1、 粉 煤 灰 综 合 利 用FLY ASH COMPREHENSIVE UTILIZATION2013 NO 3专 题 研 究不同骨料分维与碳纤维掺量对混凝土力学性能的影响Different Aggregate Fractal Dimension and the Carbon Fiber Content on the Mechanical Properties of Concrete Effect姜 楠，王晓丽（胜利油田胜利石油化工建设有限责任公司，山东 东营 ；内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院，呼和浩特）摘 要：通过骨料分维值的不同和碳纤维掺量的不同，研究骨料分维值和碳纤维掺量对混凝土基
2、本力学性能的影响。结果表明，骨料分维 的抗压强度和抗折强度是最大的；碳纤维的掺入对混凝土抗折强度的影响明显优于其对抗压强度的影响，并且纤维掺量在 畅 时效果最好。关键词：骨料分维；碳纤维；力学性能 中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（）收稿日期：集料是混凝土的重要组成部分，体积一般占混凝土体积的 左右，所以集料的性能能够较大的影响混凝土的性能，而集料级配的好坏对混凝土的性能起着不可忽视的作用。历来评价骨料级配的方法是筛分曲线，虽然能够定性的描述颗粒大小及分布，但人们更渴望采用简单的数字表征，希望用简单的数字来具体反映混凝土级配的好坏。目前，把破碎体分形理论作为评估集料级配的一种方法效
3、果较好，可以用数字去直接作为级配评估指标。本文通过不同骨料的分维去研究它和混凝土的抗压、抗折的关系，更能简单直接的用数字去评价骨料级配的好坏。碳纤维的抗拉强度、弹性模量较高，可满足承载力的要求，且对混凝土结构物有良好的保护作用，所以，近些年碳纤维在混凝土的应用越来越广泛。本文在研究骨料分维与混凝土力学性能关系的同时，通过在混凝土中掺加不同掺量的碳纤维，进而研究了碳纤维对混凝土力学性能的影响。1 配合比试验1 1 试验原材料水泥：冀东 P O 畅R 级普通硅酸盐水泥，主要物理性能见表 。表 水泥性能指标细度MgoSO凝结时间min抗折强度MPa抗压强度MPa初凝终凝ddddb 3&洓哪洓 哪 *
4、细骨料：普通河沙，含泥量 畅。粗骨料：天然碎石，粒径 畅 mm mm。碳纤维：主要性能见表。水：当地自来水。外加剂：RSD 型高效减水剂，掺量为水泥掺量的 畅。表 碳纤维的性能指标长度mm密度gcm 弹性模量MPa极限拉伸率抗拉强度MPa 怂 珑 1 2 试验配合比本试验选用 畅、畅、畅、畅 四个不同的骨料分维值，碳纤维的掺量分别取 、畅、畅。混凝土的配合比为 C W （S G），具体骨料筛分值见表 ，表中骨料的筛分值为 m混凝土所需量。表 不同分维的骨料筛分值分维数筛孔尺寸mmO 觋 滗 蝌 0 b;耨 )0 1 b;耨 )7 0 1 b;耨 )7 0 1 b;耨 )7 E 1 2013 N
5、O 3 粉 煤 灰 综 合 利 用FLY ASH COMPREHENSIVE UTILIZATION 专 题 研 究1 3 试验过程因为在普通混凝土中加入了碳纤维，所以在混凝土搅拌工艺过程中，跟普通混凝土的流程不同。（）将石子、砂子与纤维一起倒入搅拌机，干拌 min，这样可以借骨料相互挤压与摩擦的力使得碳纤维分散开。（）将水泥放入搅拌机，再搅拌 min。这样可使碳纤维在水泥和骨料之间分散的更均匀。（）加入水和减水剂，再搅拌 min。（）将搅拌好的混凝土装模，min 后拆模养护。2 试验结果与分析2 1 抗压强度结果混凝土 d 的抗压强度见表 表 d 混凝土抗压强度MPa纤维掺量骨料分维邋 怂
6、北 a 鬃邋 怂 北 a 殮 邋 怂 北 a 殮 邋 怂 北 a 2 1 1 骨料分维与混凝土抗压强度的关系 从图 中可以看出，在纤维掺量相同的情况下，骨料分维值畅 的混凝土抗压强度是最高的，也就是说粗骨料与细骨料的级配达到了最佳状态。分维 畅、畅 的抗压强度值依次降低，但是分维 畅 的抗压强度仍然要高于分维 畅 的抗压强度。在混凝土中，粗骨料起到了一个刚性骨架的作用，在受压时，混凝土内部是通过粗集料之间的传递力才会使混凝土强度提高，所以粗骨料对于混凝土的抗压强度有着至关重要的作用。从表 中可以看出，骨料分维值的变化即骨料级配的不同，也就是说骨料分维 畅、畅、畅、畅 的混凝土，在水泥、水、外加剂、骨料总重及骨料粒径不变的情况下，变化粗、细骨料的级配。随着骨料分维的依次增大，粗骨料的体积率逐渐减小，而细骨料的体积率逐渐增大。骨料分维 畅 的混凝土抗压强度最低，这是因为虽然起骨架作用的粗骨料含量最多，但是相应的粗骨料表面积也就最大，较大的粗骨料表面积需要较多的水泥砂浆去握裹，但是细骨料用量的减少使得砂浆数量也是减少的。为数不多的砂浆不足以包裹集料，降低了粗骨料与砂浆基质的粘结界面处过渡区的
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