一种大变形混凝土

【摘 要】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。本文介绍一种大变形混凝土，该混凝土采用玻化微珠作为混凝土的骨料，利用玻化微珠在一定的压力下会破裂的特性给予混凝土一定的变形能力，同时利用钢纤维保持混凝土的骨架。该混凝土克服了混凝土抗变形能力差的缺点，增加了混凝土的应用范围。

【关键词】混凝土 玻化微珠 钢纤维

1 前言

混凝土通常讲的是指用水泥作胶凝材料，砂、石作集料，与水（或包含外加剂及掺合料）按一定比例配合，经搅拌而成的一种工程复合材料。作为一种普通建筑材料混凝土已经得到广泛应用，但混凝土的缺点之一是抵抗变形的能力较差，一般峰值极限压应变为0.3%左右，在某些方面限制的混凝土的应用范围。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。

2 原材料

2.1 水泥

水泥采用42.5R水泥，其物理指标见表1。

2.2 钢纤维

钢纤维采用波浪形剪切型钢纤维，其直径为0.3 mm，长径比为80～100，型号为600型。

2.3 玻化微珠

玻化微珠是一种酸性玻璃质溶岩矿物质，经过特种技术处理和生产工艺加工形成内部多孔p 表面玻化封闭，呈球状体细径颗粒。玻化微珠具有强度高，吸水率低，易和性好、使用寿命长等特点。本混凝土采用的玻化微珠的粒径为0.1～2mm，密度为80～120kg/m3。

2.4 减水剂

减水剂采用聚羧酸型高效减水剂，其物理性能见表2。

3混凝土配制及试验

3.1 混凝土试验

按照组分的不同，设计三组不同配比，具体配比见表3。根据配比将各组分拌合后，成型150mm×150mm×150mm的立方体试件。标准养护28后进行抗压强度试验，同时测定试件的应变。混凝土试件试验结果见表1。由表1可以看出，三组混凝土的屈服应变和破坏应变都超过了30%，远远超过了常规混凝土的极限压应变。另外，三组混凝土试件屈服后，都有一个稳压变形过程，在此过程中抗力变化不大，只发生形变。最后抗力不断增加，直至试件发生破坏。另外从试验结果可以看出，随着水泥量的增加，试件屈服强度和破坏强度都在增加；随着玻化微珠掺量的增加，试件的屈服应变在增加。

3.2试验结果分析

由于采用玻化微珠作为混凝土的骨料，玻化微珠在一定的压力下会发生破裂，从而给予混凝土试件一定的变形能力，同时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。利用钢纤维保持混凝土的骨架，使混凝土在变形过程中保持一定的抗力。

4应用实例

大变形混凝土的一个典型的应用领域是在在大变形地下围岩支护结构中。例如先在隧洞水平方向和正负45度方向各设置大变形混凝土填充带，然后在喷射钢纤维混凝土。在后期围岩发生大的变形时，围岩推动喷射混凝土发生移动，从而使混凝土填充带发生变形，由于大变形混凝土的特性，发生大的变形后还保持一定的抗力。围岩发生变形后，应力得以释放，支护结构受到的围压减少，结构抗力和围压达到平衡，保证了围岩的稳定。

5 结语

大变形混凝土作为一种新型混凝土，其利用玻化微珠在一定的压力下会破裂的特性给予混凝土一定的变形能力，同时利用钢纤维能够有效地阻碍混凝土内部微裂缝的扩展的特性保持混凝土的骨架。由于该克服了混凝土抗变形能力差的缺点，从而增加了混凝土的应用范围。

参考文献：

[1] 《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000.

[2] 《钢纤维混凝土》JG/T 3064-1999.

[3] 《水工混凝土试验规程》DL/T5150-2001.

[4] Kalman Kovári， Flavio Chiaverio， Modular yielding support for tunnels in heavily swelling rock.