【正文】 往往加入的水比水泥水化所需的水多一些，多余的水分滯留在混凝土毛細(xì)孔中。 （ 6）時間與溫度 混凝土拌合物攪拌后，隨著時間增長而逐漸變得干稠，流動性減小，出現(xiàn)坍落度損失現(xiàn)象。 水泥顆粒越細(xì)，用水量越大。 （ 3）集料與集灰比：集料顆粒形狀和表面粗糙度直接影響混凝土拌合物的流動性，形狀圓整、表面光滑，流動性就大，反之由于使拌合物內(nèi)摩擦力增加，使其流動性降低；級配良好的集料空隙率小，在水泥漿相同時，使包裹在集料表面的潤滑層增加，改善其工作性；當(dāng)給定水灰比 CW/ 和集料時，集灰比（集 料與水泥用量的比值）的減少意味著水泥量的相對增加，從而改善拌合物的工作性。流動性過小，會導(dǎo)致施工困難，不能保證混凝土的密實性；用水量過大會造成混凝土拌合物的粘聚性和保水性不良，導(dǎo)致流漿和離析現(xiàn)象，并影響混凝土的強(qiáng)度。靜置時間不超過 30s，然后平穩(wěn)、垂直地提起坍落度筒，記錄混凝土流動到 500mm刻度圈時所需的時間 500T 。 纖維混凝土板抗彎性能的試驗研究 2 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ ISO）把混凝土拌合物的工作性統(tǒng)稱為稠度，通常采用坍落度試驗或維勃稠度試驗測試混凝土的稠度。工作性是一項綜合的技術(shù)指標(biāo)，包括流動性、粘聚性和保水性三方面。 混凝土的主要性質(zhì) 強(qiáng)度 這里所說的強(qiáng)度通常是指抗壓強(qiáng)度，包括用來劃分混凝土強(qiáng)度等級的立方體抗壓強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)設(shè)計中實際使用的軸心抗壓強(qiáng)度。 目前對纖維混凝土（ FRC）彎曲韌性的研究主要以纖維混凝土梁（ 150 mm 150 mm 550mm）為研究對象，但是梁式模板的內(nèi)部空間狹小，影響了纖維在混凝土基體中的方向及自由分布，從而導(dǎo)致纖維混 凝土試驗梁與實際工程中纖維方向和分布存在一定程度的差異。 XXXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 纖維混凝土板抗彎性能的試驗研究 Investigation on the Flexural Performance of Fiber Reinforced Concrete Plates 學(xué) 院（系）： 土木水利學(xué)院 專 業(yè)： 土木工程 學(xué) 生 姓 名： XXXXXX 學(xué) 號： XXXXXXXX 指 導(dǎo) 教 師： XXXXXXXXXX 評 閱 教 師： 完 成 日 期： XXXXXXXXXX 某某大學(xué) Xxx university 纖維混凝土板抗彎性能的試驗研究 I 摘 要 混凝土具有抗壓強(qiáng)度高、原材料容易獲得、成本相對低廉、易成型、施工相對簡便、經(jīng)久耐用等優(yōu)點，但普通混凝土抗拉強(qiáng)度低，且隨著強(qiáng)度的增大，脆性也明顯增大，在受荷時往往呈現(xiàn)出無明顯征兆的脆性破壞，極大地影響了混凝土的實際工程應(yīng)用，將纖維摻入到混凝土中能夠明顯提高混凝土的抗拉強(qiáng)度，通過阻礙混凝土內(nèi)部微裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展增強(qiáng) 混凝土的韌性。纖維混凝土的韌性包括壓縮韌性、彎曲韌性、剪切韌性等，目前廣泛采用彎曲韌性作為衡量纖維混凝土韌性的主要指標(biāo)，其破壞過程更能綜合反映出纖維的增韌效果。混凝土一般由水泥、水、粗細(xì)集料組成，其中水泥與水構(gòu)成水泥漿在水泥硬化前起到潤滑作用，在水泥硬化后起到膠結(jié)作用，骨料起到骨架填充作用，水泥與水反應(yīng)后形成堅固的水泥石，將集料牢固地粘結(jié)成整體。 工作性 工作性亦稱和易性，是指混凝土拌合物易于施工操作（拌合、運輸、澆筑、搗實）并能獲得質(zhì)量均勻和成型密實的性能。 保水性是指混凝土拌合物在施工過程具有一定的保水能力，不產(chǎn)生嚴(yán)重的泌水現(xiàn)象。具體試驗方法是 將坍落度筒置于坍落流動度臺的中心位置，向筒中澆新拌混凝土，刮去多余的混凝土，并抹平混凝土表面。 （ 1）單位用水量：混凝土拌合物中的水泥漿 ，賦予其一定的流動性，在水泥用量不變的情況下，用水量越大，水灰比 CW/ 越大，混凝土聚合物流動性越大，反之流動性越小。砂率過大時，集料的總表面積及空隙率都會增大，在水泥漿含量不變的情況下，相對地水泥漿顯得 少了，減弱了水泥漿的潤滑作用，使拌合物的流動性減?。簧奥蔬^小時，不能保證粗集料之間有足夠的砂漿層，進(jìn)而降低拌合物的流動性，且影響其粘聚性和保水性，易產(chǎn)生離析和流漿現(xiàn)象。常用普通硅酸鹽水泥配置的混凝土拌合物，其流動性和保水性較好。摻入粉煤灰能夠改善混凝土拌合物的流動性。 耐久性 混凝土的耐久性，是指混凝土在設(shè)計使用年限中，在自然和人為環(huán)境的化學(xué)物理作用下，不出現(xiàn)無法接受的強(qiáng)度減小，使用功能降低和不能接受的外觀破損的能力。 （ 2）混凝土的碳化： 水泥水化產(chǎn)生大量堿性的 2)(OHCa ，在鋼筋表面形成能夠有效地保護(hù)鋼筋的氧化膜 32OFe ，而空氣中的 2CO 氣體滲透到混凝體基體內(nèi)，與其堿性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使混凝土的 pH 值降低，混凝土失去對鋼筋的保護(hù)作用，進(jìn)而造成混凝土的銹蝕的過程，成為混凝土的碳化 ?？刂茐A集料反應(yīng)的關(guān)鍵在于控制水泥及外加劑或摻合料中堿的含量和可溶型集料。然而，當(dāng)混凝土被碳化后，鋼筋表面的氧化膜被破壞，在有水分和氧氣的條件下，發(fā)生鋼筋銹蝕的電化學(xué)反應(yīng)，鋼筋銹蝕產(chǎn)生的鐵銹，體積比鐵增加 26 倍，使保護(hù)層被擠裂，空氣和水分更易進(jìn)入，促進(jìn)銹蝕加速發(fā)展。 綜上所述，提高混凝土耐久性主要從以下三個方面： （ 1）選擇適當(dāng)?shù)脑牧希? （ 2）提高混凝土的密實度：關(guān)鍵在于嚴(yán)格控制水灰比 CW/ 和保證足夠的水泥用量，選擇適當(dāng)?shù)募霞壟浜蜕奥?，使集料最密實堆積，以及采用適當(dāng)?shù)氖┕すに?，如攪拌均勻、合理澆注、振搗密實、養(yǎng)護(hù)等，在配料中加入減水劑等均可提高混凝土密實度； （ 3）改善混凝 土內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)。由于 鋼筋與混凝土有著近似相同的線膨脹 系數(shù)，鋼筋與混凝土之間有良好的粘結(jié)力， 而且 混凝土中的氫氧化鈣提供的堿性環(huán)境，在鋼筋表面形成了一層鈍化保護(hù)膜，使鋼筋相對于中性與酸性環(huán)境下更不易腐蝕 ，所以鋼筋與混凝土可以共同工作。預(yù)應(yīng)力混凝土進(jìn)一步強(qiáng)化了鋼筋與混凝土兩種材料的利用效率，使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)向輕質(zhì)、高強(qiáng)、高抗裂方向發(fā)展，促進(jìn)了橋梁等大跨度結(jié)構(gòu)的發(fā)展，以及高強(qiáng)鋼材和高強(qiáng)混凝土的應(yīng)用。 高強(qiáng)混凝土脆性的增大源于其微觀結(jié)構(gòu)的改變，眾所周知，在水泥漿體中存在兩 類獨立的孔隙：一種為無長度但有體積的開放孔；另一類為無體積但有長度的封閉孔。 美國 混凝土學(xué)會 (ACI)認(rèn)為滿足下列特殊性能和穩(wěn)定性要求的混凝土為高性能混凝土：主要包括易于澆筑、振搗不離析、早強(qiáng)、抗?jié)B性、密實性、水化溫升、韌性、體積穩(wěn)定性及惡劣環(huán)境下的較長壽命。 我國 混凝土專家吳中偉院士對高性能混凝土定義如下 [3]：高性能混凝土是在大幅度提高普通混凝土性能的基礎(chǔ)上采用現(xiàn)代混凝土技術(shù)制作，以耐久性作為設(shè)計的主要指針，針對不同用途要求，對下列性能有重點地予以保證：耐久性、施工性、適用性、強(qiáng)度、體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。普通混凝土抗拉強(qiáng)度低，且隨著強(qiáng)度的增大，脆性也明顯增大，在受荷時往往呈現(xiàn)出無明顯征兆的脆性破壞，將纖維摻入到混凝土中能夠明顯提高混凝土的抗拉強(qiáng)度，通過阻礙混凝土內(nèi)部微裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展增強(qiáng)混凝土的韌性 [4]。 纖維混凝土板抗彎性能的試驗研究 10 2 纖維混凝土 纖維混凝土是纖維增強(qiáng)混凝土的簡稱，它是以水泥凈漿、砂漿或混凝土作為基材，以非連續(xù)的短纖維或連續(xù)的長纖維增強(qiáng)材所組成的水泥基復(fù)合材料的總稱 [4]。 摻入混凝土的纖維按照材料性質(zhì)的不同可以分為以下三類： （ 1）金屬纖維，如鋼纖維、不銹鋼纖維； （ 2）無機(jī)纖維，主要有天然礦物纖維（如石棉纖維）和人造礦物纖維（如玻璃纖維、碳纖維）； （ 3）有機(jī)纖維，主要有合成纖維（如聚丙烯纖維、聚乙烯纖維、聚丙烯腈纖維）和植物纖維（如竹纖維、麻纖維）。 對于纖維長度，為使短纖維的強(qiáng)度被充分利用，其長度必須超過一定的臨界值，否則在纖維混凝土受拉或受彎達(dá)到極限狀態(tài) 時，短纖維只限于由混凝土基體中拔出，而不能拉斷。 在纖維混凝土中纖維的取向?qū)奢d作用下纖維的利用效率有很大影響，纖維的取向愈接近外力的方向，纖維的利用效率就愈高。為此應(yīng)盡可能減薄此界面層，從而提高纖維與水泥基材的界面粘結(jié)強(qiáng)度。二戰(zhàn)期間，日本曾將鋼纖維混凝土用于抗爆結(jié) 構(gòu)。 我國在 20 世紀(jì) 70 年代開始了鋼纖維混凝土的研究和應(yīng)用。同時，為了更好地推動纖維混凝土的發(fā)展，在中國土木工程學(xué)會下專門設(shè)立了纖維混凝土委員會，并成立了纖維混凝土技術(shù)情報網(wǎng)，出版了《纖維混凝土技術(shù)簡訊》 。 鋼纖維混凝土 （ Steel Fiber Reinforced Concrete） 鋼纖維混凝土是二十世紀(jì)七十年代發(fā)展起來的一種新型復(fù)合材料，有水泥、粗細(xì)集料和隨機(jī)分布的鋼纖維組成。在受荷初期，混凝土基體與纖維共同承受外力，當(dāng)混凝土開裂后，橫跨裂縫的纖維成為外力的主要承受者。沖擊韌性指材料抵抗沖擊或震動荷載作用的性能； （ 4）收縮性能明顯改善； （ 5）抗彎和抗疲勞性能顯著提高； （ 6）耐久性能顯著提高。當(dāng)混凝土強(qiáng)度超過 100MPa后，材質(zhì)將變得非常脆，在軸壓作用下幾乎不存在應(yīng)變軟化性能，呈突然性爆裂破壞，嚴(yán)重限制了高強(qiáng)混凝土 的應(yīng)用。從而使 SIFCON的強(qiáng)度和韌性成倍提高，在承受反復(fù)荷載和抗震抗爆結(jié)構(gòu)中優(yōu)越性更為顯著。 （ 3）鋼纖維鋼絲網(wǎng)水泥復(fù)合結(jié)構(gòu) 亂向分布的鋼纖維摻入方向性強(qiáng)的鋼絲網(wǎng)水泥中，能夠充分發(fā)揮鋼纖維和鋼絲網(wǎng)彼此的長處，提高鋼絲網(wǎng)水泥的抗裂性能。 合成纖維混凝土 聚丙烯纖維（ Polypropylene Fiber）是目前應(yīng)用最普遍的合成纖維，主要包括兩種 : 聚丙烯短纖維和聚丙烯長纖維?；炷恋乃苄蚤_裂主 要發(fā)生在混凝土硬化前，特別是在混凝土澆筑后 45h 內(nèi)，此階 段由于水分的蒸發(fā)和轉(zhuǎn)移，混凝土內(nèi)部的抗拉能力低于塑性收縮產(chǎn)生的拉應(yīng)變，引起混凝土內(nèi)部的塑性裂縫。此外，由于纖維的存在，減少了混凝土的收縮裂縫尤其是連通裂縫的產(chǎn)生，減少了滲水通道，進(jìn)而提高了混凝土的抗?jié)B性能。但鋼纖維在特殊環(huán)境存在銹蝕問題，且重量高，施工中有時有結(jié)團(tuán)現(xiàn)象。不同品種的纖維因彈性模量、抗拉強(qiáng)度、長徑比、摻量等的不同，在混凝土中阻裂效應(yīng)的作用機(jī)理和效果也不相同。 聚丙烯短纖維的阻裂效應(yīng)主要體現(xiàn)在消除或減輕了早期混凝土中原生裂縫的發(fā)生和發(fā)展，鈍化了原生裂 縫尖端的應(yīng)力集中，使介質(zhì)內(nèi)的應(yīng)力場更加連續(xù)和均勻。 用單一纖維對混凝土基體的增強(qiáng)、增韌作用是有限的，混凝土是多相、多層次的復(fù)合材料，小到微米級的水泥石凝膠，粗到毫米級的砂子，大到厘米級的碎石，如果只是纖維混凝土板抗彎性能的試驗研究 16 摻入單一纖維，僅改善了混凝土某一層次的性能，為了從整體上提高混凝土的性能，所加入的纖維理應(yīng)也是多層次的，即混雜纖維。正混雜效應(yīng)是高彈模纖維和高延性纖維在受荷的各個階段和不同結(jié)構(gòu)層次上協(xié)同作用的結(jié)果，負(fù)混雜效應(yīng)則是由于兩種纖維在基體中的平均間距小到一定程度后，互相干擾所致。當(dāng)基材局部產(chǎn)生大裂紋，微纖維在基材中被拔出而難以制止大裂紋時，大纖維則因其被拔出需消耗更大的能量而能夠起到阻止大裂紋的擴(kuò)張，從而改善混凝土的延性； （ 3）不同耐久性能纖維混雜： 耐久性較差的纖維可以用于保證在運輸和安裝等短期性能 。在鋼纖維摻量較低的基礎(chǔ)上加入低摻量的聚丙烯纖維，工程造價提高少，但卻使混凝土的強(qiáng)度、韌性、阻裂能力等性能得到很大提高，大大改善了混凝土的脆性，特別適合抗震等級要求較高的工程 [910]。 工程實例 [11]：廣東肇慶北江大橋是鐵路公路兩用橋，于 1984 年底竣工交付使用，由于通車量大，三個月后，橋面鋪裝層即開始出現(xiàn)各種損壞，嚴(yán)重影響行車安全和公路纖維混凝土板抗彎性能的試驗研究 18 橋面的使用壽命。在鐵路工程方面，鋼纖維混凝土主要用于預(yù)應(yīng)力鋼纖維混凝土鐵 路軌枕、雙塊式鐵路軌枕及搶修鐵路橋面防水保護(hù)層中。 現(xiàn)已建成的工程有：沈陽鐵路局長達(dá)線維修工程、柳州鐵路局黔桂鐵路鋪設(shè)工程、南昆鐵路隧道工程和西安 安康鐵路椅子山隧道等。鋼纖維混凝土在建筑中的應(yīng)用實例有：福州東方大廈、沈陽市急救中心站綜合樓、江蘇省丹陽市中醫(yī)院、遼陽市食品公司辦公樓 ,沈陽商業(yè)城采用鋼纖維混凝土成功解決了大懸挑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的復(fù)雜應(yīng)力問題，沈陽市急救中心在屋面結(jié)構(gòu)體系及剛性防水層中采用了鋼纖維混凝土，滿足了屋面直升機(jī)停機(jī)坪設(shè)計的特殊要求。我國在實際工程中應(yīng)用的有：三峽工程、小浪底水利樞紐工程、三門峽泄水排砂底孔等工程。美國在巴拿馬的海軍港口，為提高原碼頭鋼筋混凝土抗海水侵蝕的能力，采用纖維混凝土進(jìn)行加固。這些工程應(yīng)用證明采用噴射鋼纖維混凝土修補(bǔ)加固工程質(zhì)量方案正確，質(zhì)量可靠，可以達(dá)到預(yù)期目的。纖維混凝土在美國、歐洲各國、日本的使用已經(jīng)相當(dāng)普遍，國內(nèi)纖維混凝土的應(yīng)用和研究相對較晚，纖維混凝土在我國具有良好的發(fā)展前景。這些應(yīng)力集中點的應(yīng)力首先達(dá)到極限抗拉強(qiáng)度，引起局部塑性變形。 圖 復(fù)合材料受力情況 在纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中纖維與基體通過兩種材料的界面相互作用的