鋼纖維混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1、北方工業(yè)大學(xué)課程名稱：高等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)專業(yè)班級(jí)：土木研T4學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)任課教師：張燕坤成績(jī)：評(píng)語：高等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 鋼纖維混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)設(shè)計(jì)1、試驗(yàn)名稱鋼纖維混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)設(shè)計(jì)2、試驗(yàn)的目的意義了解并掌握混凝土的抗裂度指標(biāo)；學(xué)會(huì)劈裂抗拉試驗(yàn)的測(cè)量方法，分析鋼纖維混凝土與普通混凝土之間的抗拉性能差異及影響鋼纖維混凝土抗拉強(qiáng)度的因素,并討論各因素影響的大小。3、試驗(yàn)基本原理根據(jù)混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度可以確定混凝土的抗裂強(qiáng)度。圖1劈裂試驗(yàn)示意圖4、試驗(yàn)儀器設(shè)備1、4壓力試驗(yàn)機(jī)或萬能試驗(yàn)機(jī)。精度示值的相對(duì)誤差應(yīng)是在2%以內(nèi)。試模。采用邊長(zhǎng)150mm方塊作為標(biāo)準(zhǔn)試件，其最大集料粒徑應(yīng)小

2、于40mm。標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室。溫度20C、相對(duì)濕度大于90%。振動(dòng)臺(tái)。頻率50Hz，空載振幅0.5mm。搗棒、小鐵鏟、金屬直尺、鏝刀等。墊塊、墊條及支架。墊塊采用半徑75mm的鋼制弧形墊塊，長(zhǎng)度與試件相同；墊條為三層膠合板制成，寬度為20mm、厚度為34mm，長(zhǎng)度不小于試件長(zhǎng)度，墊條不得重復(fù)使用;支架為鋼支架。5、鋼纖維混凝土的試驗(yàn)方案對(duì)比常規(guī)混凝土的抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)，并根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)易知2、3,鋼纖維混凝土抗拉強(qiáng)度的主要影響因素有鋼纖維體積率、混凝土強(qiáng)度、鋼纖維比表面積。試驗(yàn)原材料：1鋼纖維的選擇為了選擇增強(qiáng)效果較好的鋼纖維配制混凝土，應(yīng)結(jié)合鋼纖維體積率、混凝土強(qiáng)度、鋼纖維比表面積加以選擇，A、B兩種鋼

3、纖維由于比表面積不同可分Al、A2、A3,Bl、B2、B3,(粗短，正常，細(xì)長(zhǎng))鋼纖維和混凝土接觸表面積不同，則鋼纖維與混凝土的粘結(jié)力不同，則鋼纖維混凝土的承載力和韌性和抗裂性不同兩種鋼纖維的體積率可取0.5%l%l.5%2.混凝土的選擇按混凝土強(qiáng)度等級(jí)選擇C30C40C50舉例其中C30配合比混凝土強(qiáng)度等級(jí)：C30;坍落度：3550mm;水泥強(qiáng)度42.5級(jí)；砂子種類；中砂；石子最大粒徑40mm；砂率；34%配制強(qiáng)度：38.2(MPa)材料用量(kg/m3)：水泥：337kg砂：642Kg石子：1246Kg水：175Kg配合比：1:1.91:3.70:0.52體積比：水泥散裝337kg(0.2

4、32m3):砂0.403m3：碎石0.86m3：0.175m3本試驗(yàn)由于要考慮A、B兩種鋼纖維混凝土的抗拉性能，且影響因素比較多，為了能夠盡可能地減少試驗(yàn)數(shù)目且能為分析試驗(yàn)結(jié)果提供豐富而全面的信息，故而選擇采用正交試驗(yàn)法進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)。故本試驗(yàn)方案中，為三因素三水平進(jìn)行。將上述的影響因素和變化水平總結(jié)如表1所示。表1鋼纖維混凝土的影響因素和變化水平因素水平、A(接觸表面積)B(混凝土強(qiáng)度等級(jí))/MPaC(鋼纖維體積率)/%1a1.430.052b1.710.13c1.890.15由表1易知本試驗(yàn)是三因素三水平正交試驗(yàn)，選用正交表L9(34)即可滿足試驗(yàn)要求,其水平組合如表2所示。表2鋼纖維混凝土

5、試驗(yàn)的水平組合列號(hào)A（接觸表面積）B（混凝土強(qiáng)度等級(jí)）/MPaC住岡纖維體積率）/%試驗(yàn)號(hào)水平組合11111A121222CDEF122231333CDEF133342124CDEF232352235CDEF223162316CDEF231273137CDEF313283218CDEF321393329CDEF3321本試驗(yàn)考慮的是san因素三水平問題，如果做全面試驗(yàn)需33=27次試驗(yàn)，如表2所示的用L9（34）來做只要9組即可滿足試驗(yàn)要求，但是為了使試驗(yàn)更具有說服力，每組試驗(yàn)必須設(shè)置參考組（不摻鋼纖維時(shí)的情形），每組3個(gè)試塊。由于是A、B兩種鋼纖維，故而需要如表二所示的操作共兩次，故而需要制

6、備的試件總數(shù)為個(gè)。6、試件制備1、4本試件應(yīng)同齡期者為一組，每組為3個(gè)同條件制作和養(yǎng)護(hù)的混凝土試塊。試模內(nèi)裝的混凝土應(yīng)是同一次拌和的拌合物。坍落度小于或等于70mm的混凝土，試件成型宜采用振動(dòng)振實(shí)；坍落度大于70mm的混凝土，試件成型宜采用搗棒人工搗實(shí)。振動(dòng)臺(tái)成型試件:將拌合物一次裝入試模并稍高出?？冢苗N刀沿試模內(nèi)壁略加插搗后，移至振動(dòng)臺(tái)上，開動(dòng)振動(dòng)臺(tái)，振動(dòng)至表面呈現(xiàn)水泥漿為止，刮去多余拌合物并用鏝刀沿模口抹平。搗棒人工搗實(shí)成型試件:將拌合物分兩層裝入試模，每層厚度大致相等。插搗按螺旋方向從邊緣向中心均勻進(jìn)行。插搗底層時(shí)，搗棒應(yīng)貫穿整個(gè)深度，插搗上層時(shí)，搗棒應(yīng)插入下層深度2030mm。插搗時(shí)

7、搗棒應(yīng)保持垂直不得傾斜，并用抹刀沿試模內(nèi)壁插入數(shù)次，以防止試件產(chǎn)生麻面。C.成型后的試件應(yīng)覆蓋，防止水分蒸發(fā)，并在室溫20C環(huán)境中靜置12晝夜（不得超過兩晝夜），拆模編號(hào)。d.拆模后的試件立即放在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)。試件在養(yǎng)護(hù)室內(nèi)置于架上，試件間距離應(yīng)保持1020mm，并避免用水直接沖刷。7、測(cè)定步驟試件從養(yǎng)護(hù)地點(diǎn)取出后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行試驗(yàn),將試件表面與上下承壓板面擦干凈。將試件放在試驗(yàn)機(jī)下壓板的中心位置，劈裂承壓面和劈裂面應(yīng)與試件成型時(shí)的頂面垂直；在上、下壓板與試件之間墊以圓弧形墊塊及墊條各一條，墊塊與墊條應(yīng)與試件上、下面的中心線對(duì)準(zhǔn)并與成型時(shí)的頂面垂直。宜把墊條及試件安裝在定位架上使用。開動(dòng)試驗(yàn)機(jī)

8、，當(dāng)上壓板與圓弧型墊塊接近時(shí)，調(diào)整球座，使接觸平衡。加荷應(yīng)連續(xù)均勻，當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)VC30時(shí)，加荷速度取每秒鐘0.020.05MPa；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)三C30且VC60時(shí)，取每秒鐘0.050.08MPa；當(dāng)混凝土強(qiáng)度等級(jí)三C60時(shí)，取每秒鐘0.080.10MPa,至試件接近破壞時(shí)，應(yīng)停止調(diào)整試驗(yàn)機(jī)油門，直至試件破壞，然后記錄破壞荷載。8、數(shù)據(jù)記錄及數(shù)據(jù)處理或結(jié)果分析混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算（精確到0.01Mpa）：ts兀AA式中f混凝土劈裂抗拉強(qiáng)度（MPa）；tsF試件破壞荷載（N）；A試件劈裂面面積（mm2）；強(qiáng)度值的確定應(yīng)符合下列規(guī)定：三個(gè)試件測(cè)值的算術(shù)平均值作為該組試件的強(qiáng)度值（

9、精確到0.01MPa）；三個(gè)測(cè)值中的最大值或最小值中如有一個(gè)與中間值的插值作為該組試件的抗壓強(qiáng)度值；如最大值與最小值與中間值的差均超過中間值的15%，則該組試件的試驗(yàn)結(jié)果無效。將最后得到的結(jié)果進(jìn)行匯總后，通過證件試驗(yàn)的分析方法計(jì)算求得各影響因素的影響因子的大小，進(jìn)而判斷出那種因子對(duì)鋼纖維混凝土的抗拉強(qiáng)度的影響最大。參考文獻(xiàn)中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部混凝土強(qiáng)度檢查評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)(GBT-50107-2010)北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.5.韓嶸，趙順波，曲福來.鋼纖維混凝土抗拉性能試驗(yàn)研究J.土木工程學(xué)報(bào),2006,39(11):6367.石欠欠，姜新佩正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)在混凝土強(qiáng)度試驗(yàn)中的應(yīng)用J.水利采煤與管道運(yùn)輸,2003,(3):3941.中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50010-2010)北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2011.5.趙軍,高丹盈，朱海堂.鋼纖維高強(qiáng)混凝土抗壓性能試驗(yàn)研究J.新型建筑材料,2005,01:2427.楊勇，任青文.鋼纖維