阚成强 康希良 潘 荣

(1.兰州交通大学土木工程学院，甘肃 兰州 730070； 2.上海理工大学环境与建筑学院，上海 200093)



钢纤维与玻璃纤维自密实混凝土力学性能试验研究

阚成强1康希良1潘 荣2

(1.兰州交通大学土木工程学院，甘肃 兰州 730070； 2.上海理工大学环境与建筑学院，上海 200093)

在大量室内试验的基础上，设计了工作性良好的高性能自密实混凝土，对比分析了钢纤维和玻璃纤维在相同长度下添加不同体积掺量以及在相同掺量下不同长度对自密实混凝土性能的影响，研究表明:自密实混凝土的力学性能在纤维长度为12 mm和18 mm时提高最为明显，钢纤维自密实混凝土的力学性能整体优于玻璃纤维自密实混凝土，因此优先选用12 mm和18 mm的钢纤维。

自密实混凝土，钢纤维，玻璃纤维，抗压强度

0 引言

自密实混凝土是指在低水胶比、低水泥用量的前提下，选择合适的配合比设计方法,配制出的混凝土；它可以仅靠自重就能填充到复杂模型的各个角落，具有免振捣、抗离析和自密实性良好等特性。自密实混凝土水胶比较低,胶凝材料用量大，砂率高，如配制不当可能比普通混凝土更易发生塑性开裂。已有研究表明[1，2]，在混凝土中掺加纤维可有效提高其抗裂性及韧性，因此在自密实混凝土中掺加纤维，是高性能混凝土新的发展趋势之一。

本文通过对自密实混凝土掺加钢纤维与玻璃纤维系列试验，研究自密实混凝土在不同纤维掺量及长度对28 d混凝土立方体抗压强度、劈拉强度的影响，进一步对比两种纤维的性能影响，可为纤维在自密实混凝土中的应用提供一定的参考。

1 原材料及配合比

本文试验选用上海海螺水泥有限公司生产的P.O42.5普通硅酸盐水泥，表观密度为3.1 g/cm3。矿物掺和料选用上海石发电力粉煤灰有限公司生产的F类Ⅰ级粉煤灰，密度 2.3 g/cm3。粗骨料选用5 mm～20 mm连续级配的碎石，细集料选用细度模数为2.75的中砂，高效减水剂选用固含量为40%聚羧酸系高效减水剂，减水率30%以上。钢纤维选用表面镀铜钢纤维，玻璃纤维选用耐碱玻璃纤维。

自密实混凝土配合比设计采用固定砂石体积法，基准配合比为:胶凝材料用量413 kg/m3，粗集料用量725 kg/m3，粉煤灰占胶凝材料的30%，为140 kg/m3，细骨料用量733 kg/m3，减水剂占胶凝材料的1.17%，用水量193 kg/m3。纤维自密实混凝土配合比采取在基准配合比中直接掺入长度6 mm,12 mm和18 mm的镀铜钢纤维与玻璃纤维，体积掺量分别为0.1%，0.2%和0.3%。如果纤维自密实混凝土不满足工作性的要求，可以采用增加减水剂用量，增大砂率、胶凝材料用量以及水胶比(保持胶凝材料的用量，增加水的用量)等单因素变化方式改善其工作性，最终确定满足要求的纤维自密实混凝土配合比，然后进行相应力学试验试件的制备。

矿区内出露的地层由老至新有上泥盆统帽子峰组、下石炭统孟公坳组等。区内构造较简单，断裂构造均以NNE向、NWW向为主，其中NNE向构造为主要控矿构造。区内有宝山岩体及NW向岩脉群出露。一六钨矿床主要有矽卡岩型白钨矿脉、石英脉型白钨矿脉、石英脉型黑钨矿脉等各类型的独立矿床。矽卡岩型白钨矿产于帽子峰组(D3m)与NW向岩脉群接触外层状矽卡岩中，石英脉型白钨黑钨矿产于NE向石英脉中。

2 试验方法

2.1 新拌自密实混凝土工作性测试

自密实混凝土的工作性测试通常包括流动性检测、间隙通过性检测以及抗离析性检测。试验采用坍落度和坍落扩展度检测自密实混凝土的流动性，采用L型仪检测间隙通过性，采用V形漏斗检测抗离析性。混凝土搅拌采用强制性机械搅拌机。首先依次加入细骨料、胶凝材料，搅拌1 min，加入粗骨料，继续搅拌1 min，加入纤维再干拌1 min～2 min，减水剂为液体减水剂，采用同渗法，在粗骨料搅拌完毕后，和水一起加入，再搅拌4 min。具体试验规程参见自密实混凝土技术规程。基准配合比的工作性见表1。

表1 基准配合比的工作性能

2.2 纤维自密实混凝土力学性能测试

根据GB 50081—2002普通混凝土力学性能试验方法标准,试验采用尺寸为100 mm×100 mm×100 mm的立方体非标准试件,试验方法参照规范要求。本试验对普通自密实混凝土试件、钢纤维自密实混凝土和玻璃纤维自密实混凝土试件进行试验，分别测试了添加纤维长度6 mm，12 mm，18 mm和体积掺量0.1%，0.2%，0.3%的自密实混凝土28 d的抗压强度和劈拉强度。

3 试验结果与分析

MethodInfo onHandle=t.GetMethod("handle");onHandle.Invoke(obj,para);}}}}

由图4可知，长度6 mm钢纤维自密实混凝土劈拉强度先减小后增大，极值点在0.1%。玻璃纤维自密实混凝土劈拉强度随着体积掺量的增大先减小后增大。对比6 mm钢纤维和玻璃纤维，体积掺量对劈拉强度的增强效果不明显。

3.2 纤维长度对自密实混凝土强度的影响

由图1可知，长度6 mm钢纤维自密实混凝土28 d抗压强度随着体积掺量的增大而增大，而玻璃纤维自密实混凝土恰好相反，同时钢纤维自密实混凝土28 d抗压强度远高于玻璃纤维自密实混凝土，而且随着掺量的增加，趋势在扩大。

由图2和图3可知，长度12 mm和18 mm钢纤维自密实混凝土28 d抗压强度随着体积掺量的增大而增大。玻璃纤维自密实混凝土28 d抗压强度降低的趋势在放缓，在18 mm时还略有增加的趋势。说明纤维在12 mm和18 mm时，纤维的体积含量对自密实混凝土的28 d抗压强度影响很小。

2)纤维自密实混凝土28 d劈拉强度的试验分析。

3)环境影响加权。根据各种环境影响的重要性级别，对标准化后的环境影响潜值进行赋权，从而评价其相对影响潜值大小。则

1)纤维自密实混凝土28 d抗压强度的试验分析。

1,2-二苯基-2-苦味酰基(DPPH)购自Sigma公司,抗坏血酸、磷酸、无水乙醇、葡萄糖、苯酚、磷酸、氯仿、正丁醇、浓硫酸、三氯乙酸、硫酸亚铁、过氧化氢、水杨酸钠、盐酸、Tris-HCl缓冲液、硫代巴比妥酸、邻苯三酚、K3Fe(CN)6等购自国药集团化学试剂有限公司,牛血清蛋白、没食子酸、考马斯亮蓝G250购自上海金穗生物科技有限公司。

2)28 d劈拉强度的试验分析。

给予常规护理，即指导儿童家长定期携儿童进行疫苗接种，对儿童家属进行健康教育，介绍每次所接种疫苗的作用，可能出现的不良反应、注意事项等，时家长对疫苗有一个清晰的认识；询问家长，儿童在近1个月是否出现某些疾病，是否应用药物治疗等，以及饮食、睡眠情况，进行综合评估，确定是否继续疫苗接种；疫苗接种后应留观30 min，并告知其下次疫苗的接种时间等。

1)纤维自密实混凝土28 d抗压强度的试验分析。

由图7～图9可知，钢纤维自密实混凝土28 d抗压强度在体积掺量为0.1%，0.2%，0.3%时，随着纤维长度增加，有逐渐增大的趋势。在体积掺量0.1%，0.2%,0.3%时，玻璃纤维自密实混凝土28 d抗压强度随着纤维长度的增加有先减小后增大的趋势。其中最小值分别比普通自密实混凝土降低了10%，24%，29%。

由图5，图6可知，长度12 mm和18 mm钢纤维和玻璃纤维自密实混凝土劈拉强度随着体积掺量的增加而提高，同时钢纤维自密实混凝土劈拉强度整体上高于玻璃纤维自密实混凝土。

对比钢纤维和玻璃纤维，在不同的长度下，钢纤维自密实混凝土28 d抗压强度均高于玻璃纤维自密实混凝土。

几个老家伙怀着鬼胎，来到老鳜鱼的住处。他们不敲门，先是在门口偷听。屋里果然有动静，老东瓜说的一点不错，老鳜鱼还真的在磨刀子。刀子在磨刀石上刺啦刺啦的响声，像黑暗中的烛光，在老冬瓜一行人眼前晃动，又像是一群麻雀，瞬间飞入湖边的芦苇丛。磨刀子的声音噶然而止，几个人瞪着浑浊的眼睛，正互相望着，像几根木桩，表情十分麻木地站在门口。

3.1 纤维体积掺量对自密实混凝土强度的影响

由图10～图12可知，在不同的体积掺量下，钢纤维自密实混凝土28 d劈拉强度随着纤维长度的增加均有增大的整体趋势。在长度6 mm时，钢纤维自密实混凝土28 d劈拉强度低于普通自密实混凝土，在长度12 mm和18 mm，均高于普通自密实混凝土。

四是环境监管机关应结合执法实践做好调查取证工作，防止因为证据不足被提起诉讼。环境执法实践中，常见的问题是因为排污行为的瞬时性和复杂性，取证难度大。因此，需要全国结合实践，总结规律，出台环境违法取证的指南。另外，散乱污企业生产时间具有不确定性，排污去向具有不确定性，一些违法偷排和倾倒具有不确定性，必须开展现场的快速检测或者监测。而目前，对一些污染物进行快速检测或者监测的法律效力，环保法律缺乏规定，不利于及时有效地打击这些环境违法行为。

在0.1%的体积掺量时，玻璃纤维自密实混凝土28 d劈拉强度随着纤维长度的增加，先减小后增大。而在体积掺量0.2%和0.3%时，玻璃纤维自密实混凝土劈拉强度有增大的趋势。

对比钢纤维和玻璃纤维，钢纤维自密实混凝土劈拉强度在整体上是高于玻璃纤维自密实混凝土的。

4 结语

1)长度12 mm和18 mm的钢纤维掺入自密实混凝土，随着掺量的增加，28 d抗压强度有所提高，同时劈拉强度有了较为明显的改善。而长度6 mm的钢纤维对自密实混凝土抗压强度提高不明显，劈拉强度有所降低。因此优先选用12 mm和18 mm的钢纤维。

2)掺入玻璃纤维，自密实混凝土的28 d抗压强度是有所下降的，同时以长度6 mm的玻璃纤维自密实混凝土下降最明显，但是劈拉强度提高明显。

3)对比钢纤维和玻璃纤维，钢纤维自密实混凝土抗压强度和劈拉强度整体上是高于玻璃纤维的，因此钢纤维的性能优于玻璃纤维。

[1] Ferrara L，Park Y D，Shah SP.A method for mix-design of fiber-reinforced self-compacting concrete[J].Cement and Concrete Research，2007，37(6)：957-971.

[2] 张金强.钢纤维在自密实混凝土中的应用[J].石家庄铁路工程职业技术学院学报，2002,1(3):76-80.

[3] 郭景强，陈贺新，翟延波.聚丙烯纤维自密实混凝土的研究及应用[J].河南科学，2002，20(6):740-743.

[4] 丁一宁，甘 泉.纤维自密实高性能混凝土在结构维修与补强中的应用[A].第十届全国纤维混凝土学术会议论文集[C].2008.

[5] 李轶慧.纤维自密实混凝土配合比设计方法及其力学性能的研究[D].福州：福州大学，2006.

[6] 贺子岳，余 红，蔡剑英.国外新型纤维增强混凝土及其应用[J].国外建材科技，1998，19(3):7-11.

[7] 田耀刚.高强次软混凝土的研究[D].武汉：武汉理工大学，2005.

[8] 吴中伟，廉慧珍.高性能混凝土[M].北京:中国铁道出版社，1999.

[9] 何廷树.自密实轻骨料混凝土工作性能的研究[J].西安建筑科技大学学报，2004(4):422-425.

[10] CCES 02—2004,自密实混凝土设计与施工指南[S].

[11] CECS 203:2006，自密实混凝土应用技术规程[S].

[12] 刘思国.纤维自密实混凝土工作性能和抗剪性能研究[D].大连：大连理工大学,2010.

Mechanical properties of self-compacting concrete by steel fiber and glass fiber

Kan Chengqiang1Kang Xiliang1Pan Rong2

(1.SchoolofCivilEngineering,LanzhouJiaotongUniversity,Lanzhou730070，China; 2.SchoolofEnvironmentandArchitecture,UniversityofShanghaiforScienceandTechnology,Shanghai200093,China)

On the basis of a large number of indoor test, this paper designs a kind of self-compacting concrete with high performance and good workability. This test compares and analyses the effect of self-compacting concrete on different volume content when steel fiber and glass fiber contain same length, and the effect of self-compacting concrete on different length when steel fiber and glass fiber have the same volume content. Studies show that the mechanical properties of self-compacting concrete has a large improved obviously when the fiber length is 12 mm and 18 mm. From the overall, the mechanical properties of steel fiber reinforced self-compacting concrete is superior to glass fiber reinforced self-compacting concrete. So we can give priority to use 12 mm and 18 mm steel fibe.

self-compacting concrete, steel fiber, glass fiber, compression strength

1009-6825(2017)07-0104-03

2016-12-15

阚成强(1990- )，男，在读硕士

TU528

A