i c t the r e s i d u a l s p l i t t i n g t e n s i l e s t r e n g t h o fc o n c r e t e i nc o r po r a t i n g wi th GGBFS a n d s
10、 t e e l fi be r a f t e r b e i n g he a t e d t o h i g h t e mp e r a t u r e s Key wor ds : fi b e r r e i n f o r c e dgro u ndg r a n u l a t e db l a s t f u r n a c e s l a gc o n c r e t e ; hi g ht e mp e r a t u r e; s t e e l fi be r ; p o l y p r o p y l e n efi b e r ; s p l i t t i n
11、gp r o p e r t i e s 0 引言 粒化高炉矿渣( 简称矿渣) 是由高炉炼铁得到的以硅铝酸 钙为主的熔融物经淬冷成粒后产生的副产品 1 。 将其磨细生成 的矿渣微粉 , 不仅兼有胶凝性与火山灰活性 , 还具有表面能高 、 微集料填充效应好 、 环保以及成本低等特点, 掺入混凝土中代 替部分普通硅酸盐水泥, 对提高混凝土的工作性能、 力学和耐 久性能等具有良好的效果翻。 纤维矿渣微粉混凝土就是将 比表 面积大于4 0 0 m2 k g以上的矿渣微粉部分代替纤维混凝土中的 水泥配制而成的纤维高性能混凝土。 大量研究发现, 与普通混凝 土相比, 具有密实微观结构和较低渗透性的高性能混
12、凝土在高 温下更容易开裂与爆裂。 在高性能混凝土中混杂加入聚丙烯纤 维和钢纤维, 能更好地发挥纤维的阻裂增强作用 , 有效改善混 凝土在常温以及高温下的力学性能【3 。 劈拉强度是混凝土最重要的力学性能指标之一。 鉴于国内 外对高温后纤维矿渣微粉混凝土劈拉性能研究较少 , 本研究通 过劈拉试验, 研究温度、 纤维类型与掺量、 矿渣掺量和基体混凝 土强度等级对混凝土劈拉性能的影响以及高温后纤维矿渣微 收稿 日期 :2 0 1 1 - l 1 _ J 0 9 基金项 目:国家 自然科 学基金 资助项 目( 5 1 1 7 8 4 3 4 ) 粉混凝土劈拉强度的计算方法, 并结合扫描电镜照片的分析,
13、 探 讨高温后纤维矿渣微粉混凝土的微观劣化机理。 1 试件设 计和试验 方法 试验采用的原材料为: P O4 2 5 、 P O3 2 5 级水泥; s 9 5 级矿渣 微粉 , 主要性能指标见表 1 ; 铣削型钢纤维 , 纤维长度 3 2 6 mm, 等效直径 0 9 5 0 1 1 1 1 1 1 , 抗拉强度 8 0 8 6 UP a ; 聚丙烯纤维( P P fi b e r ) 采用束状单丝的杜拉纤维( D u r a fi b e r ) , 长约 1 9 r n n l , 密度为 0 9 l , 抗拉强度 2 7 6 MP a , 弹性模量 3 7 9 3 M P a , 熔点
14、 1 6 0, 燃 点约 5 8 0; J K H 1 型高效减水剂 , 减水率为 l 8 5 ; 细骨料为 河砂, 属级配良好的中砂 ; 粗骨料为粒径 5 - 2 0 I T I n I 连续级配的 碎 石 。 主要研究以下 5个因素的影响: 温度: 常温 2 0 、 2 0 0 、 4 0 0 、 6 0 0 、 8 0 0; 矿渣掺量: 用矿渣微粉等量置换水泥, 置换率分 别为 3 0 、 4 0 、 5 0 ; 纤维类型: 钢纤维和聚丙烯纤维 ; 纤 维掺量: 钢纤维体积掺量分别为 O 、 0 5 、 1 、 1 5 、 2 , 聚丙烯 纤维掺量分别为 0 、 0 6 、 0 9 、
15、1 2 k g I 1q 3 ; 混凝土强度等级 : C 4 0 、 C 6 0 、 C8 0 。 试验采用尺寸为 1 5 0 m mx l 5 0 mmx l 5 0 mm的试件, 1 3 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 1 矿渣微粉性 能指标 注 : C I I I P 2 S 2试件采用 P O 3 2 5级水泥 , 其他试件采用 P O4 2 5 级水泥 。 共配制了 1 7种不同配合比的混凝土, 见表 2 。 试件浇筑后在振 动台上振动成型, 室内静置 2 4 h后拆模, 立即放人温度为 2 0、 相对湿度为 9 5 的标准养护室中进行养护,
16、至 9 0 d取出晾干, 之 后进行高温试验。 试验以 1 0 mi n的升温速度在高温炉中加热纤维矿渣微 粉混凝土试件 , 分别达到 2 0 0 、 4 0 0 、 6 0 0 、 8 0 0 o C目标温度后恒温 2 h , 高温炉自动关机停止加热。 试件在炉内自然冷却至常温后取 出, 在试验机上测定其劈拉强度和劈拉荷载一 横向变形曲线。 试 件高温前后的劈拉强度试验均按照 G B T 5 0 0 8 1 2 0 0 2 普通混 凝土力学性能试验方法标准 的规定进行。 为了能同时测得劈拉 试件受荷过程中的横向变形, 在上述方法标准的基础上, 增设 了电子百分表, 并由特制的夹具固定在试件上
17、 , 用以测定沿预 定劈拉破坏面两侧混凝土的相对变形 ; 在劈拉垫板和下压板之 间安放一个最大量程为 5 0 0 k N的荷载传感器; 电子百分表与 荷载传感器同时连接到自动采集仪上, 用以测定试件的劈拉荷 载一 横向变形曲线4 1 。 另外, 为了分析混凝土高温性能的微观劣 化机理 , 将高温作用后的纤维矿渣微粉混凝土试件破碎 , 从骨 料与水泥浆体的界面区处选取尺寸小于 1 c m的片状颗粒作为 微观研究试样。 将试样在烘箱中烘干后在观察面上喷金, 然后放 入扫描电镜中抽真空, 进行微观结构观测。 2 劈拉性 能的影响 因素 2 1 温度 图 1为纤维矿渣微粉混凝土 B I I I P 2
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