钢纤维掺量对活性粉末混凝土断裂性能的影响.pdf
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1、弟l,巷 弟l别 2 0 1 4年 2月 娌现 料罕张 J OURNAL OF BUI LDI NG MATE RI AL S Vo 1 17, No 1 Fe b, 2 01 4 文 章 编 号 : 1 0 0 7 9 6 2 9 ( 2 0 1 4 ) 0 1 0 0 2 4 0 6 钢纤维掺量对 活性 粉末 混凝 土断裂性能的影响 张倩倩 , 魏亚 , 张景硕 冯 鹏 ( 清华大学 土木工程系 , 北京 1 0 0 0 8 4 ) 摘 要 :采 用三点 抗 弯试验 , 研 究 了不 同钢 纤 维掺 量对 活性 粉末 混凝 土( R P C ) 抗 断 裂性 能 的影 响 ; 通 过 扫描
2、 电镜 ( S E M) 对 钢 纤维与 R P C基 体 的黏 结 情 况进 行 了研 究 ; 通 过拉 拔 试 验 得 到 了钢 纤维 与 R P C基体的界面黏结强度 结果表明: 对于素 R P C, 其脆性大, 断裂能值低 , 蒸养使其脆性增加 ; 掺 加钢纤维后 , 蒸养可改善钢纤维与 RP C基体的界面过渡区, 增加界 面黏结强度, 使钢纤维被拔 出需 要 消耗 更 多的能 量 , 从 而提 高 了 R P C的抗 断裂性 能 , 与钢 纤维掺 量 为 1 ( 体 积 分数 ) 相 比 , 当其掺 量为 2 时, 蒸养对提 高 R P C抗断裂性能的作用不显著 关键词 :活性粉末混
3、凝土; 钢纤维;蒸养 ; 抗断裂性能; 黏结强度;界面过渡 区 中 图分类 号 : TU5 2 8 5 7 2 文献标 志 码 : A d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 7 9 6 2 9 2 0 1 4 0 1 0 0 5 I nf l u e n c e o f S t e e l Fi b e r Co nt e nt o n Fr a c t u r e Pr o p e r t i e s o f RPC ZHANG Qi a n q i a n, W EI Yn, ZHANG Ji n g s h u o, FENG Pe n g ( De p
4、 a r t me n t o f Ci v i l En g i n e e r i n g ,Ts i n g h u a Un i v e r s i t y ,Be ij i n g 1 0 0 0 8 4 ,Ch i n a ) Ab s t r a c t :Thr e e po i nt be ndi ng t e s t wa s u s e d t o i nv e s t i g at e t he e f f e c t o f s t e e l f i be r c o nt e n t by v o l u m e on t h e c r a c k i n g
5、r e s i s t a n c e o f r e a c t i v e p o wd e r c o n c r e t e ( RP C) S c a n n i n g e l e c t r o n mi c r o s c o p y wa s e mp l o y e d t o s t ud y t he b ond i ng b e t we e n t he s t e e l f i b e r a nd t he c e m e nt i t i ou s m a t r i x The bo ndi ng s t r e ng t h was e x a mi n
6、 e d v i a f i b e r p u l l o u t t e s t Th e r e s u l t s s h o w t h a t u n r e i n f o r c e d RP C i S b r i t t l e a n d l O W i n f r a c t u r e e n e r g Y, a nd t he s t e a m c ur i ng m a ke s RPC e ve n mor e s us c e pt i bl e t o br i t t l e f a i l ur e On t he o t he r ha n d,s
7、 t e a m c ur i ng c a n i m p r o v e t he t r a ns i t i o n z o ne i n t he PRC ma t r i x t ha t i mm e d i a t e l y s ur r o und s t he s t e e l f i be r Th u s h e a t t r e a t me n t i mp r o v e s t h e b o n d i n g b e t we e n t h e f i b e r a n d t h e PRC ma t r i x , r e s u l t i
8、n g i n b e t t e r f r a c t u r e r e s i s t a n c e I n c o mp a r i s o n wi t h s p e c i me n s wi t h 1 s t e e l f i b e r v o l u me f a c t i o n,wh e n t h e v o l u me f r a c t i on o f s t e e l f i be r i s 2 ,he a t t r e a t m e nt c a n no l on ge r gi v e n ot a bl e i m pr o ve
9、m e nt of t he f r a c t u r e r e s i s t a ne e o f RPC Ke y wo r d s:r e a c t i v e p owe r c o n c r e t e;s t e e l f i be r ;s t e a m c ur i n g;f r a c t u r e r e s i s t a nc e;bo n di n g s t r e n gt h;t r a n S j t i o n z o ne 1 9 9 3年 ,Ri c h a r d等 研制 了一种高强度 、 高 耐久性及高韧性的新型水泥基复合材料 ,
10、由于提高 了组 分细度 和 反应 活 性 , 因此 被 称 为活 性 粉 末 混凝 土 ( r e a c t i v e p o wd e r c o n c r e t e , R P C ) R P C通 过 以下 方法减少了材料内部 的缺陷 , 改进了基体 内部 的微 观结 构 , 从 而获 得 了高 强 度 与 高耐 久 性 : ( 1 ) 取 出粗 骨 料 , 提 高匀 质性 ; ( 2 ) 采 用最 佳颗 粒级 配 , 并 在凝 固 前 和凝 固期 间加压 以提 高密实 度 ; ( 3 ) 通 过热 处理 改 善微结构 ; ( 4 ) 掺人短细钢纤维 以提高韧性 根据组 成 和
11、热 处 理 方 式 的不 同 , RP C 的 抗 压 强 度 可 达 到 2 0 0 8 0 0 MP a ; 抗拉 强 度可 达 到 2 O 5 O MP a ; 弹性 模量 可达 到 4 O 6 0 G P a ; 断 裂 能 为 4 0 k J m。 , 是 普 收稿 日期 : 2 O 1 2 - 0 9 0 3 ;修订 日期 : 2 0 1 2 - 1 0 1 8 基金项 目: 清华大学 自主科研计划资助项 E t ( 2 0 1 1 TH2 0 2 1 ) ; 云南省交通厅科技项 目( 2 0 1 3 ( A) 0 6 , 2 0 1 3 ( C ) 0 2 ) 第一作者 : 张倩
12、倩 ( 1 9 8 6 一) , 女 , 山东德州人 , 清华 大学助理工程师 , 硕士 E ma i l : q q z h a n g 0 0 5 2 g ma i l C O rn 通信作者 : 魏亚( 1 9 7 6 一 ) , 女 , 河南驻马店人, 清华大学 副教授 , 博士 E ma il : y a we i ma i l t s i n g h u a e d u c n 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 张倩倩 , 等 : 钢纤维掺量对活性粉末混凝土断裂性能 的影 响 通混凝土的 2 5 0倍 目前 , R P C已在法 国、 加拿
13、大等 国家应用于工程实践 2 中国青藏铁路冻土 区桥梁 上也已采用 了 R P C材料人行道体系 近 2 O年来 , 国 内外对 R P C已有 比较系统的研究 4 。 , 涉及配合 比、 制备工艺、 尺寸稳定性、 力学性能 、 微观结构和耐久 性等诸多方面 作为超高性能混凝土 , RP C的抗断裂性能对提 高结构性能, 尤其是提高极 端荷载下的结构抗倒塌 能力具有重要的意义 目前, 对 R P C断裂性能 的研 究主要涉及钢纤维掺量的影响 研究表明, 钢纤维掺 量( 体积分数) 约为 2 5 时 R P C的断裂能达到峰 值L 1 明; 也有研究认为 R P C的断裂能随钢纤维掺 量的增加呈
14、单调递增趋势 9 迄今为止 , 钢纤维掺量 对 R P C的影响 尚未有较为统一的结论 本文研究了 2种养护条件下 , 2种钢纤维掺量 的 RP C断裂性 能, 通过纤 维拔 出试 验对钢纤维 与 RP C基体的界面黏结状况进行研究 , 分析了钢纤维 掺量及养护条件对 R P C抗断裂性能的影响 1 试 验 1 1材料 与 配合 比 水 泥 ( C) : “ 金 隅 ” 牌 P 04 2 5普 通 硅 酸 盐 水 泥 , 比表面 积为 3 6 0 m k g ; 硅 灰 ( S F) : 奥 斯 凝 聚 硅 灰 , 比表面积 为 2 0 0 0 0 m2 k g , 平均 粒 径为 0 1 5
15、 p t m; 石英砂 ( S ) : S i O 含量 ( 质量分数 ) 9 5 , 粒 径为 0 2 0 8 mm, 表 观密 度 为 2 6 5 0 k g m。 ; 钢纤 维 : 鞍 山龙 昌钢纤维 厂生 产 的钢丝 切断 型纤维 , 直 径约 0 1 5 mm, 长度 1 2 1 4 mm, 抗拉强度2 5 0 0 MP a ; 减水剂 ( A) : 早强型聚羧 酸高效减水剂 , 固含量( 质 量分数) 4 5 R P C配合 比如表 1所示 裹 1 RP C配合 比 T a b l e 1 RPC mi x p r o p o r t i o n s FO F1 F2 No t e
16、 : F 0 ,F 1 ,F 2 d e n o t e ,a c c o r d i n g l y ,t h e v o l u me f r a c t i o n o f s t e e l f i b e r o f t h e RP C s a mp l e s : 0 ,1 ,a n d 2 1 2试验 方法 1 2 1 断 裂性 能试验 三点弯 曲试件尺寸 为长 5 5 0 mm, 宽 1 0 0 mm, 高 1 O 0 mm, 在 R P C 试 件 成 型 面 的 对 面 切 一 个 2 0 mm深 , 宽 2 mm 的预切 口 试 件养护 2 8 d后 , 在 TONI
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