高强混凝土论文范文

高强混凝土论文篇1

关键词：聚丙烯；纤维混凝土；高温；力学性能

1 研究背景

合成纤维混凝土的研究及应用开始于20世纪60年代，在70年代得到了空前的发展。纤维对混凝土性能的提高，必须具备以下条件并且缺一不可：（1）分布均匀；（2）与混凝土的握裹性强；（3）材料本身抗腐蚀、抗碱集料反应强；（4）材质的抗拉强度好。通过以上条件来提高混凝土的抗碎、抗裂、抗折、抗冲击、抗渗水、抗疲劳等综合性能。在合成纤维中聚丙烯纤维的耐腐蚀性、强度、抗碱反应均优于其它纤维。

但是非常薄弱的一个特征是抗火性差，在火灾高温中爆裂的几率比普通混凝土大很多。因为混凝土的爆裂，使得钢筋外露在火灾中，而钢筋在火灾中很容易受热软化，导致承载能力急剧下降，导致构件、建筑物的危险程度大大提高。

因此在积极利用纤维混凝土甚至高强混凝土优点的同时，必须努力改善纤维混凝土的高温爆裂破坏性能。掌握高温后高性能混凝土力学性能和损伤规律，为全面地评价高温(火灾)后高性能混凝土结构性能变化和损伤程度提供理论依据，指导混凝土结构高温(火灾)后的合理而有效的加固修复，具有重要的理论意义和工程价值。

2 国外研究现状

国外对于聚丙烯纤维混凝土的研究，开始于20世纪60年代。纤维混凝土的研究应用与合成纤维技术的突破有非常重要的关联。九十年代以后，国外许多学者对聚丙烯纤维混凝土的抗弯性能、抗裂能力、弯剪性能、抗冲击性能分别作了研究。有关纤维混凝土的理论研究逐渐形成。

F．Hernandez-01ivares，G．Barluenga研究了表面粗糙的橡胶纤维在不同掺量下对高强混凝土高温爆裂性能的改善，发现橡胶的掺入有助于降低高强混凝土的高温爆裂的可能性，尽管抗压强度和韧性有所降低，但是降低量不大［1］。

Yer．Ottens(1975)、Waubke和Schneider(1973)、Zhukov(1976) 等对普通混凝土的研究表明：混凝土结构在火灾受热过程中可能发生毁坏性爆裂。对于脆性和密度更大、渗透性更低的一般高强高性能混凝土，爆裂更易产生，导致材料强度损失甚至构件坍塌，而且压应力越大，这种破坏越严重。

3 国内研究现状及成果

我国纤维混凝土的大规模应用是从钢纤维混凝土和玻璃纤维混凝土起步的。20世纪70年代纤维混凝土技术传入中国。20世纪90年代初，能够应用于纤维混凝土的有机纤维通过商业渠道流入我国，成为纤维混凝土在我国大量应用的契机。1998年6月26日，建设部科技发展促进中心(站)印发了《美国杜拉纤维技术研讨会纪要》，并由此推开了纤维混凝土在我国应用的崭新局面。

为了更加深入了解聚丙烯纤维对纤维混凝土高温性能的改变，国内相关专家针对聚丙烯纤维混凝土的高温性能做了大量的实验，得到了聚丙烯纤维混凝土高温下力学性能的许多重要结论。例如：

林志威的研究认为高性能混凝土具有低渗透性，在火灾高温下不可避免地发生爆炸。试验设计了144个掺有不同聚丙烯纤维(PPF)掺量的高性能混凝土立方体试块，在经历了20～800℃的温度后，研究高性能混凝土在高温后的物理、力学性能变化规律。最后分析了聚丙烯纤维影响混凝土高温后性能的机理［2］。

肖健庄设计了79块掺有聚丙烯纤维的C50，C80和C100高性能混凝土立方体试块。在经历了20～900℃的温度后，得出了外掺聚丙烯纤维高性能混凝土高温后的质量损失率和残余抗压强度，以及未发现高温爆裂的结论。分别针对试块尺寸、强度等级和经历温度等因素，研究了聚丙烯纤维高性能混凝土的高温抗压性能，通过统计回归分析，得出了可供工程设计和事故鉴定用的抗高温设计曲线［3］。

徐晓勇通过对聚丙烯纤维高强混凝土高温后力学性能的试验研究，探讨了聚丙烯纤维高强混凝土的抗压强度、抗拉强度和抗折强度在不同温度下的变化规律，并与高强混凝土火灾后性能变化规律进行比较，分析了聚丙烯纤维改善高强混凝土高温爆裂现象的机理，还阐述了聚丙烯纤维对高强混凝土受高温作用后力学性能的影响机理［4］。

朱江等人经过高温试验，发现聚丙烯纤维的加入能有效地改善高强混凝土和橡胶粉高强混凝土的高温抗爆裂性能，聚丙烯纤维与适量的橡胶粉混杂有利于提高橡胶粉高强混凝土的剩余抗压强度。

同时，他们通过实验比较，发现聚丙烯纤维与橡胶粉混杂的高强混凝土，其工作性能优于单一的聚丙烯纤维高强混凝土。通过对高温后试件爆裂表观形态的比较，发现聚丙烯纤维与橡胶粉混杂的高强混凝土与单一的聚丙烯纤维高强混凝土抗爆裂效果相近，但前者有更好的经济效益和环保作用。通过试件高温前后的立方体抗压强度试验，得到高温前后试件的抗压强度值，并通过剩余强度率比较了单掺聚丙烯纤维、单掺橡胶粉和二者混杂的试件高温后抗压强变化值，总结出800℃高温后聚丙烯纤维与再生橡胶混杂后的抗压强度剩余率高于橡胶粉高强混凝土。

4 结语

本文通过对国内当前不同掺量下的聚丙烯纤维混凝土在高温条件下的力学性质的研究成果进行简要探讨，主要有以下结论：

1 聚丙烯纤维混凝土增强高温抗压性能的原理为：在较高温度下，聚丙烯纤维熔融后，形成新的通道释放蒸汽压，避免了抗压强度过分损失甚至爆裂［1］。纤维混凝土的抗压强度随着聚丙烯纤维掺量的改变有稍微的变动，但影响不大。

2 聚丙烯纤维对混凝土劈拉性能的影响实质上是高温熔化后所留空洞的问题。一方面，与外界连通的孔洞为蒸汽压的释放提供通道，降低了热损伤，防止了高温爆裂，并有效改善了聚丙烯纤维混凝土的高温中劈拉性能；另一方面，孔洞的存在使混凝土基体内部缺陷增多，降低了聚丙烯纤维混凝土的高温中劈拉性能。 基于以上两种相反的作用效果，聚丙烯纤维掺量在适当范围内，融化产生的孔洞较少，引起的内部缺陷也较少，产生的不利作用小于释放蒸汽压产生的有利作用，从而对聚丙烯纤维混凝土高温中劈拉性能有所改善。纤维混凝土的劈拉性能随着聚丙烯纤维掺量的增加会先提高然后再降低，但仍然比普通混凝土的劈拉强度有所提高。

3 聚丙烯纤维对混凝土的高温后抗折性能的影响与聚丙烯纤维的掺量有关，随着聚丙烯纤维掺量的逐渐提高，聚丙烯纤维混凝土的抗折强度也不断提高。（作者单位：郑州大学 水利与环境学院）

参考文献：

［1］ F．Herna’ndez—Olivares,G．Barluenga．Fire performance ofrecycled rubber—filled high—strength concrete.Cement andConcrete Research 34(2004)109—117;

［2］ 林志威.不同PPF掺量的高性能混凝土高温后性能研究［J］.华中科技大学学报.2007,24(2)：1-2;

［3］ 肖健庄.掺聚丙烯纤维高性能混凝土高温后的抗压性能［J］.建筑材料学报.2004,7(3);

［4］ 徐晓勇，聚丙烯纤维对改善高强混凝土高温作用后劣化性能的研究［J］.吉林建筑工程学院学报.2009;

高强混凝土论文篇2

关键词：钢纤维混凝土，研究，应用

 

1.钢纤维混凝土性能

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

1.1新拌钢纤维混凝土性能

钢纤维有一个像砂皮般粗糙的表面,使它与水泥浆体的黏结较为牢固,可减少塌边现象。论文大全。一般情况下,钢纤维混凝土坍落度值比相应的普通混凝土小20 mm,经摊铺机振动,即表现出与普通混凝土一样的黏聚性。

1.2硬化后钢纤维混凝土性能

(1)有研究表明[3]，钢纤维掺量为30~50 kg/m3时,钢纤维混凝土的弯拉强度比普通混凝土提高约15%~35%,且与钢纤维的掺量成正比。(2)抗冲击性冲击强度反映混凝土在冲击荷载作用下的抗裂性能。将重8 kg的钢球从25 cm高度自由落下冲击经标准养护28 d的标准试件,当试件裂缝大于0.3mm时,记录的冲击次数即为冲击强度。文献表明[3]，钢纤维混凝土抗冲击性能随钢纤维掺量增加而提高。钢纤维掺量为30~50 kg/m3时,与普通混凝土相比,其抗冲击性能可提高3~5倍。(3)抗干缩开裂性能试验在工地上进行,在养护28 d水泥稳定碎石基层上浇筑普通混凝土板和钢纤维掺量为50 kg/m3的混凝土板,用碘弧灯强光和风扇强风来加快试板失水,随时观察裂缝产生的时间。与普通混凝土相比[3],钢纤维混凝土裂缝产生时间迟,裂缝产生数量少。这表明钢纤维混凝土用于路面可以延长混凝土面板缩缝间距。(4)耐磨性耐磨性试验采用TNS-04水泥胶砂耐磨试验机。试验前将尺寸为15 cm×15 cm×7 cm的试件在60℃烘箱中烘至恒重,然后在水泥胶砂试验机上磨削50转,磨损面积为0.012 5 m2。计算试件单位面积磨损量,以此作为标准来描述混凝土耐磨性。在混凝土中掺钢纤维可显著提

高其耐磨性能。与普通混凝土相比,钢纤维混凝土耐磨性能提高了24.2%[3]。

2.钢纤维混凝土的应用

钢纤维混凝土在工程中的实际应用始于上世纪70年代,由美国Battele公司开发的熔抽钢纤维技术为钢纤维混凝土的应用提供了条件。此后在加拿大、英国、瑞典、日本等国家也迅速进行这方面的应用研究。我国是从上世纪70年代着手对钢纤维混凝土进行材料力学性能的实验研究，1989年颁布《钢纤维混凝土试验方法》(CECS13: 89),1992年颁布《钢纤维混凝土结构设计与施工规程》(CECS38:92), 2004年颁布《纤维混凝土结构技术规程》(CECS38: 2004)。目前纤维混凝土在结构工程、铺面工程、地下结构及其他特种结构工程等领域得到了比较广泛的应用。

在结构工程方面,那些对抗拉、抗剪、抗弯拉强度和抗裂、抗冲击、抗疲劳、抗震、抗爆等性能要求较高的工程部位,若采用钢纤维混凝土会得到较高的抗拉强度、断裂韧性和抗疲劳等性能。例如在梁柱节点中,已有实验证明钢纤维混凝土梁柱节点与普通混凝土梁柱节点相比,在强度、刚度、耗能能力和梁钢筋粘结锚固方面有较大的改善,采用钢纤维混凝土梁柱节点的框架与普通钢筋混凝土框架相比,结构的延性提高57%,耗能能力提高130%,循环次数提高15%,在框架梁柱节点采用钢纤维混凝土可替代部分箍筋,既改善了节点区的抗震性能,又解决了节点区钢筋过密、施工困难等问题。论文大全。

铺面工程包括公路路面、机场道面、桥面、工业地面及屋面等。因钢纤维混凝土有着优良的抗拉,抗弯、抗裂、抗疲劳、抗冲击、抗收缩、韧性好等一系列物理力学性能,因此,在铺面工程领域中得到较广泛应用。论文大全。文献[4]过恩施州318国道某路段的路面设计对比,采用素混凝土路面,路面板厚度为25cm；采用层布式混杂纤维混凝土路面,路面板厚度为仅为16 cm。

地下结构所用的钢纤维混凝土一般为钢纤维增强喷射混凝土,它具有诸多特点,强度高(抗拉、抗弯、抗剪)；抵抗冲击、爆炸和震动的性能高;韧性好；抗冻、耐热与耐疲劳性能好；抗裂性能强；即使构件已产生微小裂缝,也会因钢纤维继续抗拔而使韧性大为提高。

3.总结

钢纤维混凝土具有优异的特性,使其广泛应用于各个工程领域,但其本身存在的问题,也抑制了它的应用。(1)钢纤维造价普遍较高,国产的性能相对较低,难以大规模使用；(2)钢纤维混凝土的增强机理至今也还不是很清楚,现行的几种分析理论，如复合理论和纤维间距理论都并不完善。复合理论忽略了纤维复合带来的耦合效应,纤维间距理论忽略了纤维自身的耦合作用,都有应用局限性,需待进一步的研究和探讨。(3)目前对钢纤维混凝土的研究多集中在物理性能方面,对于化学性能方面(比如耐久性)的研究相对较少。(4) 钢纤维混凝土与普通混凝土相比,在相对较低的水泥用量情况下,钢纤维混凝土具有较高的抗折强度和耐磨性能、良好的抗冲击性能和抗裂性能,非常适合在重载交通路面工程和对耐久性要求严格的工程中应用。

参考文献

[1]时宗滨,齐巧男. 浅谈纤维混凝土的应用[J]. 黑龙江交通科技,2008(6).

[2]蒋应军，刘海鹏等.钢纤维混凝土性能与施工工艺研究.[J].混凝土,2008（8）.

[3]焦楚杰，孙伟等.中含量钢纤维高强混凝土施工工艺优选[J].建筑技术,2004(1).

[4] 海庆,朱继东等.层布式混杂纤维对混凝土抗弯性能的改善及其在路面设计中的应用[J].混凝土与水泥制品, 2003(4): 41-43.

 

高强混凝土论文篇3

[论文摘要]钢纤维混凝土是一种新型的复合建筑材料，其物理和力学性能优于普通混凝土，通过介绍钢纤维增强混凝土的基本理论，阐述钢纤维混凝土在多个领域工程中的应用。

钢纤维混凝土（SteelFiberReinforcedConcrete,简写为SFRC）是在普通混凝土中掺入适量短钢纤维而形成的可浇筑、可喷射成型的一种新型复合材料。它是近些年来发展起来的一种性能优良且应用广泛的复合材料。其中所掺的钢纤维是用钢质材料加工制成的短纤维，常用的有：切断型钢纤维、剪切型钢纤维、铣削型钢纤维、熔抽型钢纤维等。钢纤维在混凝土中主要是限制混凝土裂缝的扩展，从而使其抗拉、抗弯、抗剪强度较普通混凝土有显著提高，其抗冲击、抗疲劳、裂后韧性和耐久性有较大改善，使原本属于脆性材料的混凝土变成具有一定塑性性能的复合材料。

一、钢纤维增强混凝土的基本理论

（一）复合力学理论

复合力学理论是以连续纤维复合材料理论为基础，结合钢纤维在混凝土中的分布特点形成的。该理论是将复合材料视为以纤维为一相，基体为另一相的两相复合材料。

（二）纤维间距理论。纤维间距理论又称纤维阻裂理论，是1963年由J.P.Romualdi和J.B.Batson提出来的。该理论根据线弹性断裂力学理论解释纤维对裂缝发生和发展的约束作用，认为欲增强混凝土这种本身带内部缺陷的脆性材料的抗拉强度，必须尽可能地减少内部缺陷的尺寸，提高韧性，降低裂缝尖端的应力强度因子、减少裂缝尖端的应力集中作用，故在裂缝处用纤维连接，受拉时跨越裂缝的纤维将荷载传递给裂缝的上下表面，使裂缝处材料仍能继续承载，这样，因裂缝的出现孔边应力集中程度就缓和，随着桥接裂缝纤维数目的增多，纤维间距越小，缓和裂缝尖端应力集中程度越大，对裂缝尖端产生的反向应力场也越大，当纤维数量增加到密布于裂缝时，应力集中就会消失，进一步表明纤维的阻裂效应，即在复合材料结构形成和受力破坏的过程中，有效地提高了复合材料受力前后阻裂引发与扩展的能力，达到钢纤维对混凝土增强与增韧目的。

（三）界面应力传递的剪滞理论。钢纤维混凝土中钢纤维周围的水泥基体结构与自身结构是不相同的，即在钢纤维与基体之间存在着界面层。钢纤维混凝土的性能主要取决于混凝土基体性能、钢纤维含量以及它们之间的界面特性。假定界面是一层厚度可以忽略的薄层，但具有一定的力学性能。当荷载作用于钢纤维混凝土时，荷载一般先施加于低弹性的基体，然后通过纤维-基体的界面，把一部分荷载传递给高弹模的纤维，使纤维和基体共同承担荷载，从而起到增强的作用。

二、钢纤维混凝土的应用

钢纤维混凝土作为一种新型复合材料，以其优良的抗拉、抗弯、阻裂、耐冲击、耐疲劳、高韧性等物理力学性能，目前已被广泛应用于建筑工程、水利工程、公路桥梁工程、公路路面和机场道面工程、铁路公程、管道工程、内河航道工程、防暴工程和维修加固工程等各个专业领域。（一）水利工程

钢纤维混凝土在水利工程中的应用比较广泛，主要将其用于受高速水流作用以及受力比较复杂的部位，如溢洪道、泄水孔、有压疏水道、消力池、闸底板和水闸、船闸、渡槽、大坝防渗面板及护坡等。这些部位对混凝土材料自身的抗拉强度、抗剪强度以及抗裂性能的要求都比较高，也正发挥了钢纤维混凝土的自身优势。我国在实际工程中应用的有：三峡工程、小浪底水利枢纽工程、三门峡泄水排砂底孔等工程。以上工程都获得了较为满意的效果，并取得了较好的经济效益。

（二）建筑工程。钢纤维混凝土在建筑工程中的影响越来越广泛，一般应用于房屋建筑工程、预制桩工程、框架节点、屋面防水工程、地下防水工程等工程领域中。如抗震框架节点中使用钢纤维混凝土，能代替箍筋满足节点对强度、延性、耗能等方面的要求，而且还能提供类似于箍筋约束混凝土的作用，并解决节点区钢筋挤压使混凝土难于浇注的施工问题；钢纤维混凝土还具有良好的抗裂性，可使构件在标准荷载下处于弹性阶段而不裂，不出现应力的重分布；用钢纤维混凝土制成的自防水预应力屋面板，不仅提高了自防水预应力屋面板的抗裂性能，同时也减少了纵向预应力筋的配筋率，提高了结构的耐久性。钢纤维混凝土在建筑中的应用实例有：福州东方大厦、沈阳市急救中心站综合楼、江苏省丹阳市中医院、辽阳市食品公司办公楼等工程。

（三）道路和桥梁工程。钢纤维混凝在道路和桥梁工程方面，主要广泛应用于路面、桥梁、机场跑道等工程中，包括新建及修补工程。钢纤维混凝土较普通混凝土有较好的韧性，抗冲击、抗疲劳性。它可使面层厚度减少，伸缩缝间距加长，使用性能提高，维修费用减低，寿命延长。面层较普通混凝土可减少30-50%，公路伸缩缝间距可达30-100m，机场跑道的伸缩缝间距可达30m。用于路面及桥面修补时，其罩面厚度仅为3-5cm。在实际工程中有：北京东西环路立交桥、沪杭高速公路成渝公路、大足朱溪大桥、广州解放大桥等工程中都采用了钢纤维混凝土解决工程难题，使用效果较好，经济效益显著。

（四）铁路工程。在铁路工程方面，钢纤维混凝土主要用于预应力钢纤维混凝土铁路轨枕、双块式铁路轨枕及抢修铁路桥面防水保护层中。铁路工程承受较大的荷载、较高的速度和数万次的振动，所以要求混凝土必须具有较高的强度、较高的抗冲击性及较大的塑性。这正好利用了钢纤维混凝土的抗冲击性及较好的塑性。建成的工程有：沈阳铁路局长达线维修工程、柳州铁路局黔桂铁路铺设工程、南昆铁路隧道工程和西安安康铁路椅子山隧道等工程土。钢纤维混凝土的应用，使维修工作量大为减少，并提高了线路的使用寿命，效果良好。

（五）港口及海洋工程。钢纤维混凝土在海洋工程中的使用主要是钢纤维混凝土的腐蚀问题，所以有待进一步研究，但在日本和挪威的使用经验是令人鼓舞的。日本钢铁俱乐部采用钢纤维混凝土作钢管桩防腐层，在海水中浸泡10年，钢纤维混凝土防腐完好，钢管表面无锈蚀，仍有金属光泽。挪威将钢纤维混凝土用于北海海底输气管道的隧道衬砌、Forsmark核电站海底核废料库的支护、海洋平台后张预应力管道孔的封堵以及码头混凝土受海水腐蚀部位的修补等。我国江苏石舀港码头的轨道梁工程中也使用了钢纤维混凝土。

除了上述领域外，还有很多钢纤维混凝土的应用的实例，如承受重级工作制造工业厂房和仓库地面、薄壁蓄水结构、预制板、离心管、污水井、游泳池、耐火混凝土和耐火材料、抗爆结构、各类建筑物和构筑物的修补、补强加固、抗震加固等。

三、结束语

钢纤维混凝土具有普通混凝土不具有的优点，且具有良好的经济效益，其在民用建筑楼地面、公路路面、预制构件水利工程、港口码头、机场跑道和停机坪、桥梁隧道以及各种构筑物等方面的应用前景将是十分广阔的前景。

参考文献：

[1]J.P.RomualdiandG.B.Batson.MechanicsofCrackArrestinConcrete,Proc.ASCE,Vol.89,EM3,Junal1963(pp.147-168).

高强混凝土论文篇4

关键词：钢纤维；混凝土；新拌性能；抗压强度；弯曲韧性

Application of steel fiber on concrete with different strength

Abstract:Three types of steel fiber were used in this paper, such as micro-diameter steel fiber, end-hooked steel fiber and shear-pattern steel fiber. Effect of fiber on fresh performance, compressive strength and flexural toughness of ordinary concrete and high-strength concrete was studied. Results showed that, the three types of steel fiber adversely affected the flow properties of concrete, and the influence of micro-diameter steel fiber was largest. With the increase of steel fiber content, the increase of concrete compressive strengthincreased gradually. The strength enhancement of micro-diameter steel fiber was best; the toughness enhancement of end-hooked steel fiber was best; and the strength and toughness enhancement of shear-pattern steel fiber was worst. The increase of concrete strength could make the steel fiber work better.

Keywords: Steel fiber; Concrete; Fresh performance; Compressive strength; Flexural toughness

TU74

引言

混凝土由于存在拉压比低、易开裂等缺陷，限制了其更为广泛的应用。纤维被认为是解决混凝土开裂问题的关键材料之一，在混凝土中主要起到增强、阻裂及增韧的作用，可大幅提高混凝土的承载和变形能力。吴中伟院士[1]就曾多次提出“复合化是水泥基材料高性能化的主要途径，纤维增强是其核心”，着重强调了纤维的重要性。针对纤维混凝土，国内外开展了大量的试验和理论研究，赵顺波等[2]研究了高强钢纤维对混凝土弯曲韧性的影响；杨萌[3]对钢纤维与高强砂浆的粘结性能，钢纤维高强混凝土的基本力学性能进行了大量的研究；Alhozaimy等[4]、Wu等[5]研究了纤维对混凝土力学性能的影响；赵国藩等[6]从断裂力学理论出发，导出了与复合材料理论相一致的乱向分布钢纤维混凝土抗拉强度公式，并分析了钢纤维混凝土的增强机理和破坏形态；高丹盈等[7]提出了钢纤维混凝土及其特定结构的计算理论、设计方法和关键技术。

尽管国内外对纤维混凝土开展了大量的研究，但有关纤维对不同强度混凝土性能影响的系统研究及机理分析仍然较少。本文选用目前最为广泛应用的三种钢纤维，研究其对混凝土新拌性能、抗压强度和弯曲性能的影响规律，从而为纤维在不同工程中的应用提供技术支撑。

1 试验原材料及配合比

1.1 原材料

胶凝材料：江南小野田水泥有限公司生产的P•Ⅱ52.5硅酸盐水泥；南京热电厂Ⅰ级粉煤灰；贵州海天铁合金磨料有限公司生产的硅灰；微米级超细矿渣粉，密度为2.86g/cm3，比表面积为7800 cm2/g。胶凝材料的化学组成见表1。

集料：粗集料为江苏句容产玄武岩碎石；细集料为洁净河砂，细度模数为2.6。

钢纤维：江苏博特新材料有限公司生产的微细平直型、端钩型和剪切压型3类钢纤维，其性能参数见表2。

表1 胶凝材料的化学组成（%）

表2钢纤维性能参数

1.2 配合比

根据《普通混凝土配合比设计规程》（JGJ55-2000）和《纤维混凝土应用技术规程》（JGJ/T221-2010）中混凝土的配制方法，进行配合比设计。普通和高强混凝土基体的配合比分别见表1，其中普通混凝土采用萘系高效减水剂，钢纤维掺量分别为0.25%、0.5%、0.75%和1.0%；高强混凝土采用聚羧酸系高性能减水剂，钢纤维掺量分别为0.5%、1.0%和2.0%。

表1 混凝土的配合比（/kg/m3）

2 试验方法

2.1 混凝土制备及养护工艺

按照试验配合比，采用强制搅拌机，进行钢纤维混凝土的制备。为防止钢纤维结团，采用先干后湿的拌合工艺[8]。先将胶凝材料、粗细集料搅拌均匀后，加入水和减水剂，在拌合过程中，逐步加入钢纤维，保证纤维混凝土的拌合质量。待钢纤维混凝土完全均匀后，测试其相关的新拌性能，并在对应的模具中成型，成型后的混凝土静置24 h后，脱模，移至标准养护室（温度20℃±2℃、相对湿度大于95%RH）继续养护，至规定龄期后，按照相关标准进行纤维混凝土力学性能的测试。

2.2混凝土性能测试

按照《普通混凝土拌合物性能试验方法》（GBT50080-2002）、《纤维混凝土试验方法标准》（CECS13-2009）和《纤维混凝土应用技术规程》(JGJ/T221-2010)的规定，进行钢纤维混凝土新拌性能和力学性能的测试。采用尺寸为100mm×100mm×100mm立方体试件，在WAW-600C微机控制电液伺服万能试验机上进行抗压强度的测试，加载速度为8000N/s。采用尺寸为100mm×100mm×400mm的棱柱体试件进行弯曲性能的测试。测试前在非成型面中间预制15mm深，3mm宽的缺口。测试过程中，由电脑采集仪器实时跟踪采集引伸计和LVDT的数据，获知混凝土试块的CMOD及弯曲挠度值。

3结果与讨论

3.1 新拌性能

以扩展度为指标，图1分别给出了钢纤维对普通和高强混凝土新拌性能的影响。可以看出，掺入钢纤维后，混凝土的扩展度明显减小，且随着钢纤维掺量的增加，这种降低作用愈加明显；在两种混凝土基体中，微细平直型钢纤维的影响最大，其次是端钩型钢纤维和剪切型钢纤维；在普通混凝土中，剪切型钢纤维对扩展度的影响高于端钩型钢纤维，而在高强混凝土中，端钩型钢纤维对扩展度的影响高于剪切型钢纤维。

钢纤维在混凝土中相互交叉搭接呈网络结构，增大了新拌混凝土流动时的阻力，且纤维相对于骨料来说，其总表面积增大，需要大量的水泥浆包裹，也导致混凝土的流动性降低。微细平直型钢纤维的直径最小，相同体积掺量下纤维根数最多，需要更多的水泥浆体包裹，因此其对混凝土的流动性损失影响最大。在普通混凝土中，相比于剪切型钢纤维，端钩型钢纤维的表面较为平滑，因此其对扩展度的降低作用小于剪切型钢纤维；在高强混凝土中，端勾钢纤维由于其两端具有弯钩，且混凝土基体初始扩展度较大，容易在拌合过程中相互搭接成束，从而阻止混凝土的流动；相同体积掺量下剪切型钢纤维总表面积小，且搭接机会也会比较小，所需的包裹水泥浆比较小，因此其流动性相对较高。

(a) 普通混凝土 (b) 高强混凝土

图1 钢纤维对混凝土新拌性能的影响

3.2抗压强度

图2分别给出了钢纤维对普通和高强混凝土抗压强度的影响。可以看出，掺加钢纤维能明显地提高混凝土的抗压强度，且提高幅度随着纤维掺量及基体强度的增加而增加，剪切型钢纤维除外；钢纤维对混凝土抗压强度的提高幅度：微细平直型钢纤维>端勾型钢纤维>剪切型钢纤维。

钢纤维掺入混凝土后，能否提高混凝土的抗压强度及提高幅度，主要取决于混凝土基体强度、钢纤维自身抗拉强度和钢纤维-基体界面粘结强度。在普通混凝土中，钢纤维与基体的界面粘结强度低，钢纤维的掺入增多了整个体系的界面薄弱区，混凝土受压时，该薄弱区可能首先导致混凝土材料的破坏；从剪切型钢纤维的结果可以看出，随着纤维掺量的增加，混凝土抗压强度反而降低，不符合基于混合法则的复合材料理论[9-10]，主要归结于其对混凝土流动性能的降低和内部缺陷的增加。在高强混凝土中，钢纤维与混凝土基体的界面粘结强度高，减小了界面薄弱区带来的不利影响，混凝土受压时，乱向分布的钢纤维网络结构对混凝土横向变形的约束作用较强，增加了混凝土材料的抗压强度。相同体积掺量下微细平直型钢纤维根数最多，且自身抗拉强度最高，因此其对混凝土抗压强度的提高幅度最大；端勾型钢纤维较剪切型钢纤维的优点在于较高的抗拉强度和独特的纤维形状，与硬化水泥浆体之间的锚固作用更强，因此对混凝土强度的提高幅度高于剪切型钢纤维。

(a)普通混凝土 (b)高强混凝土

图2 钢纤维对混凝土抗压强度的影响

3.3弯曲性能

图3分别给出了钢纤维对普通和高强混凝土弯曲性能的影响，钢纤维体积掺量为1.0%。可以看出，无论是在普通混凝土还是高强混凝土中，剪切型钢纤维对混凝土弯曲韧性的提高幅度最小，而微细平直型钢纤维和端勾型钢纤维的差异不明显，端钩型钢纤维略有优势。

微细平直型钢纤维的优点是直径小，抗拉强度高，相同掺量下纤维根数比较多，混凝土开裂后纤维的整体拔出力大，因此其对弯曲韧性的提高幅度比较明显；但相比于微细平直型钢纤维，端勾型钢纤维虽然根数不多，但它具有独特的弯钩端，提供了额外的锚固作用，与混凝土中硬化水泥浆体结合更紧密，增加了纤维的拔出力；且长度比微细平直型钢纤维大，混凝土开裂后对荷载的保持能力较好，能量吸收值比较高，因此其对混凝土弯曲韧性的提高作用略优于微细平直型钢纤维。剪切型钢纤维加工时机械损伤比较严重，导致抗拉强度下降，因此其对混凝土弯曲韧性的提高幅度最小；在高强混凝土中，剪切型钢纤维因其较低的抗拉强度，可能存在断裂的现象，减少了实际发挥作用的纤维根数，在对混凝土弯曲韧性的提高幅度上，与其它两种钢纤维的差异更加明显，大于普通混凝土基体。

(a)普通混凝土 (b) 高强混凝土

图3钢纤维对混凝土弯曲荷载-挠度曲线的影响

4 结论

（1）混凝土基体中掺入钢纤维后，因钢纤维的架构作用，混凝土的扩展度明显减小，且随着钢纤维掺量的增加，这种降低作用愈加明显；在两种混凝土基体中，微细平直型钢纤维的影响最大，其次是端钩型钢纤维和剪切型钢纤维。

（2）混凝土基体中掺入钢纤维后，混凝土的抗压强度明显提高，且提高幅度随着纤维掺量及基体强度的增加而增加，剪切型钢纤维除外；钢纤维对混凝土抗压强度的提高幅度：微细平直型钢纤维>端勾型钢纤维>剪切型钢纤维。

（3）无论是在普通混凝土还是高强混凝土中，剪切型钢纤维对混凝土弯曲韧性的提高幅度最小，且随着基体强度的增加，与其它两种钢纤维的差异愈加明显；微细平直型钢纤维和端勾型钢纤维因其各具有独有的优势，对混凝土弯曲韧性提高幅度的差异较小，端钩型钢纤维略有优势。

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高强混凝土论文篇5

关键词：再生混凝土；外加剂；抗压性能

Abstract: in this paper the performance of recycled concrete research, on the basis of recycled concrete admixture strength is the performance of the research. Through the admixture of recycled concrete compressive performance experiment research, the result shows that admixture of recycled concrete compressive strength has influence early, and its influence for, improve the regeneration of the early concrete compressive strength. Thus explain that to meet the requirements of production recycled concrete, admixture of recycled concrete compressive strength of the change has an important role.

Keywords: recycled concrete; Admixtures; Compression performance

中图分类号：TU37文献标识码：A 文章编号：

前言

据有关资料介绍，经对砖混结构、全现浇结构和框架结构等建筑的施工材料损耗的粗略统计，在每万平方米建筑的施工过程中，仅建筑废渣就会产生500～600t。我国现有建筑总面积 400多亿平方米，预计到2020年还将新增建筑面积约300亿平方米[1]。照此推算，我国现有建筑面积将至少产生20亿t建筑废渣。其中废弃混凝土是建筑垃圾主要组成部分之一。长期以来以单一掩埋为主的处理方式不仅占用了大量宝贵的耕地，也对环境造成了严重的污染[2]。因此，在能源和资源日益短缺的今天，如何有效地利用这些建筑废弃物，对于我国的可持续发展和生态环境保护具有十分重要的意义。那么又如何有效地利用再生混凝土呢？再生混凝土在一些性能方面的不足，就需要外加剂来进行改善，这就使得本课题研究的意义更为重要。

1．再生混凝土特征性能及力学性能

1.1再生混凝土概述

再生混凝土 (Recycled Aggregate Concrete，RAC)简称再生混凝土(Recycled Concrete)，它是指将废弃混凝土块经过破碎、清洗与分级后，按一定的比例与级配混合形成再生混凝土骨料(Recycled Concrete Aggregate，RCA)，简称再生骨料(Recycled Aggregate)，部分或全部代替砂石等天然骨料配制而成新的混凝土[3]。

1.2再生混凝土的基本性能

再生骨料的掺量对混凝土基本性能的影响，在配合比和坍落度均相同的情况下，不同再生骨料掺入量混凝土的物理力学性能。

(1)配合比相同的情况下，混凝土的坍落度随着再生骨料掺入量的增加而降低。当再生骨料掺入量为 100%时，混凝土的坍落度仅能达到普通混凝土的20%左右[4]。

(2)在配合比相同的情况下，混凝土的抗压强度随着再生骨料掺入量的增加而降低。当再生骨料掺入量为 100%时，混凝土的抗压强度较普通混凝土降低11%左右。在坍落度相同的情况下，混凝土的抗压强度随着再生骨料掺入量的增加而降低更多[4]。

(3)在相同配合比的情况下，随着再生骨料掺入量的增加，混凝土的劈裂抗拉强度降低。当再生骨料取代率为 100%时，混凝土的劈裂抗拉强度降低35%左右[5]。

(4)在配合比相同的情况下，随着再生骨料掺入量的增加，混凝土的抗弯强度也逐渐降低。当再生骨料的掺入量为 100%时，混凝土的抗弯强度较普通混凝土降低 23%左右。在坍落度相同的情况下，随着再生骨料掺入量增加，混凝土的抗弯强度也逐渐降低，与相同配合比的情况相比，降低程度差别不大[6]。

(5)在配合比相同的情况下，混凝土的弹性模量随着再生骨料掺入量的增加而降低。当再生骨料掺入量为 100%时，混凝土的弹性模量较普通混凝土降低27%左右。在坍落度相同的情况下，混凝土的弹性模量也随着再生骨料掺入量的增加而逐渐降低，且较配合比相同的情况下降低更多[6]。

2．外加剂对再生混凝土抗压强度的影响实验研究

取相同配合比配制的再生混凝土两个系列，B系列掺用高效减水剂，A系列不掺用任何外加剂。比较两系列的抗压强度。

2.1实验原材料

（1）水泥：本文采用新疆省阿克苏市青松建化厂生产的青松牌42.5R普通硅酸盐水泥。

（2）拌合用水：新疆省阿拉尔市塔里木大学生活用水。

（3）河砂：取自新疆省阿克苏地区河砂。

（4）天然骨料：取自新疆省阿克苏地区河石。

（5）外加剂：本文采的FDN高效减水剂，外观为粉状、呈黄褐色，减水量为15%～25%。本试验的掺量为水泥质量的0.6%。

（6）再生粗骨料：本文采用的第一批再生粗骨料（RCAⅠ）取自新疆省阿拉尔市塔里木大学建设项目工程中的废弃混凝土，平均强度15-20MPa，均经过人工破碎。RCAⅠ最大粒径30mm，再生粗骨料绝大部分为表面附着部分废旧砂浆的次生颗粒，少部分为与废旧砂浆完全脱离的原状颗粒，还有很少一部分为废旧砂浆颗粒。本文采用的第二批再生粗骨料（RCAⅡ）属于年代久、强度低、承重结构混凝土，代表着当前废弃混凝土的主流。

2.2试验方法

本文采用萘系高效减水剂，混凝土试件共分为5个配合比，每个配合比有2组试块分别为：B0、B30、B50、B70、B100，分别表示再生骨料取代率为0%、30%、50%、70%、100%时的混凝土，见表2-1。用掺入高效减水剂再生混凝土（用B表示）和没有掺入高效减水剂再生混凝土（用A表示）强度进行对比分析。A系列和B系列配合比见表2-1、表2-2。

2.3试件浇筑与养护

所有混凝土均为人工搅拌。投料顺序为首先加入砂和水泥，再加入粗骨料，最后加入水，搅拌 3～5min后测其坍落度。坍落度试验完毕后将混凝土拌和物注入钢模，24h后拆模，立即放入养护室，在标准条件（温度20±3℃，相对湿度≥90%）下养护，规定时间后在万能试验机上测试各龄期的强度。

抗压强度试验按照GB/T50081―2002《普通混凝土力学性能试验方法》进行，试验机加载速度为5kN/s。

2.4抗压试件破坏形态

加载初期, 再生混凝土试块表面未发现有裂缝出现。随着荷载增大, 试块内的应力不断增加, 试块开始出现裂缝。初始出现的裂缝靠近试块的侧表层, 在试块高度中央为垂直方向, 沿斜向往上、下端发展至加载面处转向试块角部。随着荷载的继续增加, 新的裂缝逐渐向里发展, 表面混凝土开始外鼓、剥落。最终的破坏形态为正倒相连的四角锥。再生混凝土试块的破坏断面发生在骨料与骨料之间的胶凝界面,未发现粗骨料被劈开, 表明再生混凝土的破坏形态与普通强度的天然混凝土比较接近。从破坏形态来看，再生混凝土的破坏基本上均为粗骨料和水泥凝胶体面之间的粘结破坏。同时试验也发现有些再生混凝土试块表现出较大的脆性, 尤其是在再生粗骨料取代率较大的情况下较为明显。

2.5试验结果分析

按表2-1和表2-2所列配合比制作出的试块所得其抗压强度如表2-3所示。

减水剂亦称分散剂，混凝土掺入减水剂后，可在不影响混凝土和易性的条件下，使新拌混凝土的用水量减少。其作用表现为：使水泥粒子分散，改善混凝土工作性；减少单位用水量，使混凝土强度增加并提高耐久性；减少单位水泥用量，有效地节约水泥。高效减水剂的特性：在保证混凝土工作性及水泥用量不变条件下，可大幅度减少用水量(减水率大于12%)，制备早强、高强混凝土。在减水剂作用下，根据以往的研究结果表明，高效减水剂在提高混凝土的早期抗压强度方面，有着显著的效果。为了证明这个结论同样适用与再生混凝土，再试验的过程中，我们进行了对不同再生骨料取代率时，掺用高效减水剂和不掺用高效减水剂的试验研究 并对试验结果进行了对比分析。对再生混凝土A系列和B系列的7d和28d的抗压强度进行比较，将表2-3绘制成图2-1和图2-2所示。

从图2-1可以看出，在7天的时候，当再生骨料的取代率相同时，有萘系高效减水剂作用下的再生混凝土的抗压强度普遍比不掺用时大，这是因为加入了高效减水剂，使再生混凝土的水灰比有较大的下降，使再生混凝土结构更为致密，抗压强度显著提高。这说明高效减水剂在提高混凝土的早期强度方面有着良好的作用，同样适用于再生混凝土。

我们建立了混凝土7天抗压强度增长率的公式如下：

公式2-1

式中：

――再生混凝土7天强度增长率，%；

――掺了某种减水剂的再生混凝土7天立方体抗压强度值，MPa；

――基准再生混凝土的7天立方体抗压强度值，MPa。

是个≥0的数。其值愈大，说明掺了减水剂的再生混凝土7天强度较基准再生混凝土强度增长率愈高。根据公式2-1我们算出了再生混凝土7天强度增长率见表2-4所示。

表2-4 外加剂的再生混凝土强度增长率（%）

再生骨料的取代率 0 30 50 70 100

强度增长率 62 8 4 8 19

从表2-4可以看出7天强度增长率都≥0，说明本实验中用到的高效减水剂是可以增强混凝土早期抗压强度的。

对于图2-2来说，由于高效减水剂只会对混凝土早期强度起影响做，所以对28天的抗压强度没有影响作用。

3．再生混凝土发展前景及外加剂对再生混凝土经济性研究

目前废弃混凝土在工程上用途日渐广泛。废混凝土产生于建筑物拆毁、维修和施工过程中，经破碎后可作为碎石直接用于地基加固、道路和飞机跑道的垫层、室内地坪垫层、预制混凝土空心砌块等，若进一步粉碎后可作为细骨料，用于拌制砌筑砂浆和抹灰砂浆。虽然现在国内再生混凝土理论研究不是太深入，再生骨料的回收、生产、利用的工艺方法也不成熟，使用再生骨料费用比较昂贵，再生混凝土的性能不及天然骨料混凝土，但随着理论探索和应用技术的研究，这种情况一定会得到改观。另外，在能源、资源短缺，生态恶化的今天，再生混凝土所能带来的经济、社会和生态效益无疑是巨大的。总之，再生骨料作为混凝土中天然骨料的可替代材料具有十分广阔的发展前景。

据资料统计: 生产1t普通型减水剂，把它应用在工程中，除可以改善混凝土工作性能、降低工程造价外，还可以节约8～10t 水泥(高效减水剂则节约水泥更多)。一条年产1万t普通型减水剂生产线，相当于为国家建设了一个年产8～10万t的水泥厂，节约建设投资约6000 万元，年节约标煤1.2～1.5万t。再生混凝土中掺入不同比例的混合外加剂，可以节约水泥，稳定再生混凝土强度，高效减水剂减少再生混凝土拌和用水量，提高其流动性能。当单位体积混凝土内掺入减水剂后，在水灰比不变条件下，水泥用量减少、和易性增强。

综上所述，从以上实验和对再生混凝土的发展前景来看，再生混凝土的经济效益和环境效益是很明显的，但由于传统观念对废骨料的影响以及再生骨料的来源不定性带来的强度不定性，所以在实际工程中，没有被广泛地接受。这就要求对这一技术和生成工艺做更进一步的研究，那么往再生混凝土中加入外加剂无疑是最佳选择。外加剂对再生混凝土某些性能起着不小的作用，要发展再生混凝土的应用前景就要让外加剂对再生混凝土性能的改善加以应用。

4．结论

通过对掺外加剂的再生混凝土抗压强度试验的分析，可以发现外加剂对再生混凝土抗压性能影响不可忽视，结论如下。

高效减水剂对再生混凝土早期强度起着提高的作用。外加剂主要是减少了混凝土的水灰比，从而使再生混凝土结构更为致密，抗压强度显著提高。说明外加剂对再生混凝土早期强度也是有着改善的作用。

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[6]吴国祥，王奔.再生混凝土的基本性能[J].黑龙江科技学院学报.2006，16(2):120～123.

高强混凝土论文篇6

论文摘要：在钢筋混凝土结构中，高层建筑框架结构的梁柱节点比较复杂，本文将就混凝土的施工方法及裂缝处理，谈几点个人看法。

1 梁柱节点不同强度等级混凝土的常见施工方法

1.1 不同等级混凝土邻接面的留设

在钢筋混凝土结构中，高层建筑框架结构的梁柱节点比较复杂，由于荷载组合及内力计算的结果，要求同一层的竖向结构（柱、墙）混凝土强度等级高于水平结构（梁、板）的混凝土强度等级。钢筋混凝土框架结构，水平施工缝通常留于柱脚，柱顶若要留水平施工缝则应留于梁底。若同层的竖向构件和水平构件的混凝土同时浇捣，则柱顶不留施工缝。

1.2 梁柱不同强度等级混凝土分别浇捣的施工

根据高层建筑多数使用商品混凝土或现场搅拌站泵送浇捣的情况，梁柱节点核心区的混凝土浇捣方法为：不管柱顶留或不留施工缝，均应先用塔吊吊斗或混凝土泵输送柱等级的混凝土就位，分层振捣，在楼面梁板处留出45°斜面。在混凝土初凝前，随之泵送浇筑楼面梁板的混凝土。采用这种方法浇捣楼层柱、墙、梁、板混凝土时，应重点控制高低强度等级混凝土的邻接面不能形成冷缝，故宜在柱顶梁底处留设施工缝，以缩小节点核心区高强度等级混凝土浇捣时间，避免高低强度等级混凝土的邻接面形成冷缝。同时对梁柱节点钢筋密集的核心区用小型插入振捣器加强振捣，杜绝漏振死角，对于钢筋确实过分密集的情况，应事先和设计单位联系采取适当的技术措施，确保节点核心区混凝土的密实性和设计强度。

2 梁柱节点随同楼面统一浇捣

梁柱节点处不同强度等级混凝土采用分别浇捣的施工方法，给施工带来不便，且容易形成邻接面的冷缝，故当柱子混凝土强度等级高于梁板混凝土强度等级不超过二级时（10N/mm2），可考虑梁柱节点处的混凝土随同梁板一起浇捣。但应当指出：此时，梁柱节点处的混凝土强度如果取用梁板的混凝土强度，会引起柱在竖向荷载作用下的承载力不足，以及地震作用下节点核心区的抗剪承载力不足，所以一般不应采用。

3 控制和消除梁柱节点处裂缝的具体措施

3.1 产生梁柱节点不同混凝土强度等级处裂缝的原因

根据我公司在高层建筑工程施工的实践，梁柱节点不同混凝土强度等级均按先柱后梁的次序浇捣，也曾发现少数楼层在梁柱节点处高低强度等级混凝土交界面附近出现微细裂缝。经现场察看和讨论分析认为，这些裂缝不是荷载作用下的结构裂缝，并不影响结构的安全使用。虽然微裂在混凝土中是很难避免的，但是应从严要求，分析原因，采取有效措施，尽量控制和消除这类裂缝，进一步提高工程质量。其具体原因是：

梁柱节点处，混凝土的强度等级相差较大，（相差两个等级）时，不同强度等级的混凝土，其水泥用量、水灰比、用水量都不同，柱子体积大，水泥用量多，产生的水化热高，高低强度等级混凝土的收缩有差异，所以在其交界附近容易产生裂缝。

柱子断面大，刚度大，梁的截面相对较小，受柱子的强大约束，梁混凝土的收缩受限制，也容易产生裂缝。

商品混凝土配合比中，高强度等级混凝土的水泥用量偏多，水灰比、含砂率、坍落度偏大，也会导致高低强度等级混凝土交界附近产生裂缝。

现浇梁板的梁在板下，上面保养的水被板充分吸收，而梁得不到充足的养护水分，造成梁的内外不均匀收缩，也容易导致梁的两侧面产生裂缝。

有的梁侧面水平方向的构造钢筋太少，对梁的抗收缩裂缝不利。

3.2 防止梁柱节点处裂缝的措施

根据上述原因分析，采取改进的具体措施如下：

要求混凝土搅拌厂调整配合比设计，在满足强度等级及可泵性的条件下，对柱子混凝土，减少水泥用量、减少含砂率、增加石子含量、减少坍落度、减少用水量，并对粉煤灰和外加剂的用量也需作相应的调整。

节点处的混凝土实行“先高后低”的浇捣原则，即先浇高强度等级混凝土，后浇低强度等级混凝土，严格控制在先浇柱混凝土初凝前继续浇捣梁板的混凝土，事先作好技术交底和准备工作。

梁板的混凝土采用二次振捣法，即在混凝土初凝前再振捣一次，增强高低强度等级混凝土交接面的密实性，减少收缩。在产生裂缝相对较多的梁的侧面，增加水平构造钢筋，提高梁的抗裂性。严格控制混凝土拌合物的坍落度，节点核心区柱子部位混凝土采用塔吊输送，以期降低坍落度。在现场，对每车混凝土都应进行坍落度检测。

加强混凝土的养护，特别是梁，除了板面浇水外，还应在板下梁侧浇水，在满堂承重脚手架未拆除之前，可以用高压水枪对梁进行浇水养护，并推迟梁侧模的拆模时间。

结束语

高强混凝土论文篇7

关键词：粘结机理；破坏机理；影响因素

引言

混凝土结构是当今世界上用途最广、用量最大的建筑结构。并已被广泛应用于已建的和在建的水利、交通、工业民用建筑等大型国民经济基础性设施和国防工程中。但同时，它也面临着严重的耐久性问题。工程实践证明，在原有建筑形体基础上对其进行加固和改造，不仅可提高原结构的安全，而且能达到新建筑使用功能的要求。而这些都会涉及到新旧混凝土粘结的问题，新旧混凝土粘结的质量直接影响加固改造成果的质量。因此，对新旧混凝土界面的粘结以及受力性能研究是具有重要的理论研究意义和工程应用价值。

1新旧混凝土界面粘结机理

关于新旧混凝土的粘结机理，具有代表性的观点是：新旧混凝土的粘结模型分为渗透层、反应层和渐变层。渗透层在老混凝土一侧，是由老混凝土以及由界面长入老混凝土的晶体组成；反应层是物理化学变化最复杂的区域，主要由界面剂的水化产物以及界面剂与新旧混凝土的化学反应产物组成，该层的晶体较大，孔洞较多，为界面强度的决定因素；渐变层是由反应层向新混凝土的过渡层，主要由新混凝土的水化产物组成，但该层的晶体较新混凝土本体大，孔洞也较多。

2新旧混凝土的结合面薄弱原因分析

新旧混凝土破坏曲面不是唯一的，大部分情况下，会在原结合面附近或沿偏离结合面的区域破坏，这一破坏区域，叫做界面过渡区，它是新旧混凝土粘结后的薄弱区。对于界面过渡区的破坏机理，主要是下面两种观点。其中之一认为界面过渡区的破坏机理与整浇混凝土的破坏机理基本相同，所不同的是其内部的潜在缺陷比整浇混凝土更严重。造成这种严重缺陷的原因主要有以下几点：

（1）粘结面附近旧混凝土的强度劣化及粘结面凿毛处理时对老混凝土骨料的扰动；

（2）粘结界面处新旧混凝土结合不良；

（3）新混凝土浇筑不实及新混凝土本身固有的结构组织特性。

另一种观点则认为界面过渡区的破坏机理不同于整浇混凝土，其破坏机理是由于界面过渡区本身的特点以及界面生成物造成的。通过一些SEM照片可以发现，界面区中主要存在C-S-H凝胶（水化硅酸钙）、C-H晶体[Ca （OH）2]、Aft （钙钒石）、未水化的熟料及孔洞、裂缝，界面区中C-H晶体数量多且晶体尺寸较大，而且孔洞较多，对界面粘结将产生不利影响。因此，这种观点认为界面过渡区具有以下特点：

（1）界面过渡区中晶体比水泥浆本体中的晶体粗大；

（2）界面过渡区中晶体有择优取向；

（3）界面过渡区中晶体比水泥浆本体具有更大、更多的孔隙。

3新旧混凝土界面粘结的影响因素

3.1 界面处理工艺对界面粘结的影响

大连理工大学的赵志方等人采用了高压水射法对新老混凝土粘结面进行冲毛处理试验，以3种喷射水压力得到了不同粗糙度的老混凝土表面.随后进行了劈拉强度试验，其结果表明随着喷射水压力的增大，粘结面的粗糙度增大，新老混凝土的粘结劈拉强度也随之提高，约为老混凝土整体劈拉强度的64.1%～75.5%，为新混凝土整体劈拉强度的63.3%一74.5%[1]。

切槽法[2]是近几年提出的一种新的界面处理方法，是用人工或机械在老混凝土表面上按照一定的深度进行间隔切槽，每个切槽深度约为老混凝土最大粗骨料粒径的1/4～1/2，槽宽为老混凝土最大粗骨料粒径的1～1.5倍。

此外，还有喷蒸汽法、气锤凿毛法、化学腐蚀法以及最常用的人工凿毛法等粘结面处理方法.综合考虑，高压水射法和喷砂法由于其效率高，且不损伤周围老混凝土的特性，因而能获得较高的粘结强度，但其购置设备费用较高；人工凿毛法易在老混凝土界面产生扰动，产生附加裂缝，但施工技术简单且工程造价低，因而在实际工程中较常使用。

3.2 界面剂的选择对界面粘结的影响

经过粗糙度处理的老混凝土表面涂刷界面剂可改善老混凝土的粘结微观结构，提高粘结性能，提高的幅度随界面剂种类的不同而异，一般可达8%一60%。常用的界面剂有水泥净浆、水泥砂浆、快硬铁铝酸盐水泥浆、水泥膨浆及聚合物类界面剂等，均能改善新老混凝土粘结性能，而水泥净浆具有经济实用的优点，且其提高新老混凝土粘结断裂韧度效果较好，因此在工程种应用较多。界面剂厚度一般不超过3mm，以0.5～1.5mm为宜。

汕头大学的李庚英等人以粉煤灰、细砂为改性材料配制了新型界面剂：水灰比为0.4，水泥和砂比为1。进行劈拉试验与同水灰比的水泥净浆、水泥膨浆相比较。试验结果显示，新型界面剂显著提高了界面粘结强度，其剂较水泥净浆和水泥膨浆分别提高了25.6%和34.2%，且界面层结构密实。申豫斌采用碳纤维水泥砂浆作为界面剂[3]，用劈拉试验测试新老混凝土粘结界面抗拉强度。与水泥净浆做界面剂7、14、28d的粘结强度比较，可提高75.5%、80.7%、80.0%。

3.3 新混凝土的种类对界面粘结的影响

混凝土结构加固所用的混凝土强度等级，设计时宜比原结构、构件的设计混凝土强度提高一级，且不应低于C20.粘结强度随着新混凝土强度的增加而提高，但提高幅度很小，且不经济。

赵志方等人对由1年以上龄期的老混凝土制成的新老混凝土粘结抗折试件进行试验，新混凝土分别选用了普通硅酸盐水泥混凝土、尼龙纤维混凝土、钢纤维混凝土、快硬铁铝硅酸盐水泥混凝土.实验结果表明，尼龙纤维混凝土对新老混凝土粘结抗折强度提高不大，纤维混凝土对粘结抗折强度有一定的提高，而快硬铁铝酸盐水泥混凝土的粘结抗折强度高于同龄期普通水泥混凝土，可适用于一些紧急抢修工程.且掺入纤维、聚合物或采用预铺骨料混凝土等均可不同程度的减小混凝土的收缩，提高新老混凝土的粘结性。

4 结语

从以上几个方面的论述，可以看出，新老混凝土的粘结性能与实际的施工方法、对粘结面的处理方式、施工中使用的界面剂、老混凝土强度和老化程度、新混凝土的强度等都有密切关系。

同时关于新老混凝土粘结还存在以下问题待解决：

（1）界面处理方式、界面剂、新老混凝土龄期、植筋等因素对新老混凝土粘结性能的影响，目前试验和理论研究并不充分，而且不同的研究者研究结论并不统一，甚至矛盾。

（2）关于粘结面粘结强度的计算公式目前还寥寥无几，且结果并不可靠。

（3）目前的试验研究绝大部分集中于小构件试验，对于足尺试验涉及并不多，试验结果难以移植。

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高强混凝土论文篇8

关键词：锈蚀；钢筋混凝土；粘结性能

1钢筋与混凝土的粘结

钢筋与混凝土这两种性质不同的材料之所以能有效地结合在一起共同工作，主要是由于混凝土硬化后钢筋与混凝土之间产生了良好的粘结力，从而使钢筋与混凝土之间能够实现应力传递，建立起结构承载所必需的工作应力。

钢筋只有通过与混凝土的粘结与锚固才能产生强度和延性，钢筋与混凝土之间的粘结作用是普通钢筋混凝土结构承载受力的前提，因此，钢筋混凝土结构的粘结问题，在工程实践中以及在理论研究方面都具有重大意义。

2锈蚀对钢筋混凝土粘结性能的影响

影响钢筋与混凝土粘结性能的因素很多，包括箍筋设置、保护层厚度、钢筋直径、混凝土强度等等。其中，钢筋的锈蚀是降低钢筋与混凝土之间的粘结性能的一个重要因素。许多学者研究发现，由于碳化、氯化物侵蚀等原因导致钢筋锈蚀后，钢筋与混凝土间的粘结性能会发生变化。

2.1锈蚀钢筋混凝土的粘结性能的退化机理

一般认为，钢筋与混凝土的粘结作用由三部分组成，混凝土中水泥凝胶体与钢筋表面的化学胶着力；钢筋与混凝土接触面间的摩擦力；钢筋与混凝土的机械咬合力（包括变形钢筋的表面凸出的肋及端部弯钩）。

混凝土内钢筋锈蚀在钢筋表面形成疏松的锈蚀层。其锈蚀产物是一层结构疏松的氧化物，它包裹在钢筋表面，隔离了钢筋与混凝土表面的接触，从而降低了钢筋与混凝土之间的胶结作用，会导致试验钢筋和混凝土之间的初期粘结性能的改变。

钢筋锈蚀后其体积会增大，一般认为钢筋的锈蚀体积膨胀2～6倍，下图1是部分锈蚀产物的体积对比。

锈胀力在混凝土中产生劈裂应力，并在混凝土中产生裂缝，随着钢筋表面的进一步锈蚀，钢筋与混凝土间的粘结力将受到一定的影响。下图2可以表示锈蚀对粘结性能的影响。

2.2锈蚀钢筋混凝土粘结性能研究的意义

钢筋的锈蚀使其与混凝土的粘结性能发生退化，从而使混凝土构件的结构性能产生退化，严重影响钢筋混凝土结构的安全和正常使用。研究锈蚀后构件内钢筋与混凝土粘结性能的退化规律，有助于恰当地评估在役结构的实际承载力，对在役结构的鉴定和耐久性分析具有重要的现实意义，对钢筋混凝土结构的耐久性设计也具有一定的指导意义。

3锈蚀钢筋混凝土粘结性能的研究进展

锈蚀钢筋与混凝土的粘结性能受许多因素影响。研究表明，锈后钢筋混凝土构件的粘结性能主要与钢筋的锈蚀程度、配箍情况、钢筋的表面形状、钢筋直径和混凝上保护层厚度，混凝土强度退化等因素有关。

3.1锈蚀方法

吴庆通过对比人工气候加速锈蚀和恒电流加速锈蚀试件的粘结性能发现：由于人工气候环境下钢筋的锈蚀机理与恒电流加速方法不同，使得人工试件钢筋靠近保护层一侧锈蚀相对严重，而背离保护层一侧钢筋锈蚀程度较小，这与自然环境条件下的钢筋锈蚀特征相同，钢筋与混凝土间的粘结损失不大；同等情况下恒电流加速锈蚀钢筋表现为沿圆周是均匀的，且通电加速对钢筋的变形肋锈蚀尤为严重，锈蚀产物的流失也比较严重，导致相同的锈胀裂缝宽度对应的锈蚀率比人工气候条件下要大得多。因此，相同锈蚀程度构件的粘结性能明显低于人工气候加速锈蚀试件。

3.2锈蚀程度

由于实验条件所限，早期对锈蚀钢筋与混凝土粘结性能的研究认为，锈蚀对变形钢筋的粘结影响不大。直到上世纪90年代，沙特学者模拟了钢筋锈蚀的全过程以后发现，在锈蚀程度不大情况下对粘结是有利的，这为锈蚀结构粘结性能的研究发展奠定了基础。

3.3配箍情况

文献表明，箍筋对锈蚀光面钢筋与混凝土之间的粘结强度有很大的影响。在腐蚀率不大的情况下，比起无箍筋试件，设置箍筋的试件其粘结强度随腐蚀率提高较为明显，如当腐蚀率为5.2%时，粘结强度是未锈时的5倍。原因可能是由于箍筋的存在，一方面延缓了径向微裂缝向混凝土表面的发展，另一方面又限制了顺筋裂缝宽度的发展，改善了锈后混凝土对钢筋的制约作用，从而提高了残余粘结强度。

3.4钢筋类型

一般结论认为，在微锈情况下，光面钢筋的极限粘结强度大幅度提高，变形钢筋极限粘结强度增长的幅度明显小于光面钢筋；在保护层锈胀开裂后，光圆钢筋粘结强度突然降低，变形钢筋粘结强度不会发生突变。

造成两种钢筋极限粘结强度变化差异过大的原因是：

3.4.1光面钢筋与混凝土之间的粘结强度主要取决于二者之间的摩擦力，摩擦力的提高对粘结强度增长有显著的影响。因此，微锈使光面钢筋表面的粗糙度有了明显提高，钢筋与混凝土间的摩擦力大幅度增长，进而导致粘结强度成倍增加；变形钢筋与混凝土之间的粘结强度主要来自于机械咬合力，而摩擦力的提高对粘结强度增长的影响则相当有限；

3.4.2一旦混凝土锈胀开裂，由于能量的释放，导致径向压力突然降低，光圆钢筋粘结强度也随之迅速下降；而对于变形钢筋，在混凝土锈胀开裂前后，钢筋变形肋与混凝土的咬合面积没有发生突变，因此粘结强度也不会发生突变。

Johnston就锈蚀变形钢筋的粘结强度进行了研究，钢筋的锈蚀靠室外自然锈蚀和室内潮湿环境人工锈蚀两种方法进行，研究历时一年多，结论是：锈蚀对变形钢筋的粘结影响不大，前六个月粘结应力基本不变，12个月或15个月后略有增加。由于一般建筑结构使用期几十年甚至更长，所以他们的试验仅适用于结构使用早期的情况。

4存在问题

目前国内外学者针对锈蚀钢筋混凝土粘结性能变化规律做了不少试验研究和理论分析工作，获取了宝贵的研究资料，但仍有许多问题需要进一步研究，概括如下：

4.1建立的粘结-滑移本构关系多为平均粘结应力与滑移的关系，较少有考虑沿锚长不同位置的差异。

4.2粘结试验的方法基本上可以分为两类：梁式试验和拔出实验。由于拔出试验的试件制作及试验装置比较简单，试验结果便于分析，因此长期以来仍用作对钢筋粘结性能进行相对比较的基准。

4.3往复荷载作用下锈蚀钢筋与混凝土粘结性能变化的初步规律是研究锈蚀钢筋混凝土结构构件抗震性能的基础，目前有关往复荷载下锈蚀钢筋混凝土粘结性能的研究较少。

钢筋的锈蚀使其与混凝土的粘结性能发生退化，从而使混凝土构件的结构性能产生退化，严重影响钢筋混凝土结构的安全和正常使用。

5结语

研究锈蚀后构件内钢筋与混凝土粘结性能的退化规律，有助于恰当地评估在役结构的实际承载力，对在役结构的鉴定和耐久性分析具有重要的现实意义，对钢筋混凝土结构的耐久性设计也具有一定的指导意义。

参考文献

[1]范颖芳，周晶，黄振国.受氯化物腐蚀钢筋混凝土构件承载力研究[J].工业建筑，2001，31（5）：3-5

[2]吴庆.基于钢筋锈蚀的混凝土构件性能退化预计模型.中国矿业大学博士学位论文，2007