钢纤维掺入对混凝土管片局部力学性能的改善.
华南理工大学学报(自然科学版第35卷第7期Journa l o f South C hina U niversity o f Techno l o g y
V o.l 35 N o.7
2007年7月
(N atura l Science Editi o n
Jul y 2007
文章编号:1000 565X (200707 0116 06
收稿日期:2006 09 06
作者简介:莫海鸿(1955 ,男,教授,博士生导师,主要从事岩土工程和地下结构的研究.E m ai:l cvhh m o@scut .edu .cn
钢纤维掺入对混凝土管片局部力学性能的改善
莫海鸿陈俊生梁松杨医博苏轶
(华南理工大学建筑学院,广东广州510640
摘要:为评价钢纤维掺入对盾构隧道混凝土管片局部力学性能的改善情况,采用通用有限元软件AD I N A,分别对盾构隧道钢纤维混凝土管片在千斤顶顶力作用及管片接头在正常运营阶段的开裂荷载、应力分布及裂缝分布进行了三维有限元数值试验.结果表明:掺入钢纤维能有效改善管片表面、手孔和螺栓孔部位的局部力学性能;钢纤维混凝土管片的初裂荷载比普通混凝土管片提高13 3%~22 7%,说明管片的抗裂性能有较大提高.关键词:钢纤维;混凝土;盾构隧道;管片;力学性能中图分类号:U 455 文献标识码:A
盾构隧道管片在运输、安装及正常运营过程中出现的局部开裂、破损或裂缝等问题,都会使管片结构的整体性被破坏、发生渗漏和腐蚀现象,对隧道结构的安全性和耐久性产生不利影响
[1 2]
.从文献[2]
的研究成果可知,钢筋混凝土管片的破损大多发生在管片表层,并没有深入管片内部.当管片出现裂缝时,钢筋的应力仍处于较低的水平.
从文献[3]对管片局部破损产生机理的讨论可知,管片表面混凝土在各种施工作用荷载下产生较大的拉应变是当前钢筋混凝土管片破损的主要原因.钢纤维掺入能明显提高混凝土的抗折、抗拉和抗冲击能力
[4]
.因此,在钢筋混凝土管片中掺入钢纤
维,可望能改善混凝土管片素混凝土保护层的局部力学性能,降低损坏率,提高管片的抗裂性能.国外已有应用钢纤维混凝土制造管片的成功实例
[5 6]
.
在国内,尽管钢纤维混凝土材料的研究与应用已相当成熟,但钢纤维混凝土材料在盾构隧道管片中的应用仍处于起步阶段,仅在广州进行了钢纤维混凝土管片的材料试验
[7]
,在上海轨道交通M 6号线建
立了钢纤维少筋混凝土管片试验段,但缺乏完整、可
靠的试验数据及资料
[8]
.
本研究在前人研究的基础上,以广州地铁盾构隧道管片为对象,利用通用有限元软件AD I N A,采用简化的钢纤维混凝土计算方法,探讨钢纤维的加入对混凝土管片局部力学性能的改善,以期为后续的钢纤维混凝土管片试验提供参考,也为钢纤维混凝土管片在实际工程中的应用提供依据.
1 钢纤维混凝土简化计算方法
1.1 简化计算方法的理论基础
从已有的研究成果可知,钢纤维混凝土的本构特征决定于基体混凝土的性质,钢纤维的掺入并没有显著地改变钢纤维混凝土的宏观变形、损伤和破坏的本质特征.因此,只需将普通混凝土本构的参数进行修改就可以采用已有的混凝土本构模型来描述钢纤维混凝土的本构行为
[4]
.
1.2 混凝土本构模型
AD I N A 软件的混凝土模型有三个基本特性
[9]
:
利用非线性应力-应变关系反映材料在上升压应力下的软化特性; 用破坏包络线定义材料在拉应力下开裂及压应力下压碎的特性;!能模拟材料在开裂及压碎后的特性.典型的单轴应力-应变关系曲线如图1所示,只需要在钢纤维混凝土计算中按照文献[5]所述的简化方法,根据 f (钢纤维体积
率、l f (纤维特性参数,l f = f l f /d f 修改相应的参数,就能比较准确地模拟钢纤维混凝土的力学行为
.
图1 AD I NA 中混凝土的单轴应力-应变关系F i g .1 U n i ax i a l stress stra i n re l a tion i n AD INA concrete model
c ?最大单轴压应力; u ?单轴极限压应力;! ?单轴应变;! c ?相应于 c 的单轴应变;! u ?单轴极限应变; t ?单轴开裂应力;! t ?单轴开裂应变; tp ?断裂瞬时减低后的拉应力
2 计算方法的验证
利用文献[7]中钢纤维混凝土梁三分点弯曲韧性试验结果,对比有限元简化计算方法的结果与试验数据,以验证简化计算方法的可靠性.
2.1 试验方法及材料参数
文献[7]中试验所用设备为美国MTS 公司的Flex ET 伺服液压万能试验机,试件尺寸为150mm #150mm #500mm,支座距离为450mm.有限元计算所用模型如图2所示
.
图2 三分点弯曲韧性试验数值模型
F i g.2 N u m er ica lm ode l of t h ird po i n t bend i ng toughness test
本文取文献[7]其中两个试验作为计算方法及参数输入的验证: 普通素混凝土梁:基体混凝土为C50,立方体抗压强度60 6M Pa ; 钢纤维混凝土梁:基体混凝土为C50,钢纤维采用上海贝卡尔特-二钢公司生产的佳密克斯钢纤维,属带端钩的高强钢丝切断型钢纤维,型号为RC 80/60 BN,纤维长度为60mm,长径比为80,单根钢丝最低抗拉强度为1100MPa ,钢纤维掺量为40kg /m 3
,即体积率为0 51%,立方体抗压强度64 4M Pa ,劈裂抗拉强度为6 1M Pa .数值计算的输入参数如表1所示.
表1 三分点梁数值计算输入参数
T ab le 1
Input para m eters of nu m erical computati on o f th i rd po i nt bea m
梁类型
弹性模量/M Pa
泊松比
受拉开裂应力/M Pa 受拉软化模量/M Pa 受压开
裂应变
普通素混凝土梁 3.45#1040.2 4.025465.10.00177钢纤维混凝土梁 3.55#1040.2
5.2
4350.7
0.00180
2.2 试验与数值计算的结果对比
表2是试验结果与有限元计算结果的对比.从表中可知,利用简化方法的有限元计算结果与试验
数据的误差在9%以内,作为初步应用研究,具有一定的准确性.
表2 混凝土梁的试验结果与有限元计算结果的对比T ab l e 2 Comparison bet w een test resu lts and fi nite e le m en t
reckon i ng fo r concre te bea m
结果比较
普通素混凝土梁钢纤维混凝土梁平均极限荷载/k N
A 点平均竖向位移/mm 平均极限荷载/kN A 点平均竖向位移/mm
试验值26.250.8228.770.86计算值28.200.8931.200.93误差/%
7.5
9.0
8.5
8.7
3 钢纤维混凝土管片的数值试验
3.1 管片尺寸及材料
广州地铁采用的管片外径6m,内径5 4m,管片宽度1 5m,厚度0 3m.衬砌环由1块封顶块、2块邻接块和3块标准块组成.本研究采用标准块为研究对象,标准块的圆心角72?.钢纤维混凝土管片采用表1所示计算参数.
3.2 施工阶段局部应力分析
3.2.1 计算工况及计算模型
在施工阶段,管片环缝面承受的千斤顶顶力通常为1600kN /m
[10]
,即每块传力垫承受顶力为680kN .
千斤顶顶力作用于传力垫,通过传力垫将顶力传递给管片,管片再传递给背千斤顶环缝面传力垫,从而构成完整的受力体系.当管片背千斤顶环缝面与传力垫之间存在初始间隙时,管片所传递的顶力因不同量值的千斤顶顶力及初始间隙而不同.采用接触算法在管片环缝面与传力垫之间建立接触面能真实地模拟以上情况.在实际施工和运营中,管片是通过环向螺栓连接在一起的环状结构.为模拟管片之间
117
第7期莫海鸿等:钢纤维掺入对混凝土管片局部力学性能的改善
的相互约束而不会大大增加模型的复杂程度,各用一垫块模拟与被分析管片相邻的两块管片,并利用AD I N A软件的接触分析功能模拟垫块与管片纵缝之间的相互挤压和相对错动.
管片采用三维8节点实体单元,管片的环向主钢筋利用AD I N A软件的Rebar 单元模拟[9].管片在千斤顶顶力作用下的计算工况分为三种情况(见表3,并建立如图3,4所示的有限元模型.
表3 施工阶段局部应力分析的计算工况
T able3 W o rk cond iti ons of loca l stress ana lysis i n constructi on stage
工况
制作或施
工误差情况
管片边界条件千斤顶力
对应
模型
1 没有误差管片与传力垫间紧密接触,没有间隙
每块传力
垫680kN
图3
2 双千斤顶对
应位置处管片
存在施工误差
双千斤顶对应位置
处管片与传力垫间有
1 0mm的初始间隙
每块传力
垫680kN
图3
3
侧边单千斤
顶及双千斤顶
对应位置处管
片存在施工误
差
侧边单千斤顶对应位置处管片与传力垫有1 0mm的初始间隙,相邻的双千斤顶处管片与传力垫间有0 5mm的初始间隙每块传力
垫680kN
图
4
图3 工况1,2的有限元模型
F i g.3 F inite e le m ent m ode ls of w ork cond iti on1and
2
图4 工况3的有限元模型
F i g.4 F i n ite e l em ent m ode l o f wo rk conditi on3
3.2.2 计算结果
上述三种工况的有限元分析结果分别见表4和
图5~7,其中图6(a和图7(a的上、下云图分别为
管片迎千斤顶面和背千斤顶面的最大主拉应力.
表4 施工阶段局部应力分析结果
T ab le4 R esults of local stress ana l ysis in constructi on stag e 工况
初裂荷
载/kN
裂缝分布
情况
承载力变化
应力及裂
缝分布
1340
只有零星
闭合裂缝
与普通混凝土管片相比,初裂荷载和极限荷载并无明显提高
图5
2340
闭合裂缝
增多
与普通混凝土管片相比,初裂荷载和极限荷
载有一定提高
图6
3272
裂缝以张
开裂缝为主
与普通混凝土管片相比,初裂荷载和极限荷载有一定提高
图
7
118华南理工大学学报(自然科学版第35卷
图5 工况1计算结果
F i g .5 Co m putationa l resu lts o f wo rk conditi on
1
图6 工况2计算结果
F i g .6 Co m putationa l resu lts o f wo rk conditi on
2
图7 工况3计算结果
F i g .7 Co m putationa l resu lts o f wo rk conditi on 3
3.3 运营阶段接头局部应力分析
3.3.1 加载模式与边界条件
接头荷载使用一般是按偏心距分组进行,偏心矩定义为接头弯矩与轴力之比,即e =M /N .习惯上约定:使管片内弧面(手孔所在面受拉的弯矩为正弯矩,对应的偏心距为正偏心距,反之为负偏心距.图
8为接头试验的加载方法,图中N 为水平力,P 为竖
向力,M 为接头弯矩,模型中忽略管片自重. 偏心距事先确定,每组试验的偏心距保持不变,目的是为了使增大荷载过程中接头的弯矩和轴力按同一比例增加.通过调整N 和P,可以使接头的内力达到设计受力组合,即N =400kN ,M =70kN %m .
在正弯矩荷载时,首先确定N 的加载等级,对图8中D 点取力矩平衡得 NH +M =P (L 1-L 2
(1
由此解得竖向力的表达式为 P =
NH +M L 1-L 2=
NH +N e
L 1-L 2(2同理可以求得负弯矩荷载下竖向力的表达式为
P =
NH -M L 1-L 2=
NH -N e
L 1-L 2
(3
图8 接头受力示意图
F ig .8 Schem ati c d i agra m o f l oadi ngs o f j o int
容易知道,在偏心距最大的情况下接头应力也达到最大,因此,计算中采用了正偏心距为0 225m
的荷载,并在设计受力组合的基础上把荷载的量值扩大2倍.加载制度如表5所示.
表5 接头试验加载等级表T able 5 L oadi ng steps of joint test
加载等级
N /kN P /kN 加载等级
N /kN P /kN 1100118.05500590.02200236.06600708.03300354.07700826.04
400
472.0
8
800
944.0
3.3.2 有限元计算模型
计算模型中,接头各部分均采用8结点三维实
119
第7期莫海鸿等:钢纤维掺入对混凝土管片局部力学性能的改善
体单元划分网格.钢纤维混凝土管片采用表1所示
参数;螺栓的弹性模量2 06#108
kPa ,泊松比0 3;橡胶止水条(三元乙丙橡胶,硬度为(邵尔A 68?采用M ooney R iv lin 一阶本构模型,C 1=561kPa ,C 2=225kPa ;加载支座的弹性模量为2 06#108
kPa ,泊松比0 167.管片与螺栓之间、止水条之间设置接触面,考虑两者的相互挤压、相互滑动和摩擦作用.对模拟螺栓的三维实体单元施加初始应变,以模拟实际工程中对管片螺栓所施加的300N %m 预紧扭矩.同样利用AD I N A 软件提供的Rebar 单元模拟管片中的环向主钢筋.模型有限元网格划分如图9所示
普通混凝土力学性能试验方法标准的考试
混凝土力学试验考试（8月3日） 姓名：何延庆职位：得分： 一、填空题（15分） 1、《混凝土规范》规定以强度作为混凝土强度等级指标。（1分） 2、测定混凝土立方强度标准试块的尺寸是。（1分） 3、试件破坏荷载应大于压力机全量程的，且小于压力机 全量程的。（2分） 4、应定期对试模进行自检，自检周期宜为。（2分） 5、在搅拌站拌制的混凝土时，其材料用量应以质量计，称量的精度：水泥、掺合料、水和外加剂为，骨料为。（2分） 6、混凝土拌合物的稠度确定混凝土成型方法，塌落度的混凝土用振动振实，塌落度的混凝土用捣棒人工捣实。 （2分） 7、混凝土成型每层插捣次数。（2分） 8、进行混凝土抗压强度实验时，在试验过程中应连续均匀的加载，混凝土强度等级＜C30时，加荷速度取每秒钟；混凝土强度等级≥C30且＜C60时，取每秒钟；混凝土强度等级≥C60时，取每秒钟。（3分） 二、判断题（12分） 1、规范中，混凝土各种强度指标的基本代表值是轴心抗压强度标准值。（）
2、混凝土强度等级是由一组立方体试块抗压后的平均强度确定的。（） 3、采用边长为100mm的非标准立方体试块做抗压试验时，其抗压强度换算系数为0.90。（） 4、采用边长为200mm的非标准立方体试块做抗压试验时，其抗压强度换算系数为1.10。（） 5、普通混凝土力学性能试件应从不同车混凝土取样制件。（） 6、混凝土试件在特殊情况下可以用Φ150*150的圆柱体标准试件。（） 三、单项选择题（6分） 1、混凝土极限压应变值随混凝土强度等级的提高而（）。 A增大 B减小 C不变 D视钢筋级别而定 2、混凝土延性随混凝土强度等级的提高而（）。 A增大 B减小 C不变 D视钢筋级别而定 3、同强度等级的混凝土延性随加荷速度的提高而（）。 A增大 B减小 C不变 D视钢筋级别而定 4、地上放置一块钢筋混凝土板，在养护过程中表面出现微细裂缝，其原因是（）。 A混凝土徐变变形的结果 B混凝土收缩变形的结果 C混凝土与钢筋产生热胀冷缩差异变形的结果 D是收缩与徐变共同作用的结果 5、以下关于混凝土收缩的论述（）不正确？ A混凝土水泥用量越多，水灰比越大，收缩越大 B骨料所占体
纤维混凝土
纤维混凝土 1.技术原理 纤维混凝土是指掺加短钢纤维或合成纤维作为增强材料的混凝土，钢纤维的掺入能显著提高混凝土的抗拉强度、抗弯强度、抗疲劳特性及耐久性；合成纤维的掺入可提高混凝土的韧性，特别是可以阻断混凝土内部毛细管通道，因而减少混凝土暴露面的水分蒸发，大大减少混凝土塑性裂缝和干缩裂缝。 2.施工工艺和方法 (1)原材料 1）水泥：钢纤维混凝土应采用普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥；合成纤维混凝土优先采用普通硅酸盐水泥和硅酸盐水泥，根据工程需要，选择其他品种水泥； 2）骨料：钢纤维混凝土不得使用海砂，粗骨料最大粒径不宜大于钢纤维长度的2/3；喷射钢纤维混凝土的骨料最大粒径不宜大于10mm； 3）纤维：纤维的长度、长径比、表面性状、截面性能和力学性能等应符合国家有关标准的规定，并根据工程特点和制备混凝土的性能选择不同的纤维。 （2）配合比 纤维混凝土的配合比设计应注意以下几点： 1）钢纤维混凝土中的纤维体积率不宜小于0.35%，当采用抗拉强度不低于1000MPa的高强异形钢纤维时，钢纤维体积率不宜小于0.25%；各类工程钢纤维混凝土的钢纤维体积率选择范围应参照国家与有关标准。控制混凝土早期收缩裂缝的合成纤维体积率宜为0.06%～0.12%。 2）纤维混凝土的最大胶凝材料用量不宜超过550kg/m3；喷射钢纤维混凝土的胶凝材料用量不宜小于380kg/m3。 (3)混凝土制备 纤维混凝土的搅拌应采用强制式搅拌机；宜先将纤维与水泥、矿物掺合料和粗细骨料投入搅拌机干拌60s～90s，而后再加水和外加剂搅拌120～180s，纤维体积率较高或强度等级不低于C50的纤维混凝土宜取搅拌时间范围上限。当混凝土中钢纤维体积率超过1.5%或合成纤维体积率超过0.2%时，宜延长搅拌时间。 3.质量保证措施 (1)纤维要选择合适的掺量，合成纤维会使混凝土强度降低，在同时满足抗裂性能和力学性能的前提下确定掺量，一般积率不超过0.12%。 (2)钢纤维或合成纤维掺量过多时，都会使坍落度损失增加，选择合适的掺量和调整配合比，使纤维的掺入对混凝土工作性不产生负面的影响； (3)纤维混凝土的轴心抗压强度、受压和受拉弹性模量、剪变模量、泊松比、
钢纤维混凝土配合比
C50钢纤维混凝土配合比 1,设计依据及参考文献 《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55－2000(J64-2000) 《公路桥涵施工技术规范》JTJ041－2000 《国内公路招标文件范本》之第二卷技术规范(1) 《混凝土配合比设计计算手册》——刘长俊主编，辽宁科学技术出版社 2,确定钢纤维掺量： 选定纤维掺入率P=1.5%, T0=(78.67*P)kg=78.67*1.5=118kg; 3,确定水灰比 取W/C=0.45 (水灰比一般控制在0.40-0.53); 4,确定用水量: 取W=215kg(用水量一般控制在180-220kg),施工中采用掺用UNF-2A型高效减水剂,掺量为水泥用量的1%，减水率达10%，但考虑钢纤维混凝土的和易性较差，且施工中容易结团，故在试配中不考虑其减水效果，在试拌过程中观察其坍落度及施工性能。 5,计算水泥用量: C O=W O/(W/C)=215/0.45=478kg; 6,确定砂率: 取S P=65%(从强度和稠度方面考虑,砂率在60%-70%之间); 7,计算砂石用量: 设a=2 V S+G=1000L-[(W O/ρw+C O/ρc+T O/ρt+10L*a)] =1000L-[(215/(1/L)+478/(3.1/L)+118/(7.85/L)+10L*2)] =1000L-404L=596Lkg; S O = V S+G * S P * ρs=596 * 0.65 * 2.67 = 1034kg; G O = V S+G * (1-S P)*ρs = 596*0.35*2.67kg/L=557kg;
8,初步配合比: C O:S O:G O:T O:W O:W外= 478 : 1034 : 557 : 118 : 215 : 4.78 kg/m3 = 1: 2.16 : 1.17 : 0.25: 0.45 : 1% 9、混凝土配合比的试配、调整与确定: 试拌材料用量为: 水泥:砂:碎石:钢纤维:水:减水剂 = 11: 23.76: 12.87:2.75:4.95:0.11 kg; 拌和后，坍落度为10mm,能符合设计要求。观察拌和物施工性能： 棍度：中；保水性：少量；含砂：多； 拌和物在拌和过程中比普通砼困难，较难搅拌，但经机械振捣易密实。 6、经强度检测（数据见试表），28天抗压符合试配强度要求，故确定该配合比为基准配合比，即： 水泥: 砂: 碎石: 钢纤维: 水: 减水剂 = 11 : 23.76 : 12.87 : 2.75 : 4.95 : 0.11 kg = 1 : 2.16 : 1.17 : 0.25 : 0.45 : 1% = 478 : 1034 : 557 : 118 : 215 : 4.78kg/m3
钢纤维混凝土配合比
l—2 钢纤维混凝土的配合比设计 钢纤维混凝土虽已在各种工程领域得到较广泛的应用，但对钢纤维混凝土拌合料的配合比设计，尚未建立起合理而成热的设计方法。国外有关学者，曾介绍过关于钢纤维混凝土配合比方面的资料，提出一些参考用表和经验配合比。国内有关单位”，曾提出要以抗折强度为指标进行钢纤维混凝土配合比设计，并通过试验，建立抗折强度与各主要影响因素之间量的关系，有利于配合比的设计。但多数仍按普通水泥混凝土的配合比设计方法，以混凝土的抗压强度确定拌合料的配合比，只是适当调整砂率、用水量和水泥用量。按此确定配合比时，为了获得较高的抗折强度，势必使抗压强度也相应提高，这是不必要的。钢纤维混凝土配合比的设计，应根据对钢纤维混凝土的使用要求和钢纤维混凝土配合比的特点进行合理的设计。 1-2-11-2-1钢纤维混凝土配合比设计的要求和特点 一、钢纤维混凝土配合比设计的要求 钢纤维混凝土配合比设计的目的是将其组成的材料，即钢纤维、水泥、水、粗细骨料及外掺剂等合理的配合，使所配制的钢纤维混凝土应满足下列要求: 1. 满足工程所需要的强度和耐久性。对建筑工程一般应满足抗压强度和抗拉强度的要求对路(道)面工程一般应满足抗压强度和抗折强度的要求。 2.配制成的钢纤维混凝土拌合料的和易性应满足施工要求。 3．经济合理。在满足工程要求的条件下，充分发挥钢纤维的增强作用，合理确定钢纤 维和水泥用量，降低钢纤维混凝土的成本。 二、钢纤维混凝土配合比设计的特点 钢纤维混凝土的配合比设计与普通水泥混凝土相比，其主要特点是： 1.在水泥混凝土的配合拌合料中掺入钢纤维，主要是为了提高混凝土的抗弯、抗拉、抗疲劳的能力和韧性，因此配合比设计的强度控制，当有抗压强度要求时，除按抗压强度控制外，还应根据工程性质和要求，分别按抗折强度或抗拉强度控制，确定拌合料的配合比，以充分发挥钢纤维混凝土的增强作用，而普通水泥混凝土一般以抗压强度控制(道路混凝土以抗折强度控制)来确定拌合料的配合比。 2．配合比设计时，应考虑掺人拌合料中的钢纤维能分散均匀，并使钢纤维的表面包满砂浆，以保证钢纤维混凝土的质量。 3．在拌合料中加入钢纤维后，其和易性有所降低。为了获得适宜的和易性，有必要适当增加单位用水量和单位水泥用量。 1-2-2钢纤维混凝土配合比设计原理与方法。 钢纤维混凝土配合比设计的基本方法是建立在钢纤维混疑土拌合料的特性及其硬化后的强度基础上的。其主要目的是根据使用要求，合理确定拌合料的水灰比，钢纤维体积率、单位用水量和砂率等四个基本参数，由此，即可计算出各组成材料的用量。 在确定基本参数时，既要满足抗压强度要求，又要符合抗折强度或抗拉强度要求，以及和易性、经济性要求。 试验表明，钢纤维混凝土的抗压强度、抗折强度和抗拉强度与水泥标号；水灰比、钢纤维体积率和长径比、砂率、用水量等因素有关，其中水灰比和水泥标号对抗压强度影响最大，其他因素影响较小。即钢纤维体积率和长径比、水泥标号却对抗折强度和抗拉强度影响最大，砂率和用水量对和易性影响较大。因此，采用以抗压强度与水灰比，水泥标号的关系来确定水灰比，然后用抗折强度或抗拉强度确定
钢纤维及钢纤维混凝土的技术及规定
钢纤维及钢纤维混凝土知识 混凝土用纤维的分类: 所用纤维按其材料性质可分为：①金属纤维。如钢纤维(钢纤维混凝土)、不锈钢纤维(适用于耐热混凝土)。②无机纤维。主要有天然矿物纤维（温石棉、青石棉、铁石棉等）和人造矿物纤维（抗碱玻璃纤维及抗碱矿棉等碳纤维）。③有机纤维。主要有合成纤维（聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、尼龙、芳族聚酰亚胺等）和植物纤维（西沙尔麻、龙舌兰等），合成纤维混凝土不宜使用于高于60℃的热环境中。 钢纤维的性能和规格: 钢纤维是以切断细钢丝法、冷轧带钢剪切、钢锭铣削或钢水快速冷凝法制成长径比(纤维长度与其直径的比值,当纤维截面为非圆形时,采用换算等效截面圆面积的直径)为40～80的纤维。 因制取方法的不同钢纤维的性能有很大不同，如冷拔钢丝拉伸强度为800-2000MPa、冷轧带钢剪切法拉伸强度为600-900MPa、钢锭铣削法为700MPa；钢水冷凝法虽为380MPa，但是适合生产耐热纤维。 为增强砂浆或混凝土而加入的、长度和直径在一定范围内的细钢丝。常用截面为圆形的长直钢纤维，其长度为10～60毫米，直径为0.2～0.6毫米，长径比为50～100。为增加纤维和砂浆或混凝土的界面粘结,可选用各种异形的钢纤维,其截面有矩形、锯齿形、弯月形的;截面尺寸沿长度而交替变化的；波形的;圆圈状的;端部放大的或带弯钩的等。 钢纤维的规格:
钢纤维是当今世界各国普遍采用的混凝土增强材料。钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种新型的多相复合材料。这些乱向分布的钢纤维能够有效地阻碍混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成，显著地改善了混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能，具有较好的延性。 纤维混凝土的作用: 制造纤维混凝土主要使用具有一定长径比（即纤维的长度与直径的比值）的短纤维。但有时也使用长纤维（如玻璃纤维无捻粗纱、聚丙烯纤化薄膜）或纤维制品（如玻璃纤维网格布、玻璃纤维毡）。其抗拉极限强度可提高30～50％。 纤维在纤维混凝土中的主要作用，在于限制在外力作用下水泥基料中裂缝的扩展。在受荷（拉、弯）初期，当配料合适并掺有适宜的高效减水剂时，水泥基料与纤维共同承受外力，而前者是外力的主要承受者；当基料发生开裂后，横跨裂缝的纤维成为外力的主要承受者。 若纤维的体积掺量大于某一临界值，整个复合材料可继续承受较高的荷载并产生较大的变形，直到纤维被拉断或纤维从基料中被拨出，以致复合材料破坏。与普通混凝土相比，纤维混凝土具有较高的抗拉与抗弯极限强度，尤以韧性提高的幅度为大。 钢纤维主要用于制造钢纤维混凝土，任何方法生产的钢纤维都能起到强化混凝土的作用。 纤维的增强效果主要取决于基体强度(fm)，纤维的长径比(钢纤维长度l与直径d的比值，即I/d)，纤维的体积率(钢纤维混凝土中钢纤维所占体积百分数)，纤维与基体间的粘结强度(τ)，以及纤维在基体中的分布和取向(η)的影响。当钢纤维混凝土破坏时，大都是纤维被拔出而不是被拉断，因此改善纤维与基体间的粘结强度是改善纤维增强效果的主要控制因素之一。 钢纤维混凝土的力学性能： 加入钢纤维的混凝土其抗压强度、拉伸强度、抗弯强度、冲击强度、韧性、冲击韧性等性能均得到较大提高。 1、具有较高的抗拉、抗弯、抗剪和抗扭强度 在混凝土中掺入适量钢纤维，其抗压强度提高10%~80%（C50以上混凝土提高幅度显著），抗拉强度提高50%~100%，抗弯强度提高50%~80%，抗剪强度提高50%~100%。试验表明，长度为5~15mm，长径比为10~30的超短钢纤维抗压强度提高幅度较短纤维大得多，但抗拉强度、抗折强度较短纤维低得多。 2、具有卓越的抗冲击性能 材料抵抗冲击或震动荷载作用的性能，称为冲击韧性，在通常的纤维掺量下，冲击抗压韧性可提高2~7倍，冲击抗弯、抗拉等韧性可提高几倍到几十倍。 3、收缩性能明显改善 在通常的纤维掺量下，钢纤维混凝土较普通混凝土的收缩值降低
钢纤维混凝土力学性能报告
钢纤维混凝土力学性能报告 作者：波尔派丝吴
前言 现如今在建筑行业中使用最为广泛的材料就是混凝土，它是由骨料、水泥和水组成的，在实际应用当中能够表现出具有良好的抗压效果。在构件受力时利用自身的抗压性能抵抗荷载消除形变。根据混凝土的抗压强度可划分混凝土的等级，混凝土强度是结构设计和施工的重要依据。 但由于普通混凝土力学性能上的缺陷，抗弯拉强度小、弯曲韧度低、易开裂，导致其在工程作业中的应用受到很大限制。我们通常的解决办法是配筋，随着施工技术的革新，钢纤维问世，现今钢纤维改变混凝土性能已成为混凝土改性的重要途经之一。 钢纤维混凝土是指将规定尺寸、不连续的金属短纤维（即钢纤维）均匀、乱向地分散于混凝土中，形成一种可浇筑、可喷射的新型复合材料。因其在实际应用中表现出的抗拉、抗弯、抗剪、耐冲击性能优异，所以在建筑、公路、水工等领域中得到广泛应用。同时钢纤维混凝土相比于配筋混凝土具有更好等效弯曲强度与施工流水节拍。
I.钢纤维混凝土的基本组成 钢纤维混凝土是由粗骨料（石子）、细骨料（砂）、水泥、水、钢纤维以及适用工程状况的外加剂（无特定情况可不加）组成的一种非均质集合体复合材料。按设计配合比配制，经过立模、浇筑、振捣、整平、养护、拆模，形成具有设计强度的钢纤维混凝土构件。 II.钢纤维混凝土的基本力学性能 为了对钢纤维混凝土的力学性能分析，我们选用C30混凝土、SF80/50BP钢纤维（长径比80、长度50mm的冷拉端钩钢纤维）分别制作了6组样块，每组分别做6个样块，为了保证钢纤维的分散率采用成排钢纤维（在不使用外界设备干扰时成排钢纤维分散效果会优于散纤维），掺量分别为0kg/m3、5kg/m3、10kg/m3、15kg/m3、20kg/m3、25kg/m3，在恒温箱养护 28d后拆模进行试验。 A.抗压强度 龄期28d钢纤维混凝土试块与同等养护条件下龄期28d的普通混凝土试块相比较，在弹性形变阶段弹性模量与泊松比可视为基本相同； 实验数据表明，钢纤维对基体的抗压强度增强效果并不明显。在基体中加入钢纤维后，当钢纤维体积率的增加时基体的抗压强度略有提升，但增量很小，提升在0%~10%（前期工作者的大量实验也印证了此观点）。同时为了保障钢纤维在混凝土基体中的方向效能系数与粘接强度，钢纤维的长度需满足混凝土最大粒径的1.5~2.0倍，否则容易造成钢纤维的局部结团，相当于构成了薄弱截面，此时加入钢纤维反而会产生不利影响，造成钢纤维与混凝土界面粘结性状变差，其抗压强度甚至会比同配比的普通混凝土有所下降。
普通混凝土力学性能试验方法
普通混凝土力学性能试验方法 1 、试件的制作和养护方法 1.1成型前，应检查试模尺寸并符合有关规定要求；试模内表面应涂一薄层矿物油或其他不与混凝土发生反应的脱模剂。 1.2取样或试验室拌制的混凝土应在拌制后尽短的时间内成型，一般不宜超过15min。 1.3根据混凝土拌合物的稠度确定混凝土成型方法，坍落度不大于70mm的混凝土用振动振实；大于70mm的用捣棒人工捣实； 1.4取样或拌制好的混凝土拌合物应至少用铁锨再来回拌合三次； 1.4.1用振动台振实制作试件应按下述方法进行： a) 将混凝土拌合物一次装入试模，装料时应用抹刀沿各试模壁插捣，并使混凝土拌合物高出试模口； b) 试模应附着或固定在振动台上，振动时试模不得有任何跳动，振动应持续到表面出浆为止；不得过振； 1.4.2 用人工插捣制作试件应按下述方法进行： a) 混凝土拌合物应分两层装入模内，每层的装料厚度大致相等； b) 插捣应按螺旋方向从边缘向中心均匀进行。在插捣底层混凝土时，捣棒应达到试模底部；插捣上层时，捣棒应贯穿上层后插入下层20～30mm；插捣时捣棒应保持垂直，不得倾斜。然后应用抹刀沿试模内壁插拔数次； c) 每层插捣次数100mm试模不得少于12次，150mm试模不得少于25次； d) 插捣后应用橡皮锤轻轻敲击试模四周，直至插捣棒留下的空洞消失为止。 1.5试件成型后应立即用不透水的薄膜覆盖表面。 1.6 采用标准养护的试件，应在温度为20±5℃的环境中静置一昼夜至二昼夜，然后编号、拆模。拆模后应立即放入温度为20±2℃，相对湿度为95％以上的标准养护室中养护。标准养护室内的试件应放在支架上，彼此间隔10～20mm，试件表面应保持潮湿，并不得被水直接冲淋。 2 、立方体抗压强度试验 2.1 试件从养护地点取出后，将试件擦试干净，测量尺寸，并检查外观。试件尺寸测量精确至1mm，并据此计算试件的承压面积。 2.2 将试件安放在试验机的下压板上，试件的承压面与成型时的顶面
钢纤维混凝土配合比设计及质量控制
钢纤维混凝土配合比设计及质量控制 [摘要]钢纤维混凝土克服了普通混凝土抗拉强度低、极限延伸率小、脆性等缺点,具有优良的抗拉、抗弯、抗剪、阻裂、耐疲劳、高韧性等性能,通过在桥面铺装中的应用，总结了钢纤维混凝土施工方法，技术要求及有关注意事项，为钢纤维混凝土的推广应用提供了经验。 [关健词]钢纤维配合比设计质量控制 钢纤维混凝土是以水泥净浆、砂浆或混凝土为基体，以金属纤维增强材料组成的水泥基复合材料。它是将短而细的，具有高抗拉强度、高极限延伸率、高抗碱性等良好性能的金属纤维均匀分散在混凝土基体中形成的一种新型建筑材料。 桥面铺装层作为桥梁的非主体结构，通常被设计和施工所忽视，长期车辆荷载的作用，是造成桥面开裂、损坏的主要原因，从而影响桥梁的使用质量，降低使用寿命，在桥面铺装层使用钢纤维混凝土将会有效地解决桥面使用过程中容易出现的质量问题。
一、钢纤维混凝土配合比设计的要求 钢纤维混凝土配合比设计的目的是将组成材料，即钢纤维、水泥、水、粗细集料及外掺剂合理配合，使配制的钢纤维混凝土能够最大限度的满足施工和工程使用要求。 (1)满足公路桥梁抗压强度和抗折强度要求，提高桥面的耐久性能； (2)使配制的钢纤维混凝土有较好的和易性，方便和满足施工要求； (3)充分发挥钢纤维混凝土的特点，合理确定钢纤维及水泥用量，最大限度地降低工程成本。 二、原材料质量要求
钢纤维：表面应洁净无锈无油，无粘结成团现象，保证钢纤维与混凝土的粘结强度，尺寸和抗拉强度符合技术要求；单根钢纤维丝的最低抗拉强度800N/㎜ 2，掺加量不超过70㎏/M 3。 水泥：采用32.5级或42.5级普通硅酸盐水泥。 碎石：应采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、表面粗糙，近立方体颗粒的碎石。 细集料：宜采用天然中粗砂或机制砂。细集料的洁净程度，天然砂以小于0.075㎜含量的百分比表示，机制砂以砂当量或亚甲蓝值表示，其质量必须满足规范的要求。 水：无污染的自然水或自来水。 外加剂：宜选用优质减水剂，对抗冻性有明确要求的钢纤维混凝土宜选用引气型减水剂。 三、钢纤维混凝土配合比设计步骤
普通混凝土的组成及性能
模块5 普通混凝土的组成及性能 一、教学要求 1.知识要求 （1）混凝土的含义、分类； （2）混凝土组成材料的作用； （3）水泥强度等级的选择； （4）粗、细集料的含义和种类； （5）集料粗细程度和颗粒级配的含义和表示方法； （6）针、片状颗粒对混凝土质量的影响； （7）粗集料强度的表示方法； （8）混凝土拌合用水的基本要求； （9）混凝土外加剂的含义和分类，减水剂的含义、作用机理和常用品种，早强剂的含义和种类，泵送剂的含义和特点； （10）普通混凝土的和易性（流动性、黏聚性、保水性）的含义、测定方法和影响因素，恒定用水量法则的含义； （11）混凝土抗压强度试验方法、强度等级和影响因素； （12）混凝土耐久性的含义和内容，碱-集料反应产生的条件与防止措施。 2.技能要求 （1）能根据筛分结果，正确评定细集料的粗细程度和颗粒级配； （2）能合理选择粗集料的最大粒径； （3）能对普通混凝土拌合物的坍落度进行选择和调整； （4）会混凝土非标试件强度值的换算，能正确运用混凝土强度公式，能采用合理措施提高混凝土的强度； （5）能合理采用提高混凝土耐久性的具体措施。 3.素质要求 （1）培养学生严谨科学的工作和学习态度； （2）培养学生的安全和团队意识。 二、重点难点 1.教学重点 （1）砂的筛分与细度模数； （2）普通混凝土的和易性、强度、耐久性等性质； （3）混凝土强度的影响因素 （4）减水剂的含义与应用。
2.教学难点 （1）集料级配； （2）砂的筛分试验与细度模数的计算和级配评定； （3）减水剂的作用机理。 三、教学设计 【参见：学习情境教学设计（模块5）】 四、教学评价 通过理论考试和校内实验操作、企业实践见习、在线学习记录、课堂学习状态等考查，采取学生讨论和教师评价相结合的方式对学生进行考核，重点评价学生对建筑材料基础知识的掌握情况和对建筑材料综合应用的相关技能。 五、教学内容 第1讲普通混凝土用的水泥和集料 混凝土，过去简称“砼”，是指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料。 普通混凝土是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料，与水（可选择添加剂和矿物掺合料）按一定比例配合，经搅拌、成型、养护而成的人造石材。 混凝土原料丰富、价格低廉、生产工艺简单、抗压强度高、耐久性能好、强度等级范围宽，在土木工程中广为使用。但也存在自重大、养护周期长、抗拉强度低、导热系数大、生产周期长、变形能力差、易出现裂缝等缺点。 ◆混凝土的分类： 按胶结材料分：水泥混凝土、沥青混凝土、石膏混凝土、聚合物混凝土等。 按体积密度分：重混凝土(ρ0＞2800kg/m3)、普通混凝土(ρ0=2000-2800kg/m3)、轻混凝土(ρ0＜1950kg/m3) 。 按强度等级分：普通混凝土(f c＜60MPa)、高强混凝土(f c=60-100MPa)、超高强混凝土(f c ＞100MPa)。 按用途分：结构混凝土、水工混凝土、特种混凝土(耐热、耐酸、耐碱、防水、防辐射等)。 按施工方法分：预拌混凝土、泵送混凝土、碾压混凝土、喷射混凝土等。 ◆普通混凝土的基本组成材料是胶凝材料、粗集料(石子)、细集料(砂)和水。胶凝材料是混凝土中水泥和掺合料的总称。 砂、石在混凝土中起骨架作用，称为集料（骨料）。 胶凝材料和水形成灰浆，包裹在粗细集料表面并填充集料间的空隙。
C30聚丙烯纤维混凝土配合比
C30聚丙烯纤维混凝土配合比设计说明 一、设计依据：JTJ041-2000、JGJ55-2000、GB/T1596-2005 二、原材料： 1、水泥：赤峰远航水泥有限责任公司P.O42.5R 2、砂：白音青格勒砂场中砂 3、石：宇厦石料厂4.75-9.5mm:25% 9.5-19mm:50% 19-31.5mm:25% 4、水：饮用水 5、粉煤灰：蓝旗电厂 6、减水剂：天津雍阳 7、聚丙烯腈抗裂纤维：北京中创同盛科技有限公司 三、 1、使用部位：墩.台身及台帽 2、设计坍落度：90-110mm 四、配合比设计： 1、确定配制强度：fcu,o=fcu,k+1.645σ=30+1.645*5=38.2MPa 2、计算水灰比（W/C）： 水泥强度：fce = 42.5*1.00= 42.5MPa W/C =(Aa.fce)/(fcu,o+Aa.Ab.fce)=(0.46*42.5)/(38.2+0.46*0.07*42.5)=0.49按耐久性校正水灰比，查JTJ55-2000表 4.0.4允许最大水灰比 0.50,取水灰比为0.47； 3、选定单位用水量（m wO): 根据二.3，三.2和JGJ55-2000表4.0.1-2选定用水量229kg/m3加0.6%高效减水剂（减水率20%），则加过减水剂之后用水量为185 kg/m3 4、计算单位水泥用量(m C o): m C o = m w o/(w/c) = 185/0.47=394kg/m3 按耐久性校正单位水泥用量查JGJ55-2000表4.0.4允许最小水泥用量300kg/m3采用计算用量394kg/m3; 根据上级文件要求，并依据《用
钢纤维混凝土与普通混凝土的力学性能对比分析研究
钢纤维混凝土与普通混凝土的力学性能对比分析研究 xxx 摘要：混凝土作为建筑材料现如今得到了充分广泛的应用，但普通混凝土的力学性能却存在着些许的不足。本文主要介绍纤维增强混凝土的发展及种类，重点就钢纤维混凝土与普通混凝土的力学性能做对比分析研究。 关键词：纤维增强混凝土；钢纤维混凝土；普通混凝土；力学性能 引言 随着混凝土强度的提高，对混凝土结构的安全性要求也更加突出了，然而，就混凝土结构而言，一直受物理性与化学性两大病害困扰，这两大病害是造成混凝土结构工程灾害的主要原因。而裂缝则是混凝土工程所有病害中最主要的因素，它大约占了70%的比例。此外，由于普通混凝土的抗拉强度一般都很低，拉应变与弯曲应变也很小，因此，普通混凝土结构中脆性破坏经常发生。为了改善普通混凝土的物理力学性能，人们一直在寻找各种方法和技术，钢纤维混凝土（SFRC）因此应运而生。 1 纤维增强混凝土的发展 自1824年英国工匠约瑟夫·阿斯普丁发明波特兰水泥后，水泥混凝土得到迅速发展，经过近190多年的研究和应用，混凝土已成为当今主要的一种优良建筑材料。但是，水泥混凝土仍然存在着一个突出的缺陷，即：它的抗压强度虽然比较高，但其抗拉强度、抗弯强度、抗裂强度、抗冲击韧性、抗爆等性能却比较差。纤维混凝土就是人们考虑如何改善混凝土的脆性，提高其抗拉、抗弯、抗冲击和抗爆等力学性能的基础上发展起来的，它具有普通混凝土所没有的许多优良性能。 纤维混凝土的发展始于20世纪初，其中以钢纤维混凝土研究的时间最早、应用得最广泛。早在1910年，美国的H.F.Porter就发表了关于短钢纤维增强混凝土的第一篇论文。纤维混凝土真正进入应用于工程的研究，是在20世纪60年代初期。1963年，美国的J.P.Romualdi等发表了钢纤维约束混凝土裂缝发展机理的研究报告，首次提出了纤维的阻裂机理，才使这种复合材料的发展有实质性的突破，尤其钢纤维混凝土的研究和应用受到高度重视。20世纪70年代后，不仅钢纤维混凝土的研究发展很快，而且碳、玻璃、石棉等高弹纤维混凝土，尼龙、聚丙烯、植物等低弹性 收稿日期：2015-03-07 作者简介：xxx，（学号）xxxxxxxxx 纤维混凝土的研制也引起了各国的关注。增强理论的广度和深度以及研究应用都取得了令人鼓舞的成果。 目前，对于混凝土中均匀而任意分布的短纤维对混凝土的增强机理存在着两种不同的理论解释。其一，为美国的J.P.Romualdi提出的“纤维间距机理”；其二，为英国的Swamy Mamgat等提出的“复合材料机理”。 纤维增强混凝土（FRC: Fiber Reinforced Concrete）是以水泥浆、砂浆或混凝土为基体，以非连续的短纤维或连续的长纤维作增强材所组成的水泥基复合材料的总称，通常简称为“纤维混凝土”。研究表明，在混凝土中掺入纤维能够提高混凝土的抗拉强度，抑制混凝土的早期塑性开裂，有效控制裂缝的扩展，对混凝土的抗渗，防水及抗冻等耐久性也有很好的促进作用。 同时，纤维的掺入也是改善混凝土中的薄弱相，降低其脆性，提高混凝土韧性的有效途径。 2 纤维增强混凝土的分类 现今，应于纤混凝土或纤维砂浆的纤维有很多种，按其来源或生产方法可分成三大类： (1)天然纤维：植物类（如：棉花、剑麻），矿物 类（如：石棉、矿棉）。 玄武岩纤维（Basalt Fiber简称BF）是一种新型无机纤维材料，是用火山爆发形成的一种玻璃态的玄武岩矿石，经高温熔融后快速拉制而成的纤维，与普通混凝土相比，其受拉强度高0.5倍～1倍，延伸率高3倍～5倍，与有机聚丙烯纤维相比，玄武岩纤维的化学稳定性、热稳定性、弹性模量和抗拉强度都具有明显的优点。 碳纤维（Carbon Fiber简称CF）在水泥浆的强碱性环境中稳定性好，无毒无害，无石棉纤维的致癌结构，性能优于玻璃纤维、钢纤维，而且比其他纤维对水的湿润性大，与混凝土的粘结紧密，因而增强效果最好。近年的研究还表明，碳纤维的掺入不仅可显著提高混凝土的强度和韧性，而且其电学性能也有了明显改善，具备本征自感应、自调节功能，它可以作为传感器并以电信号输出的形式，反映自身受力状况和 1
钢筋和混凝土的力学性能
钢筋和混凝土的力学性能 问答题参考答案 1．软钢和硬钢的区别是什么？应力一应变曲线有什么不同？设计时分别采用什么值作为依据？ 答：有物理屈服点的钢筋，称为软钢，如热轧钢筋和冷拉钢筋；无物理屈服点的钢筋，称为硬钢，如钢丝、钢绞线及热处理钢筋。 软钢的应力应变曲线如图2-1所示，曲线可分为四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和破坏阶段。 有明显流幅的钢筋有两个强度指标：一是屈服强度，这是钢筋混凝土构件设计时钢筋强度取值的依据，因为钢筋屈服后产生了较大的塑性变形，这将使构件变形和裂缝宽度大大增 f作为钢筋的强度极限。另一个强度指标是加以致无法使用，所以在设计中采用屈服强度 y f，一般用作钢筋的实际破坏强度。 钢筋极限强度 u 图2-1 软钢应力应变曲线 硬钢拉伸时的典型应力应变曲线如图2-2。钢筋应力达到比例极限点之前，应力应变按直线变化，钢筋具有明显的弹性性质，超过比例极限点以后，钢筋表现出越来越明显的塑性性质，但应力应变均持续增长，应力应变曲线上没有明显的屈服点。到达极限抗拉强度b 点后，同样由于钢筋的颈缩现象出现下降段，至钢筋被拉断。 设计中极限抗拉强度不能作为钢筋强度取值的依据，一般取残余应变为0.2%所对应的应力σ0.2作为无明显流幅钢筋的强度限值，通常称为条件屈服强度。对于高强钢丝，条件屈服强度相当于极限抗拉强度0.85倍。对于热处理钢筋，则为0.9倍。为了简化运算，《混凝土结构设计规范》统一取σ0.2=0.85σb，其中σb为无明显流幅钢筋的极限抗拉强度。
图2-2硬钢拉伸试验的应力应变曲线 2． 我国用于钢筋混凝土结构的钢筋有几种？我国热轧钢筋的强度分为几个等级？ 答：目前我国用于钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构的钢筋主要品种有钢筋、钢丝和钢绞线。根据轧制和加工工艺，钢筋可分为热轧钢筋、热处理钢筋和冷加工钢筋。 HPB235（Q235，符号Φ，Ⅰ级）、热轧带肋钢筋HRB335（20MnSi ，符号，Ⅱ级）、热轧带肋钢筋HRB400（20MnSiV 、20MnSiNb 、20MnTi ，符号，Ⅲ级）、余热处理钢筋RRB400（K 20MnSi ，符号，Ⅲ级）。热轧钢筋主要用于钢筋混凝土结构中的钢筋和预应力混凝土结构中的非预应力普通钢筋。 3． 钢筋冷加工的目的是什么？冷加工方法有哪几种？简述冷拉方法？ 答：钢筋冷加工目的是为了提高钢筋的强度，以节约钢材。除冷拉钢筋仍具有明显的屈服点外，其余冷加工钢筋无屈服点或屈服台阶，冷加工钢筋的设计强度提高，而延性大幅度下降。 冷加工方法有冷拨、冷拉、冷轧、冷扭。 冷拉钢筋由热轧钢筋在常温下经机械拉伸而成，冷拉应力值应超过钢筋的屈服强度。钢筋经冷拉后，屈服强度提高，但塑性降低，这种现象称为冷拉强化。冷拉后，经过一段时间钢筋的屈服点比原来的屈服点有所提高，这种现象称为时效硬化。时效硬化和温度有很大关系，温度过高（450℃以上）强度反而有所降低而塑性性能却有所增加，温度超过700℃，钢材会恢复到冷拉前的力学性能，不会发生时效硬化。为了避免冷拉钢筋在焊接时高温软化，要先焊好后再进行冷拉。钢筋经过冷拉和时效硬化以后，能提高屈服强度、节约钢材，但冷拉后钢筋的塑性（伸长率）有所降低。为了保证钢筋在强度提高的同时又具有一定的塑性，冷拉时应同时控制应力和控制应变。 4． 什么是钢筋的均匀伸长率？均匀伸长率反映了钢筋的什么性质？ 答：均匀伸长率δgt 为非颈缩断口区域标距的残余应变与恢复的弹性应变组成。 s b gt E l l l 000'σδ+-= 0l ——不包含颈缩区拉伸前的测量标距；'l ——拉伸断裂后不包含颈缩区的测量标距；0b σ——实测钢筋拉断强度；s E ——钢筋弹性模量。 均匀伸长率δgt 比延伸率更真实反映了钢筋在拉断前的平均（非局部区域）伸长率，客观反映钢筋的变形能力，是比较科学的指标。 5． 什么是钢筋的包兴格效应？ 答：钢筋混凝土结构或构件在反复荷载作用下，钢筋的力学性能与单向受拉或受压时的力学性能不同。1887年德国人包兴格对钢材进行拉压试验时发现的，所以将这种当受拉（或受压）超过弹性极限而产生塑性变形后，其反向受压（或受拉）的弹性极限将显著降低的软化现象，称为包兴格效应。 6． 在钢筋混凝土结构中，宜采用哪些钢筋？ 答：钢筋混凝土结构及预应力混凝土结构的钢筋，应按下列规定采用：（1）普通钢筋宜采用HRB400级和HRB335级钢筋,也可采用HPB235级和RRB400级钢筋；（2）预应力钢筋宜采用预应力钢绞线、钢丝，也可采用热处理钢筋。 7． 试述钢筋混凝土结构对钢筋的性能有哪些要求。 答：（1）对钢筋强度方面的要求 普通钢筋是钢筋混凝土结构中和预应力混凝土结构中的非预应力钢筋，主要是
C50钢纤维混凝土配合比设计说明
C50钢纤维砼配合比设计说明书 一、 设计目的： 该配合比适用于k75+500-k94+900段桥梁伸缩缝等的施工。 二、 设计说明： 1、 设计依据 ① 《公路工程国内招标文件范本》 ② 《普通混凝土配合比设计规程》 ③ 《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》 ④ 《普通混凝土力学性能试验方法标准》 ⑤ 《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》 GB/T 50082 ⑥ 《公路工程水泥及混凝土试验规程》 ⑦ 《公路工程岩石试验规程》 ⑧ 《公路工程集料试验规程》 ⑨ 《通用硅酸盐水泥》 ⑩ 《公路桥涵施工技术规范》 (11) 《建设用卵石、碎石》 (12) 《混凝土外加剂》 (13) 《钢纤维混凝土》 2、 配合比设计公式选用 根据《公路桥涵施工技术规范》 砼试配强度R 下式确定: JGJ 55-2011 GB/T 50080 GB/T 50081 JTGE30-2005 JTGE41-2005 JTGE42-2005 GB175-2007 JTG/T F50----2011 GB/T 14685-2011 GB8076-2008 JG/T 472-2015 JTG/T F50— 2011
Feu, o二f eu, k+1.645 a 其中值按下表选用: 三、C50砼配合比计算 1、原材料： ①水泥：柳州鱼峰水泥厂P .0 52.5普通硅酸盐水泥。 ②砂：贝江砂场河砂，细度模数2.72,表观相对密度2.654g/cm3。 ③碎石：神龙石场5?20mm,表观相对密度2.678g/cm3。采用 4.75-9.5mm碎石和9.5-19mm碎石按照30:70的比例进行掺配。 ④钢纤维：河北衡水鑫归机械加工厂，按照设计图纸每方掺量为60Kg ⑤水：饮用水 ⑥外加剂：郑州市邦基建材有限公司BJ聚羧酸高效减水剂，减水率为28%，掺量为1.0%。 ⑦设计坍落度：130?170mm 2、试配强度： f eu, o=f cu,k+1.645 （T =50+1.645 8=59.9 Mpa 3、水泥强度：（富余系数取1.0） f ee=52. 5Mpa 4、确定水灰比：
钢纤维增强混凝土力学性能研究.
第33巷第30期 200 7年l 0月 山 西 建筑SHANXI ARaml硎RE vd.33No 30Oct.2007 ?185? 空章编号:1009-6825(200730-0185-02 钢纤维增强混凝土力学性能研究 申淑荣徐锡权 摘要:通过对钢纤维增强混凝土力学性能的试验研究,分析了钢纤维混凝土的力学性能与钢纤维体积率、层厚的变化关系.为合理确定钢纤维混凝土中钢纤维曲掺量提供科学的依据。关键词:钢纤维增强混凝土.体积率,层厚,韧性j 中图分类号:TU528.572 . 文献标识码:A 随着社会的进步,科学技术的发展及社会对工程建筑要求的不断变化,社会对大跨度结构和高层建筑的需求量日益增加,对混凝土的性能要求越来越高。基于此,借
鉴民间早有的在土坯里掺人稻草、麻绳等经验,提出用纤维来改善混凝土性能的方法。20世纪初,国际混凝土界为提高混凝土的承载力,提出了钢纤维增强混凝土概念,即在水泥混凝土中掭加钢纤维。事实证明。钢纤维对混凝土强度的提高有显著作用,钢纤维增强混凝土也因此在工程中被广泛应用。该研究在分析现有钢纤维混凝土基本理论的基础上提出钢纤维棍凝土的配合比并依此配合比浇筑构件,检验不同掺量钢纤维混凝土的弯拉性能,研究钢纤维混凝土的强度与韧性同钢纤维掺量、层厚的关系。为现场施工提供指导。. 1试件制备与试验方法.,,、。 1.1原材料 1水泥:采用山东青岛柳园公司生产的强度等级为42.5号的普通硅酸盐水泥。2石子:普通碎石,最大直径20ⅡIm 3砂子;普通中砂,细度模数^t=2.77。4钢纤维:异形钢纤维,长45mill,长径比为58。 . 。 1.2试件尺寸规格、配合比及代号, ’‘ 1试件尺寸规格:100tuna×100 I蛐×400 rra'n。- ,2配合比:水灰比为0.6,水泥用量为300kg艋.砂率为 40%,基体混凝土等级为C30。。。-
普通混凝土力学性能试验方法标准
普通混凝土力学性能试验方法 2004-5-23 15:57:28 admin 普通混凝土力学性能试验方法GBJ81―85 主编部门：城乡建设环境保护部批准部门：中华人民国计划委员会施行日期：1986 年7 月1 日关于发布《普通混凝土拌合物性能试验方法》等三本标准的通知计标〔1985〕1889 号根据原建委（78）建发设字第562 号通知的要求，由城乡建设部中国建筑科学研究院会同有关单位共同编制的《普通混凝土拌合物性能试验方法》等三本标准，已经有关部门会审。现批准《普通混凝土拌合物性能试验方法》GBJ80 －85、《普通混凝土力学性能试验方法》GBJ81－85 和《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》GBJ82―85 等三本标准为标准，自一九八六年七月一日起施行。该三本标准由城乡建设部管理，其具体解释等工作由中国建筑科学研究院负责。出版发行由我委基本建设标准定额研究所负责组织。
计划委员会一九八五年十一月二十五日编制说明本标准是根据原建委（78）建发设字第562 号通知的要求，由中国建筑科学研究院会同各有关单位共同编制而成的。在编制过程中，作了大量的调查研究和试验论证工作，收集并参考了国际标准和其它国外有关的规标准，经过反复讨论修改而成的。在编制过程中曾多次征求全国各有关单位的意见，最后才会同有关部门审查定稿。本标准为普通混凝土基本性能中有关力学性能的试验方法。容包括立方体抗压强度、轴心抗压强度、静力受压弹性模量、劈裂抗拉强度以及抗折强度等五个方法。由于普通混凝土力学性能试验涉及围较广，本身又将随着仪器设备的改进和测试技术的提高而不断发展，故希望各单位在执行本标准过程中，注意积累资料、总结经验。如发现有需要修改补充之处，请将意见和有关资料寄中国建筑科学研究院混凝土研究所，以便今后修改时参考。城乡建设环境保护部一九八五年七月第一章总则第1.0.1 条为了在确定混凝土设计特征值、检验或控制现浇混凝土工程或预制构件的质量时，有一个统一的混凝土力学性能试验方法，特制订本标准。第1.0.2 条本标准适用于工业与民用建筑和一般构筑物中所用普通混凝土的基本性能试验。
钢纤维混凝土在道路面层施工中的应用
钢纤维混凝土在道路面层施工中的应用 发表时间：2016-11-15T16:53:32.417Z 来源：《低碳地产》2016年8月第16期作者：常春燕[导读] 钢纤维混凝土是一种将钢纤维掺入普通水泥混凝土中的新型复合材料。 身份证号：13070519740217XXXX 河北省张家口市宣化区 075100 【摘要】钢纤维混凝土是一种将钢纤维掺入普通水泥混凝土中的新型复合材料。普通混凝土路面具有抗冲击性能力差、易产生裂缝并不断发展等缺陷。钢纤维混凝土是在混凝土中掺入钢纤维以改善混凝土性能，有效提高了混凝土的耐久性、抗拉强度、抗弯强度以及抗裂性能等。鉴于此，文章结合钢纤维混凝土的基本力学性能分析，主要针对钢纤维混凝土在道路面层施工中的应用要点进行了分析，以供 参考。 【关键词】钢纤维混凝土；道路面层施工；应用要点 1 导言 近年来，伴随着经济的快速发展，人们的生活水平有了很大的提高，汽车作为一种便利的交通工具，开始进入普通百姓的生活，也使得公路所要承担的交通压力越来越大，人们对于路面的施工质量和使用寿命提出了更加严格的要求。考虑到传统路面采用的是水泥混凝土或者沥青混凝土，使用年限相对较短，甚至实际使用寿命可能仅仅达到设计寿命的一半，影响了公路行业的可持续发展。在这种情况下，钢纤维混凝土路面施工技术得到了普及和应用，在提升路面整体性能方面发挥着积极的作用，得到了公路施工企业的重视。 2 钢纤维混凝土的基本力学性能 2.1抗压强度 在抗压强度方面，钢纤维并不能很好的增加混凝土基体的抗压强度。钢纤维的加入只是略微提高了混凝土的抗压强度，提高幅度并不是很大，在10%左右。石料的最大粒径对钢纤维的长度在一定程度上起着决定性的作用，石料粒径过大或者钢纤维较短会造成钢纤维在混凝土中分布不均，使钢纤维在混凝土中局部结团，间接形成薄弱截面，影响了钢纤维与混凝土基体的粘结性能，反而使钢纤维混凝土的抗压强度有所下降。 2.2耐腐蚀性强 混合杂乱分布在钢纤维混凝土内部的钢纤维只要不让其与空气接触，一般不会发生锈蚀。实验表明，钢纤维在空气、污水、海水中都不容易被锈蚀。当把钢纤维放在海水和污水中5年后，其表面锈蚀程度小于5mm，在钢纤维混凝土表面或者是裂缝处的钢纤维受腐蚀的可能性较大。所以，建筑物会因钢纤维混凝土的耐腐蚀性而延长使用寿命，从而节省资源、能源。钢纤维的耐冻融性、耐热性和抗气蚀性都比较好，物理性能也得到了很大的提高。当在混凝土中掺入1.5%的钢纤维时，即使是对其进行高达150次的冻融操作，抗折和抗压强度也才下降20%。掺有钢纤维的耐火混凝土的抗热性也是极佳的，在极度高温下不会太过膨胀而断裂。所以，钢纤维混凝土的耐腐蚀性要比普通混凝土的抗腐蚀性更为优越。 2.3抗拉强度 在抗拉强度方面，钢纤维的加入对混凝土劈拉强度还是有很明显的加强的。试验表明，钢纤维混凝土的劈裂抗拉强度比普通混凝土要高，且钢纤维掺量提高，劈拉强度也会相应提高，当混凝土中钢纤维掺量在1%～2%时，相应混凝土的28d劈拉强度增加40%～80%，但混凝土的早期劈拉强度与是否加入钢纤维的关系并不大。 2.4抗冲击性能 钢纤维的加入在很大程度上提高了混凝土的抗冲击性能，且在一定掺量范围内，抗冲击性能和钢纤维掺量是成正相关的。钢纤维混凝土具有良好的塑性变形能力，大大改善了普通混凝土性脆的缺陷，即使在冲击裂缝形成以后，钢纤维也能够延缓裂缝的延伸和扩大。在动荷载作用下，抗松散破碎的能力使钢纤维混凝土的耐久性大幅提升，这种情况下的混凝土虽然开裂，但不会立即破碎，基于这种能力钢纤维混凝土特别适用于一些铺面工程中，如:公路路面、桥面铺装、机场跑道等。 3 钢纤维混凝土在道路面层施工中的应用要点 3.1混凝土和钢纤维配合比的科学选择 在钢纤维和混凝土配合比方面，主要的参考依据是路面的厚度、抗弯强度的设计以及钢纤维混凝土的抗折强度设计，在实践使用中主要采用以下公式进行计算：钢纤维和混凝土的配合比=素混凝土的抗折强度值×（1+钢纤维的强度系数×钢纤维的体积率×钢纤维的长度比）。从上述公式可以看出，钢纤维混凝土配合比和素混凝土的水灰配合比以及钢纤维的使用率、相关的浇筑范围以及钢纤维的强度紧密相连，其比例应该通过相关的强度和性能进行确定。 3.2模板的选择 模板应具有一定的强度、稳定性和刚度，允许振动梁在其上面行走振动而不发生变形、倾覆现象。我们选取了钢模板，外侧支护采用圆钢三脚架，模板隔离层采用聚乙烯薄膜，这样既可以方便拆模，又防止混凝土混合料从纵向传力杆孔洞处流出。 3.3钢纤维的投放和搅拌环节 在钢纤维的投放和生产过程中，采用先湿后干的分散式投放方式，防止出现搅拌过程中出现结团现象。在投放过程中，钢纤维应该采用细骨料定量的方式进行搅拌工作，通过分散式振捣的方式将钢纤维混入到混凝土之中。在钢纤维混凝土搅拌的过程中，一般按照先投放砂石再投放钢纤维，在搅拌均匀之后，再进行碎石和水泥的投放工作，通过这样的分级投放工作实现每一个环节的均匀搅拌，防止出现搅拌不均匀的情况。此外，对于搅拌机的选择也具有一定的要求，为了实现最佳的搅拌效果，需要采用双锥反转的方式进行搅拌，以确保最终的搅拌效果。 3.4路面铺筑 钢纤维混凝土路面的铺筑，应符合设计图纸的要求，满足JTGD40－2011《公路水泥混凝土路面设计规范》的要求。对拌和钢纤维混凝土路面进行摊铺时，不仅需要满足相关设备在普通混凝土路面施工中的各类规范，还必须充分考虑一些其他因素:在施工中，使用的机械布料以及摊铺方式必须能够确保钢纤维的均匀分布，保证结构的连续性，在对一块面板进行浇筑与摊铺时，应该避免出现中断的情况；应该通过试铺对布料松铺高度进行确定，而当拌和物的塌落度相同时，相比于普通混凝土路面，松铺高度应该高出10mm左右；拌和物与摊铺方式应该相适应，同时其工作性可以满足相应摊铺工艺下的振捣要求。