高强混凝土论文精选(九篇)

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第1篇：高强混凝土论文范文

论文摘要：本文通过理论分析从水泥、水灰比、粗集料、细集料、混凝土工艺、混凝土施工技术等几个方面简要阐述影响水泥混凝土强度的几个主要因素，为水泥混凝土结构的设计、施工及试验分析提供一些思路。

混凝土是目前世界上用途最广、用量最大的建筑材料。它在建筑工程、公路工程、桥梁和隧道工程、水利及特种结构的建设领域中发挥着不可替代的作用。任何混凝土结构物主要都是用于承受荷载或抵抗各种作用力，强度是混凝土最重要的力学性能。通常用强度来评定和控制混凝土的质量以及评价各种因素影响程度的指标。本文就影响水泥混凝土强度的因素做简单的分析。

1水泥对混凝土强度的影响

水泥混凝土中的活性成分，其强度大小直接影响着混凝土强度的高低。混凝土抗压强度与混凝土使用的水泥强度成正比，在配合比相同的情况下，所使用的水泥强度越高，制成的混凝土强度越高。水泥混凝土的影响取决于水泥的化学成分及细度。水泥强度主要来自于早期强度及后期强度，而且这些影响贯穿于混凝土中。用早期强度较高的水泥来制作混凝土，其强度增长较快，但在后期可能以较低的强度而告终。而无论通过改变成分、养护条件或者利用外加剂而比较缓慢地水化，都可使水泥产生较高的最终强度。

水泥细度对混凝土强度的影响也很大。随着细度增加，水化速率增大，就导致较高的强度增长率。但应避免细磨粉的含量。因为当颗粒很细时，间隙水可引起一些高W/C区域。

而水泥质量的波动对混凝土强度的影响,应引起注意。水泥厂生产的同一品种同一标号的水泥，不可避免地会在质量上有波动。水泥质量的波动，毫无疑问地在混凝土强度上反映出来。采用具有相同平均强度而离散系数小的水泥，可以降低混凝土的水泥用量。水泥质量波动大多是由于水泥细度和早期强度的差异引起的。而这些因素在早期的影响最大。随着时间的延长其影响就不再是最重要的了。即水泥质量波动引起的混凝土强度的标准离差，不随龄期而增大，但混凝土强度的离散系数却因强度随龄期的增大而减小。因此，水泥质量波动对混凝土早期强度影响大。

2水灰比对混凝土强度的影响

从混凝土强度表达式也看出，C/W即水灰比也与混凝土强度成正比，即水灰比越小，混凝土强度越高；水灰比越大，混凝土强度越底。水灰比和混凝土的捣实程度，两者都对混泥土体积有影响，水灰比-孔隙率关系无疑是最重要的因素。它影响着水泥浆基体和粗骨料间过渡区这两者的孔隙率，水泥在水化过程中的孔隙率取决于水灰比，水灰比和混凝土的振捣密实程度两者都对混凝土体积有影响，充分密实的混凝土在任何水灰比程度下的毛细管空隙率由水灰比所确定。当混泥土混合料能被充分捣实时，混凝土的强度随水灰比的降低而提高。在使用同种水泥的情况下，水灰比越小，与骨料粘结力越大，混凝土强度越高。

3粗集料对混凝土强度的影响

集料极重要的参数是集料的形状、结构、最大尺寸及级配。集料本身的强度不太重要，因为集料强度一般都要高于混凝土的设计抗压强度。在承载时混凝土中集料所能承受的应力大大超过混凝土的抗压强度。

骨料颗粒强度比混凝土基体和过渡区的强度要大。大多数天然骨料，其强度几乎不被利用，因为破坏决定于其它两项（水泥浆基体及过渡区）。一般而言，强度和弹性模量高的集料可以制得质量好的混凝土。但过强、过硬的集料不但没有必要，相反，还可能在混凝土因温度或湿度等原因发生体积变化时，使水泥石受到较大的应力而开裂。

骨料颗粒的粒形、粒径、表面结构和矿物成分，往往影响混凝土过渡区的特性，从而影响混凝土的强度。

级配良好的粗骨料改变其最大粒径对混凝土强度有着两种不同的影响。水泥用量和稠度一样时，含较大骨料粒径混凝土拌和物比含较小粒径的强度小，其集料的表面积小，所需拌和水较少，较大骨料趋于形成微裂缝的弱过渡区，其最终影响随混凝土水灰比和所加应力而不同。在低水灰比时，降低过渡区孔隙率同样对混凝土强度一开始就起重要作用。在一定拌和物中，水灰比一定时抗拉强度与抗压强度之比将随粗骨料粒径的降低而增加。试验表明，增加骨料粒径对高强混凝土起反作用，低强度混凝土在一定水灰比时，骨料粒径似乎无大的影响。另外，在同一条件下，以钙质代硅质骨料会使混凝土强度明显改善。

4细集料对混凝土强度的影响

细集料品种对混凝土强度的影响程度比粗集料小，所以混凝土公式中没有反映砂对混凝土强度的影响，但砂的质量对混凝土强度也有一定影响。由于施工现场砂石质量变化相对较大，因此现场施工人员必须保证砂石的质量要求，并根据现场砂含水率及时调整水灰比，以保证混凝土配合比，不能把试验配合比与施工配合比混为一谈。

5混凝土工艺对混凝土强度的影响

混凝土工艺对混凝土强度的影响主要包括：

5.1工艺中使用活性矿物掺合料对混凝土强度的影响。粉煤灰和矿渣等掺合料对混凝土强度有较大作用，特别对于大体积混凝土，能降低水化热，减少混凝土内部微裂缝的产生，提高后期强度；

5.2工艺中使用特殊功效的外加剂对混凝土强度的影响。最常见的混凝土外加剂为减水剂，减水剂对混凝土强度至关重要，由于拌制混凝土需要一定的流动性才能施工，传统混凝土中总的加水量是水泥水化所需水分的两倍以上，水化多余的水分从混凝土内部迁移出来形成大量的空隙，至使混凝土强度降低，减水剂的作用是保证混凝土混合料在流动性及和易性的基础上降低混凝土拌合用水量，减低水灰比，从而提高混凝土强度。

6混凝土施工技术对混凝土强度的影响

混凝土施工技术对混凝土强度的影响主要包括：模板对混凝土强度的影响。模板及支架在在施工中出现问题，将会直接影响水泥混凝土的强度；混凝土浇筑质量对混凝土强度的影响。在施工过程中必须把混合物搅拌均匀，浇筑后必须振捣密实，且经良好的养护才能使混凝土硬化后达到预定的强度；拆模对混凝土强度的影响。混凝土强度不足时，过早拆除支撑模板，过早荷载作用或者超堆荷载会使混凝土粱、板产生裂缝，导致强度降低；混凝土养护质量对混凝土强度的影响。混凝土成型后应在一定的养护条件下进行养护，才能使混凝土硬化后达到预定的强度及其他性能。

结束语

混凝土强度影响因素众多，本文根据理论分析和施工实践并结合众多工程经验，提出并总结了影响混凝土强度的几大因素。较全面的分析了这些因素对混凝土强度的影响。

参考文献

第2篇：高强混凝土论文范文

【关键词】理论强度；强度贡献率；密实度；计算公式；数学模型

引言

随着混凝土外加剂和超细矿物掺和料的的普遍使用，现代混凝土的设计需要同时考虑工作性、强度和耐久性，而我国现有的混凝土配合比设计规范以强度为主，已经不能满足高性能混凝土配制及施工的实际需要，特别是传统观念下配制混凝土时水泥要比混凝土强度高，粉煤灰及矿渣粉等矿物掺和料用量不能超过规定比例的规定，在现实混凝土生产过程中已经失去了指导意义。根据混凝土体积组成石子填充模型，我们进行了现代混凝土配合比的设计计算，推导出了水泥、掺和料、砂、石、外加剂和拌合用水定量计算的科学依据和计算公式。

1 现代混凝土强度理论数学模型的建立

混凝土作为一种复杂的物理化学反应产物，主要由砂子、石子、水泥、矿渣粉、粉煤灰、硅粉、水、外加剂等成份组成。根据格里菲斯断裂强度理论公式：σf =可以求得硬化砂浆理论强度,该强度值主要取决于水泥熟料强度及水化产物的表面活性、胶凝材料的内部结构组成、微裂缝和缺陷的大小。

E--设计强度等级混凝土弹性模量，现有两种计算方法：

2.1 E=105/（2.2+35/ fcu.o）

2.2 E=

结合以上分析，混凝土的强度f与硬化砂浆理论强度σf、胶结材料的强度贡献率u和硬化砂浆的密实度m成正比例。由此可得现代混凝土强度理论数学模型及及城建XS公式。

即：

式中：

σf -混凝土中硬化砂浆理论强度

对于C10―C55的混凝土σf =；

-混凝土胶凝材料用量系数，α=B/1000

B= C+F+K

u --胶凝材料强度贡献率

2 现代混凝土强度理论数学模型的应用探讨

2.1 C10―C30掺粉煤灰混凝土

对C10―C30普通混凝土，胶凝材料使用水泥和粉煤灰，其强度计算公式即现代混凝土强度理论计算公式

通过以上计算可知，其他条件不变时，用水量的变化对低强度等级混凝土强度的影响主要是改变了混凝土内部硬化砂浆的密实度m。

2.2 C30―C55掺复合料（矿粉和粉煤灰）混凝土

对于C30―C55掺复合料（矿粉和粉煤灰）混凝土，胶凝材料使用水泥、粉煤灰和矿粉，其强度计算公式即现代混凝土强度理论计算公式如下：

通过以上计算可知，其他条件不变时胶凝材料细度的变化对混凝土强度的影响主要是改变了混凝土内部硬化砂浆的理论强度值和胶凝材料的强度贡献系数，用水量的变化对混凝土强度的影响主要是改变了混凝土内部硬化砂浆的密实度,由于本工程中只用到了C55等级强度混凝土,C60至C100不做详节。

2.3 水泥强度验算

水泥及胶凝材料水化后强度贡献主要来源于胶凝材料水化后的体积，砂子及胶凝材料之间存在微裂缝，导致水泥胶砂强度比理论值降低；胶凝材料拌合用水量大于胶凝材料理论水化用水量，这些水份在水泥胶砂硬化后蒸发，留下孔隙使硬化砂浆密实度降低从而影响强度。对普通水泥， u1=1.0其强度计算公式即现代混凝土强度理论计算公式可以简化为：

fc =σf×（WO/W-0.27）

3 现代混凝土体积石子填充模型的建立

现代混凝土在施工过程中是以塑性或流动性状态进行施工，当混凝土各种原材料经拌合后，以塑性或流动性状态存在，经过运输、浇注、振捣成型和养护后进入使用状态的混凝土以硬化形态出现，这时硬化的混凝土由粗骨料和硬化砂浆、气孔、水组成。我们认为混凝土由硬化砂浆和石子两部分组成，石子作为砂浆的填充料，当压碎指标小于8%时，由于它的强度大于混凝土的设计强度，只占体积不影响强度；砂浆与石子的粘结强度、砂浆体积胶中凝材料强度贡献率、硬化砂浆密实度决定混凝土的强度。

4 石子填充法在混凝土配合比设计中的应用

依据现代混凝土强度理论数学模型和石子填充模型进行混凝土配合比设计的具体步骤如下：

4.1 配制强度：

现代混凝土的配制强度按现行规范fcu.p=fcu.o+1.645σ确定。

不同强度等级混凝土σ取值表

σ值 C10-C25 C30-C55

4MPa 5MPa

4.2 有强度贡献胶凝材料用量的确定

对于基准塑性混凝土，坍落度为T(mm),用于调整工作性的用水量为0.5Tkg，其中u1=1，F=K=Si=0,由城建XS公式可知,

fcu.p=σf×［(u1C+u2F+u3K+u4Si)/ (C+F+K +Si)］×(W0/W-0.27)

将公式中有强度贡献胶凝材料用相当水泥用量C0代替，公式简化为

fcu.p=σf× （C0/ C0）×［W0/ （W0+0.5T）-0.27］］=σf/ (W0/（W0+0.5T）-0.27)

4.3 掺和料用量的确定

4.3.1 C30―C55掺复合料（矿粉和粉煤灰）混凝土

水泥用量C= C0×0.7

粉煤灰用量F=（C0-C）/( u2+ 2×u3)

矿粉用量 K = 2×（C0-C）/( u2+ 2×u3)

4.4 配合比的试配和调整

采用该理论模型进行配合比设计配制的高性能混凝土、纤维防裂混凝土和自密实混凝土经过在国家大剧院等重点工程的应用，验证了现代混凝土强度理论的正确性和混凝土体积组成石子填充模型用于混凝土配合比设计的可行性，取得了良好的技术效果。

5 结论

5.1 本文研究建立了现代混凝土强度理论数学模型，该公式同时考虑了现代混凝土设计中对工作性、强度和耐久性的要求，适应了现代混凝土配合比设计对强度、工作性和长期使用功能的要求，实现了以上技术参数在设计公式的有机统一。

5.2 混凝土体积组成石子填充模型将传统混凝土石子空隙由砂子填充，砂子空隙由泥浆填充，水灰比决定混凝土强度的设计思路转换为：混凝土由砂浆和石子两部分组成，石子作为砂浆的填充料，由于它的强度大于混凝土的设计强度，只占体积不影响强度；砂浆强度、胶凝材料强度贡献率、硬化砂浆密实度决定混凝土的强度。

5.3 现代混凝土强度理论数学模型及混凝土体积组成石子填充模型是适用于各种现代混凝土配合比设计和强度计算的数学模型，经过严格的数学推导得到混凝土配合比设计中水泥、掺和料、砂、石、外加剂和拌合用水量等组成材料的准确计算公式,解密了混凝土各组成之间的定量关系，实现了现代混凝土配合比设计和强度的科学定量计算。

5.4 现代混凝土强度理论数学模型同样适用于各种水泥的配比设计和强度计算,实现了水泥和混凝土强度计算公式的统一，在水泥和混凝土之间建立了一座紧密联系的桥梁。

5.5 与传统混凝土设计方法相比，现代混凝土强度理论数学模型与混凝土体积组成石子填充模型实现了混凝土配合比设计计算的科学、精确、简便、快捷和实用。

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第3篇：高强混凝土论文范文

[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（Steel Fiber Reinforced Concrete，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：

第4篇：高强混凝土论文范文

关键词：聚丙烯纤维; 混凝土; 强度

中图分类号： TQ325.1+4 文献标识码： A 文章编号：1前言纤维在提高混凝土性能方面扮演着日益重要的角色。混凝土是一种脆性材料，韧性差，抗疲劳能力低，易产生裂纹，抗冲击碎裂性差，这种问题不是因为强度不够，而是耐久性不够。聚丙烯纤维对混凝土具有阻裂效果，增稠效果，界面效果减少了混凝土的离析，改善和易性，减少混凝土的收缩裂缝，提高混凝土的耐久性，对混凝土的强度也产生一定的影响，本文将研究聚丙烯纤维对不同强度等级混凝土强度的影响效果，主要研究聚丙烯纤维对不同强度等级混凝土抗压强度和抗折强度的影响规律。 2试验原材料

（1）原材料 a.水泥：山东水泥厂生产的“山水”牌P.O42.5级水泥；

b.粉煤灰；苏源徐塘电厂粉煤灰公司生产的Ⅱ级灰

表（1）水泥.粉煤灰的化学组成

c.砂：宿迁骆马湖湖砂，Ⅱ级中砂，细度模数为2.6，堆积密度1352 Kg/m3表观密度2540Kg/m3级配合格；

d.石：徐州睢宁碎石，粒径5～31.5mm；堆积密度1360Kg/m3 紧密堆积密度1560Kg/m3表观密度2650Kg/m3针片状含量11.06%压碎指标3.78

e.水：使用自来水

f.高效减水剂：采用沭阳金源科技有限公司生产的M-I高效减水剂。

表（2）具体试验基准配和比与聚丙烯纤维配合比

3聚丙烯纤维对不同强度等级混凝土强度的影响

h.聚丙烯纤维：采用了江苏射阳县永固纤维设备有限公司生产的“永固丝”直径12mm(PPFIBRE)

（2）试验配合比

3．1聚丙烯纤维对不同强度等级混凝土立方体抗压强度的影响 从表（3）可以看出，当混凝土处于较低强度等级(＜35MPa)，或者混凝土处于早期阶段(强度较低)时，在基准混凝土中掺入聚丙烯纤维可以提高混凝土立方体抗压强度：当混凝土处于较高强度等级(＞35MPa)，或者混凝土处于后期阶段(强度较高)时

掺入聚丙烯纤维会使混凝土立方体抗压强度略微降低。

表(3)具体试验基准混凝土强度与聚丙烯纤维混凝土强度

3．2聚丙烯纤维对不同强度等级混凝土抗折强度的影响。

我多次通过试验得出结论，当混凝抗折强度较低(＜45MPa)，或者混凝土处于早期阶段(强度较低)时，掺入聚丙烯纤维可以提高混凝土抗折强度；当混凝土处于较高强度等级(＞5.5MPa)，或者混凝土处于后期阶段(强度较高)时，掺入聚丙烯纤维会使混凝土抗折强度降低约10%。

4聚丙烯纤维对不同强度等级混凝土强度影响的机理分析

4．1聚丙烯纤维对混凝土立方体抗压强度的影响分析

聚丙烯纤维是一种低弹性模量的纤维，其弹性模量通常在3000～4000MPa左右，约为混凝土的弹性模量的1/10。根据复合材料力学理论，由于聚丙烯纤维的弹性模量低于混凝土的弹性模量，所以，掺聚丙烯纤维的混凝土立方体抗压强度较基准混凝土的会有所下降，但是，由于试验中聚丙烯纤维的掺量属于低掺量(0.1%左右)，这个影响并不大。

另一方面，聚丙烯纤维在混凝土的体积掺量虽然不大，但是由于其直径细(10～100m)，在体积率0.1%的况下，每立方米混凝土中有几百万、上千万甚至上亿根纤维，在混凝土基体的水泥砂浆中布满了横竖交叉的立体纤维网，这种立体纤维网与水泥浆之间存在较大的粘结应力。这个粘结应力会阻止混凝土被“拉裂”。

混凝土中掺人聚丙烯纤维后，一方面，由于聚丙烯纤维弹性模量较低，掺入到混凝土中后，会降低混凝土的立方体抗压强度；另一方面，由于聚丙烯纤维在混凝土中会分散成为立体纤维网，限制混凝土的横向变形，使混凝土立方体抗压强度提高。当混凝土强度较低时，由于混凝土的弹性模量小一些，聚丙烯纤维网的增强作用明显一些，所以掺入聚丙烯纤维后，混凝土的强度会提高：当混凝土强度较高时，由于混凝土的弹性模量大一些，聚丙烯纤维降低混凝土强度的作用明显一些，所以掺入聚丙烯纤维后，混凝土的强度会降低。但总的来说，由于纤维掺量不是很大，掺入聚丙烯纤维后，混凝土的抗压强度变化不大。

4．2聚丙烯纤维对混凝土抗折强度的影响分析

混凝土是低抗拉强度和低抗拉应变的复合材料。在混凝土硬化过程中，伴随着各种干缩的增大，导致混凝土产生许多微裂纹。混凝土受拉时，微裂纹附近产生较大的应力集中，使得混凝土的抗拉强度较低，并且“一裂就坏”。混凝土中掺人微纤维后，根据“纤维间距理论”，裂纹附近由于应力集中而产生的应力会大大变小，因此混凝土的抗折强度会增加，并且会比较明显：并且聚丙烯纤维对混凝土存在“增韧”效应和所谓“剩余弯曲强度”，即混凝土在初裂后，混凝土还不会马上破坏，还能继续承受荷载，从而提高混凝土的抗折强度。

当纤维混凝土受拉和受弯时，受拉区基体开裂后，纤维将起到承担拉力并保持基体裂缝缓慢扩展的作用，从而基体缝间也保持着一定的残余应力。随着裂缝开展，基体缝间残余应力将逐步减小，而纤维具有较大变形能力可继续承担截面上的拉力，直到纤维被拉断或从基体中拨出，而且这个过程是逐步发生的，这样纤维就起到了明显的增韧效果。 但对于高强混凝土而言，掺入纤维后，混凝土的抗折强度为什么会下降呢?作者认为，主要以下两方面的原因①混凝土本身的抗拉强度比较高，微纤维在混凝土中起得作用已经不明显了，加之微纤维的弹性模量又较低，会降低混凝土的抗拉强度；②高强度的混凝土拌合物比较粘稠，容易造成微纤维分布不均匀，并且难以密实，从而降低混凝土的抗折强度。在本次试验过程中，为了便于比较，混凝土的搅拌时间和振动成型时间都是按GB/T50081—2002规定的时间进行的，实际上，有试验表明，适当延长纤维混凝土振动时间，可以提高混凝土的抗折强度。

5结论由试验可知，对于较低强度等级的混凝土，掺聚丙烯纤维后能够提高混凝土的立方体抗压强度和抗折强度：对于中等强度的混凝土，掺聚丙烯纤维后能够提高混凝土的抗折强度，但会稍微降低混凝土的立方体抗压强度：对于高强混凝土，掺聚丙烯纤维后，混凝土的立方体抗压强度和抗折强度均会降低。

参考文献

[1]全国《混凝土》，杂志:2008年第一期2008年1月27日出版.

[2] 夏俊;杨杨;;工程用合成纤维及其标准体系[J];中国纤检;2010年01期

[3 ] 申懋;蔡伟;;聚丙烯纤维泵送混凝土的研究应用[A];建设工程混凝土应用新技术[C];2009年- 171.

[4] 余春;高性能聚丙烯纤维混凝土性能研究[D];重庆交通大学;2009年

第5篇：高强混凝土论文范文

关键词：钢纤维；高性能混凝土材料；影响

中图分类号：TV331文献标识码： A

钢纤维混凝土是一种新型的多相复合材料，它在工程领域特别是建筑领域里得到广泛的应用。 钢纤维对高性能混凝土的工作性、劈裂抗拉强度和以及心抗拉强度等都有影响。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。

一、钢纤维的主要性能

1、钢纤维的高强硬度

无论哪一种加工方法制造的钢纤维，在加工过程中都遇到高热和急剧冷却，相当于淬火状态。因此钢纤维的表面硬度都较高。用于混凝土补强进行搅拌时很少发生弯曲现象。如果钢纤维过硬过脆，搅拌时也易折断，影响增强效果。

2、变性处理改善力学性能

钢纤维按其制造方式分为切断钢纤维、剪切钢纤维、切削钢纤维和熔抽钢纤维四种。钢纤维抗拉强度高,但与水泥沙浆的界面粘结性较差。对钢纤维外表进行变形处置,制成外表有刻痕的末端带钩的波纹形的钢纤维,或者圆截面与扁平截面交替的呈规律性变化的钢纤维可以改善其力学性能。

3、耐腐蚀性

关于钢纤维混凝土耐腐蚀试验的介绍可知，开裂的钢纤维混凝土构件在潮湿的环境中，裂缝处的混凝土碳化，碳化区的钢纤维锈蚀，碳化深度和锈蚀程度随时间增长而发展，对钢纤维混凝土来说，主要是利用裂后弧度和裂后韧性，虽然裂缝宽度比钢筋混凝土小，但是终究是有裂缝的，故此应对在潮湿环境中，特别是在海滨使用的钢纤维混凝土采取防防锈蚀措施. 试脸证明，在保证钢纤维混凝土构件具有同等承载能力的前提下，采用直径较大的钢纤维，能提高耐腐蚀性， 采用涂复环氧树脂或镀锌的钢纤维，将能提高耐腐蚀性，如果施工工艺许可的话，可只在混凝土表层1-2cm采用这种钢纤维，必要时也可以采用不诱钢纤维。

4、钢纤维能够增强机理

钢纤维混凝土增强机理的研究在理论上有两种定义：一是复合力学理论，二是纤维间距理论。从不同角度出发，两种理论分别解释了钢纤维的增强作用，其最终结果是相同的。

①钢纤维的复合力学理论

在复合力学理论中，钢纤维混凝土被看成是一种纤维强化作用体系。钢纤维混凝土的应力、弹性模量和强度是根据混合原理推算而出的。根据纤维在钢纤维基体中的分布与取向引入纤维方向系数，正确选择纤维方向系数是取决纤维增强效果的主要因素之一。

②钢纤维的纤维间距理论

在钢纤维间距理论中，是根据线弹性断裂力学原理来解释钢纤维对混凝土裂缝的产生或抑制的作用。混凝土是一种脆性材料，要想增强其抗拉强度，而多方向加入钢纤维后，使钢纤维与混凝土裂缝两边之间的粘应力对裂缝混凝土的扩展有抑制作用。

二、钢纤维对高强混凝土弯曲性能的影响

纤维高强混凝土是纤维与高强混凝土的有机结合,它合理利用了两种材料各自的特点,是一种较为理想的高性能混凝土。随着新型结构形式及特殊环境对混凝土材料提出的更高要求,纤维高强混凝土被逐渐应用于实际工程。

当钢纤维混凝土强度一致时，它的极限强度和抗弯强度大小与纤维体积的变化有关， 一 般来说，弯曲荷载和挠度曲线随着钢纤维的体积分数的的大小而发生变化，而达到峰值荷载的 变形能力也在陆续增加，在荷载-挠度曲线的下降段由陡直渐趋平缓而能够继续承受较大的荷 载时，即呈现出大的持荷变形的能力，那么，钢纤维混凝土产生的破坏形态由脆性破坏转为韧性破坏。

三、钢纤维对高强混凝土强度的影响

为使钢纤维混凝土具有良好的力学性能，要求钢纤维具有一定的抗拉强度。改进和优化钢纤维的外形对提高钢纤维对混凝土的增强效应具有十分明显的作用。为了从根本上改善混凝土这种优良建筑材料在阻裂和延性等方面的先天不足，在混凝土中掺入乱向分布,弹 性模量较高的短细钢纤维是改善混凝土性能的有效措施。 钢纤维高强混凝土是在高强混凝土基体中掺入适量钢纤维和外加剂所形成的一种混凝土复合材料，它兼具高强混凝土的高强度和普通钢纤维混凝土的延性和韧性好的特征。

钢纤维的掺入改变了高强混凝土的破坏形态,使脆性材料表现出延性性能，扩大了混凝土的应用范围。钢纤维对高强混凝土的力学性能的改善存在一个最佳掺量范围，钢纤维体积率为2.0%时，对钢纤维高强混凝土的增强效果最显着。随着混凝土强度等级的提高,高强混凝土和钢纤维高强混凝土的抗拉强度均有提高。

四、钢纤维对高强混凝土抗剪韧性的影响

1、钢纤维自密实高性能混凝土

钢纤维自密实高性能混凝土是具有高工作度和高韧性的结构材料。钢纤维对钢筋钢纤维自密实混凝土梁的剪切初裂荷载、裂缝宽度扩展、剪切破坏形态、箍筋应变、荷载-挠度曲线、极限承载能力和抗剪韧性都有影响。钢纤维可改善混凝土基体的抗剪强度,显著提高基体的剪切韧性；随着纤维掺量增加,钢纤维对自密实高性能混凝土的增强增韧效果也相应增加。

2、钢纤维对高强混凝土抗剪韧性的影响

抗剪强度和剪切韧性是梁、板、柱等构件受力分析的重要参数。当钢纤维掺量增加时,通过微调高效减水剂用量可以得到满足工作度要求的钢纤维自密实高性能混凝土。

由于钢纤维自身的特性，对钢纤维混凝土有着一定的抗剪强度。钢纤维的自身特性主要包括钢纤维的类型、形状、长径比以及自身强度等等。

在钢纤维抗剪破坏的过程中，钢纤维会对混凝土的抗剪强度有明显的影响，因此截面刚度和等效直径对钢纤维高强混凝土抗剪强度的影响变得更加显著。钢纤维的截面刚度和自身强度都比较高，另外铣削型纤维与基体的粘结非常牢固。再加上该纤维的两端有弯钩，都使铣削型钢纤维能大大提高混凝土的抗剪强度。

对钢纤维混凝土抗剪强度的影响主要取决于钢纤维的横断面性质。还包括钢纤维的其他自身性质，如钢纤维的自身长度或两端的变形、纤维自身强度、纤维表面的粗糙程度的变化也会 引起钢纤维混凝土的抗剪强度的变化。随着钢纤维体积掺率的增加，钢纤维混凝土的抗剪强度 逐步增高。但在混凝土基体强度较高时，提高钢纤维掺量对钢纤维高强混凝土抗剪强度的改善作用反而减弱。

结束语

在复合材料中，钢纤维增强混凝土是近年来迅速发展的一种新兴的建筑材料，在建筑业发展历史上它是一个必然的科学研究成果。目前在工程领域特别是建筑领域里得到广泛的应用。

参考文献

[1] 高俊峰,邱洪兴,蒋永生.钢纤维高强混凝土牛腿计算方法的探讨[A]. 纤维水泥与纤维混凝土全国第四届学术会议论文集（一）[C]. 1992

第6篇：高强混凝土论文范文

1.1钢纤维混凝土的基本性能

钢纤维混凝土是指在混凝土中掺入短的、不连续的、乱向均匀分散的钢纤维而形成的新型复合材料。掺入钢纤维后可以有效地提高基体混凝土的抗拉、抗剪、抗裂、抗磨、抗冲击、抗疲劳、抗震抗爆的特性。

1）抗拉、抗压和抗弯的极限强度较高。试验结果表明，混凝土中拌入一定量的钢纤维，抗拉极限强度可以提高40%～50%，抗弯极限强度提高50%～150%。混凝土抗压性能的增强是由于适量的钢纤维的掺入，改变了混凝土的抗压破坏形式，因而明显提高了抗压性能。2）抗冲击性能良好。材料抵抗冲击戴震动荷载作用的性能，称为冲击韧性。当纤维掺量达到0.8%～2.0%时，钢纤维混凝土冲击韧性比普通混凝土提高50～100倍。良好的抗裂、抗疲劳、抗剪性能钢纤维混凝土可以在出现开裂荷载后，荷载还能够增大。钢纤维的体积率增加，其初裂荷载、极限荷载以及韧性均可增大。在剪切试验中，钢纤维混凝土在基体错动后，仍具有不错的承载能力。3）变形性能明显改善。钢纤维的加入能明显改善混凝土长期的收缩变形，有效降低10%～30%的混凝土的收缩率，抗拉弹性模量明显提高。4）抗冻性、耐磨性能提高。钢纤维混凝土能良好的阻止和抑制因温度应力方面引起的裂缝出现和扩张。

1.2钢纤维混凝土的增强机理

限制在外力作用下基体中裂缝的扩展和阻滞宏观裂缝的产生是钢纤维在混凝土中的表现出来的主要作用。在受荷初期水泥基料与钢纤维共同承受外力，此时水泥基料是外力的主要承受者；横跨裂缝的钢纤维在基料发生开裂后则成为外力的主要承受者。因此，钢纤维混凝土比普通混凝土物理和力学性能更加优越。

钢纤维混凝土的增强机理主要有两种理论：一种是复合材料力学理论，另一种则是以断裂力学为基础的纤维间距理论。这两种理论从不同的角度解释了钢纤维对混凝土的增强作用，但得到的结果却是相同的。

复合力学理论将钢纤维混凝土作为一种纤维强化体系来看待，引入纤维方向系数和纤维长度系数，采用混合原理推导出钢纤维混凝土应力、弹性模量和强度等。依照复合力学理论得出的钢纤维混凝土抗拉强度的计算公式如下：

fft=ft(1-ρf )+ηθτlfρf /df （1）

式中：f为钢纤维体积率；lf为钢纤维的长度；df为钢纤维的直径；为钢纤维与混凝土的平均粘结应力。该公式的正确性被大量试验结果所验证，已被《钢纤维混凝土结构设计与施工规程》（CECS38：92）所采用。纤维间距理论则是采用线弹性断裂力学原理来解释钢纤维对裂缝发生和发展的约束作用，最后得到的结果与（1）式相同。影响钢纤维混凝土性能的主要因素影响钢纤维混凝土性能的主要因素为：钢纤维类型、钢纤维掺量和钢纤维长径比。此外，砂率、粗骨料最大粒径比、减水剂、掺和料等因素也能影响钢纤维混凝土的性能。当钢纤维混凝土应用于路面材料时，还受到地下排水状况等的影响。

2钢纤维混凝土的应用

2.1道路施工中的应用

1）新总截面钢纤维增强水泥混凝土路面。总截面的钢纤维增强混凝土路面厚度的50％至60％的普通混凝土路面厚度，钢纤维含量为0.8％至1.2％。两车道的道路一般是每一个没有纵向，横向20米的联合间距

30米，最大的理想50米。2）新型复合钢纤维水泥混凝土路面。可以做成两层或三层复合式路面。两层道路建设，铺设在40％至60％的钢板厚度对全地形厚的钢纤维钢筋混凝土上。三层复合式路面是上下两层的钢纤维钢筋混凝土层，与普通混凝土层夹着。结构更加合理，但施工复杂。根据经验，三层复合式路面应使用高机械化铺设条件的地区。3）碾压混凝土钢纤维混凝土路面。钢纤维碾压，使路面的强度和韧性增强，以改善碾压混凝土的力学性能。4）钢纤维混凝土覆盖。旧水泥混凝土路面损坏，使用钢纤维钢筋混凝土摊铺覆盖。钢纤维混凝土覆盖的直接的，独立的两个种组合的组合。作为一个整体相互合并的覆盖面层和老混凝土粘结的整体实力，共同发挥结构的作用。分离叠加和老混凝土粘结，但中间设立一个屏障层独立运作。直接叠加，直接在旧水泥混凝土钢纤维的表面层钢筋混凝土覆盖。一般用于比较轻微损坏现有的水泥混凝土路面。5）钢纤维水泥砂浆或细石混凝土覆盖维修。细石混凝土，钢纤维水泥砂浆或钢纤维对破损道路维修覆盖。纤维体积分数为1％至2％是适当的长宽比可以是钢筋混凝土比钢纤维的长宽比略高。一般限制在70-100范围。

2.2桥梁施工中的应用

1）桥面铺装。钢纤维混凝土的应用不仅可以提高桥面抗裂性，耐久性和提高舒适性能，还可以增强桥梁的抗弯强度，刚度桥梁本身，以减少路面厚度，以减轻结构重量，提高桥梁钢纤维钢筋混凝土桥桥面铺装受力状况。此外，使用钢纤维钢筋混凝土和橡胶沥青混凝土复合两层甲板也是一个有效措施。2）桥梁上部结构承受的荷载。使用钢纤维钢筋混凝土主拱或部分区域，加强和改善结构的受力性能，结构变形的有效控制，减轻体重，使大跨度桥梁结构更加稳定。并且，其结构性能，外观精美，还可以减少鞋面材料，在桥梁下部的数量相应减少的数量，从而降低了成本，提高经济效益。修建钢纤维钢筋混凝土桥高度，以满足使用上的特殊要求。3）桥梁墩台等结构局部加固。对动载长期作用下造成的桥梁墩台及桥面板裂缝或表层剥落病害，采用转子Ⅱ型喷射机喷射5cm～20cm钢纤维混凝土以满足结构的整体性和抗震性要求。一般钢纤维类型采用剪切钢纤维，掺量为110％；采用硫铝酸盐快硬水泥和Ts型速凝剂提高早期抗裂性能；对旧混凝土表面喷砂或凿毛，增加新旧混凝土的整体性。4）加强钢筋混凝土桩。钢纤维钢筋混凝土桩或桩尖局部增强的顶部，桩普及率已大大提高，锤击减少的数量大大提高了对打击的速度。一般钢筋混凝土桩和钢纤维桩尖部分的顶部，以提高冲击韧性的桩顶，桩顶到设计深度，以避免前破裂，并增加了埋桩尖提高对打击的速度。

2.3衬砌隧道和边坡防护加固

采用喷射钢纤维混凝土衬砌隧道是一种有效的技术措施，具有加强结构整体性和防止隧道渗漏水的作用。在边坡岩石节理裂隙发育的地质不良地段，采用普通混凝土支护并用喷射钢纤维混凝土加强或全截面采用喷射纤维混凝土支护加固。

3结束语

钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入适量乱向分布的短钢纤维而形成的一种多相、多组分水泥基体新型复合材料。它克服了混凝土的多项弱点，改善了混凝土的物理、力学性能，已在建筑、路桥、水工、海洋等工程领域得到应用。

参考文献

第7篇：高强混凝土论文范文

关键词：混凝土，大体积，配合比，施工，控制

 

[前言] 商品混凝土浇注大体积混凝土的施工，主要是精心设计调整配合比,严格控制原材料的质量：

1、原材料的选择：

商品混凝土浇注大体积混凝土的施工，常用的混凝土强度等级在C55～C30之间，为保证工程质量有些施工企业原材料的要求略高于国家标准，尤其在重点工程中，对几种主要材料的要求如下：

（1）水泥：硅酸盐水泥及普通硅酸盐水泥水化热较高，特别是应用到大体积混凝土中，大量水泥水化热不易散发，在混凝土内部温度过高，与混凝土表面产生较大的温度差，便混凝土内部产生压应力，表面产生拉应力。博士论文，施工。当表面拉应力超过早期混凝土抗拉强度时就会产生温度裂缝，因此应采用水泥水化热比较低的P.S.A42.5矿渣硅酸盐水泥，矿渣硅酸盐水泥水化热较低，质量稳定。博士论文，施工。通过掺加合适的外加剂可以改善混凝土的性能，提高混凝土的抗渗能力。另外水泥质量要稳定，批量要足够用，保证水泥的安定性合格，应在试验室检验强度等级符合《通用硅酸盐水泥》GB175-2007 ,28天强度指标要求，按试验室检验的强度等级及时调整混凝土的配合比。

（2）细骨料：采用中砂，控制细度模数2.4～2.8，含泥量≤1％，泥块含量≤0.5％。其他性能指标符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ52－2006的规定。选用平均粒径较大的中、粗砂拌制的混凝土比采用细砂拌制的混凝土可减少用水量10%左右，同时相应减少水泥用量，使水泥水化热减少，降低混凝土温升，并可减少混凝土构件的收缩。

（3）粗骨料：采用碎石，粒径5～25mm，含泥量不大于1%。选用连续级配的5～31.5mm花岗岩碎石，针片状含量≤10％，含泥量≤1％，泥块含量≤0.5％，其他性能指标符合《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》JGJ53－2006的规定。选用粒径相对较大、级配良好的石子配制的混凝土，和易性较好，抗压强度较高，同时可以减少用水量及水泥用量，从而使水泥水化热减少，降低混凝土本身的温升。

（4）粉煤灰：由于大体积混凝土的施工为泵送，为了改善混凝土的和易性便于泵送，减少水化热，掺加适量的粉煤灰是必要的。按照规范要求，采用矿渣硅酸盐水泥拌制大体积粉煤灰混凝土时，其粉煤灰取代水泥的限量为25%以下。粉煤灰对水化热、改善混凝土和易性有利，但掺加粉煤灰的混凝土早期极限抗拉强度均有所降低，对混凝土抗渗、抗裂不利，因此粉煤灰的掺量控制在水泥用量的10﹪以内较好，也可采用外掺法，即不减少配合比中的水泥用量。博士论文，施工。控制45μm筛余≤18％，需水量比≤105％，其他指标不得大于规范Ⅱ级粉煤灰的技术要求，实际生产上大多选用施工附近电厂的粉煤灰，并且逐车检验，以确保性能稳定并满足配比要求。按配合比要求计算出每立方米混凝土所掺加粉煤灰量，并以试验确定配合比。当混凝土超强较大或配制大体积混凝土时,可采用等量取代法；当主要为改善混凝土的和易性时，可采用外加法。粉煤灰的超量系数见表1

粉煤灰的超量系数　表1

第8篇：高强混凝土论文范文

关键词：混杂纤维；混凝土；压缩试验；理论分析

作为应用范围最广，使用量最大的土木工程材料，混凝土的强度一直是人们最为关注的性能指标。然而混凝土弱点是脆性强、塑性差，受外力作用易产生裂缝并造成性能的下降。许多学者长期以来探索弥补混凝土这些缺陷的方法，纤维混凝土由此而产生。已有研究表明，将各种纤维掺入混凝土基体中，不仅可以限制混凝土内部收缩裂缝的萌发，并且阻碍外力作用下裂缝的进一步发展。文章通过对混凝土中掺入钢纤维及聚丙烯纤维，并对其进行静态压缩试验，通过对压缩破坏过程进行分析，着重阐述了纤维对混凝土的增强作用机理的理论分析。

1 试验

1.1 试验材料

（1）水：市用自来水；（2）水泥：普通的425硅酸盐水泥；（3）石子：5-10mm碎石；（4）砂：细度模数为2.6，满足建筑Ⅱ类砂标准；（5）钢纤维及聚丙烯纤维参数见表1。

1.2 试验设计

本实验在中国矿业大学岩土力学重点实验室进行，采用MTS816静力学实验系统进行静态抗压强度实验，经过搅拌、振捣、脱模，在标准条件下养护28d，于实验前4h取出等待试验，混凝土配合比见表2。

本实验共设计了钢纤维与聚丙烯纤维的单掺混凝土体积掺量分别取0.5%、1%、1.5%三个水平，以及两种纤维的同时掺入，控制总参量不变，采取全水平试验。

2 试验结果及分析

2.1 试件破坏结果

从试件的物理破坏过程可以看出，混凝土材料在承受荷载前已存在微裂纹和微孔洞等损伤，随着荷载的不断增大，这些初始损伤会诱发开裂，逐渐扩展，直至断裂。试件受压破坏过程均为：开始加载、初裂产生、峰值应力、最终破坏四个过程。

2.2 理论分析

复合材料力学理论认为复合材料是由多相组成的，可以按各相叠加原理计算复合材料的弹性模量和强度等指标。纤维混凝土就是一种复合材料，使用该理论的前提假设是：（1）认为纤维和基体都是弹性变形体，且变形在横向上相等；（2）纤维与基体产生相应应变；（3）纤维排列方向与应力方向相同，且均匀连续；（4）纤维与基体无相对滑动。

由线弹性断裂力学可知，混凝土内部有各种大小缺陷，如微裂纹、孔洞等。当外力施加时，应力集中现象会出现在这些薄弱部位，并引起裂缝的进一步扩展，直至结构的破坏。因此，在混凝土中加入纤维或混杂纤维后，混凝土在受力产生破坏时，纤维能够限制裂缝或孔洞的萌发和发展，提高混凝土的阻裂性能，实现混凝土的增强、增韧。

3 结语

通过纤维中心间距来看。与单掺纤维混凝土相比，混杂纤维的掺入，增加了单位体积内的纤维根数，导致纤维间距变小。另外，高低弹模的纤维组合和不同形状的纤维组合在裂纹孔隙内部发挥协同作用，提高了抗裂能力。这主要表现在两个方面，一方面，高弹模的钢纤维横跨在裂纹之间，减弱了裂缝之间的拉应力，应力集中被削弱，起到增强材料的作用；另一方面，低弹模的聚丙烯纤维可以在混凝土内部形成多点开裂，提高混凝土的裂后变形能力。因此，混杂与单掺纤维混凝土和素混凝土相比，明显改善了混凝土的物理和力学性能，具有更高的抗压强度。

参考文献

[1] 高淑玲，田稳苓，张二龙.混杂纤维混凝土在桥面铺装中的应用研究[J].混凝土与水泥制品，2010，06（03）：55-59.

[2] 朋改非，牛旭婧，赵怡琳.异形钢纤维对超高性能混凝土增强增韧的影响[J].建筑材料学报，2016，19（06）：1013-1018.

[3] 张海鹏，陈猛，白帅，蔡勤.层布式混杂纤维混凝土抗压及抗拉性能试验研究[J].水利与建筑工程学报，2015，13（05）：131-135.

[4] 任莉莉，朱安标，王学志，刘华新.纤维掺量及混杂比对钢一聚丙烯混杂纤维高强混凝土力学性能影响研究[J].混凝土，2016（08）：63-70.

[5] 徐Y华，梅国栋，黄乐.钢一聚丙烯混杂纤维混凝土轴心受拉应力一应变关系研究[J].土木工程学报，2014（07）：35-45.

第9篇：高强混凝土论文范文

关键词：混凝土 耐久性 冻融破坏 矿物掺合料

1 　前言

混凝土的耐久性是混凝土抵抗气候变化、化学侵蚀、磨损或任何其它破坏过程的能力，当在暴露的环境中，能耐久的混凝土应保持其形态、质量和使用功能。混凝土的耐久性研究内容包括:钢筋锈蚀、化学腐蚀、冻融破坏、碱集料破坏。混凝土的抗冻性作为混凝土耐久性的一个重要内容，在北方寒冷地区工程中是急待解决的重要问题之一。

我国地域辽阔，有相当大的部分处于严寒地带，致使不少水工建筑物发生了冻融破坏现象。根据全国水工建筑物耐久性调查资料[1 ] ，在32 座大型混凝土坝工程、40 余座中小型工程中， 22 %的大坝和21 %的中小型水工建筑物存在冻融破坏问题，大坝混凝土的冻融破坏主要集中在东北、华北、西北地区。尤其在东北严寒地区，兴建的水工混凝土建筑物，几乎100 %工程局部或大面积地遭受不同程度的冻融破坏。除三北地区普遍发现混凝土的冻融破坏现象外，地处较为温和的华东地区的混凝土建筑物也发现有冻融现象。

因此，混凝土的冻融破坏是我国建筑物老化病害的主要问题之一，严重影响了建筑物的长期使用和安全运行，为使这些工程继续发挥作用和效益，各部门每年都耗费巨额的维修费用，而这些维修费用为建设费用的1～3 倍。美国投入混凝土基建工程的总造价为16 万亿美元，据估计今后每年用于混凝土工程维修和重建的费用估计达3000 亿美元[2 ] 。

2 　外加剂改善抗冻耐久性技术研究动态

2. 1 　引气剂

长期的工程实践与室内研究资料表明:提高混凝土抗冻耐久性的一个十分重要而有效的措施是在混凝土拌合物中掺入一定量的引气剂。引气剂是具有增水作用的表面活性物质，它可以明显的降低混凝土拌合水的表面张力和表面能，使混凝土内部产生大量的微小稳定的封闭气泡。这些气泡切断了部分毛细管通路能使混凝土结冰时产生的膨胀压力得到缓解，不使混凝土遭到破坏，起到缓冲减压的作用。这些气泡可以阻断混凝土内部毛细管与外界的通路，使外界水份不易浸入，减少了混凝土的渗透性。同时大量的气泡还能起到作用，改善混凝土和易性。因此，掺用引气剂，使混凝土内部具有足够的含气量，改善了混凝土内部的孔结构，大大提高混凝土的抗冻耐久性。国内外的大量研究成果与工程实践均表明引气后混凝土的抗冻性可成倍提高[3 ] [4 ] [5 ] 。

美国是最早开始研究引气剂的国家，自1934 年在美国堪萨斯州与纽约州道路工程施工中发现引气混凝土，至今已有半个多世纪。挪威[6 ]1974 年首次在大坝中使用引气剂，经过20 年运行后，掺引气剂的混凝土表面完好无损，而未掺引气剂的混凝土则已遭受较严重的冻融破坏。我国这方面的工作始于50 年代。我国混凝土学科创始人吴中伟教授，在50年代初期就强调了混凝土抗冻的重要性，并创先研制了松香热聚物加气剂(引气剂) ，应用于治淮水利混凝土工程，开创了我国采用引气剂而提高混凝土抗冻耐久性的先河。范沈抚(1991年) 分析了掺引气剂混凝土的抗压强度和抗冻耐久性，得出与上述同样结论[7 ]：掺用引气剂，使混凝土达到足够的含气量要求，可改善混凝土的孔结构性质，并明显改善混凝土的抗冻耐久性。

国内外许多学者研究了影响混凝土抗耐久性的因素，Seibel ，Sellebold ，Malhotra ， Pigen 等人[8 ] [9 ] [10 ]研究表明：混凝土的含气量、临界气泡间距、水灰比、骨料、临界饱水度和降温速度等因素综合决定了混凝土的抗冻耐久性能。Stark and Ludwig ( 1993 ) 提出[11 ]：水泥熟料中C3A 的含量的增加会提高其混凝土的抗冻耐久性，但会降低混凝土抵抗盐冻能力。Osama A.Mohamed(1998) 研究了水泥品种，引气剂质量及引气的方法对混凝土抗冻融耐久性影响，得出[12 ]：引气能显著提高混凝土的抗冻融性，然而，长期处于冻融循环的混凝土的抗冻能力则取决于天气的恶劣程度及冻融周期的频率。关英俊，范沈抚[13 ](1990) 讨论了提高水工混凝土抗冻耐久性的技术措施，提出耐冻混凝土必须正确进行配合比设计，掺优质引气剂，减小水灰比，合理选用原材料，还要严格按施工规范技术要求施工，加强养护。

范沈抚[14 ] (1993) 进一步研究得出：混凝土孔结构性质是影响混凝土抗冻耐久性的根本所在。混凝土的抗冻耐久性随孔结构性质变化而变化，当孔间距系数小于250μm 时，混凝土抗冻耐久性指数基本能达到60 %以上，即可经受300 次快速冻融循环试验。这一点与Powers 的临界孔间距概念相符：早在50 年代，鲍尔斯(T. C. Powers) 等人首先开展了掺引气剂硬化混凝土孔结构的测试分析研究，并提出了满足混凝土抗冻耐久性要求的孔间距系数的重要概念：即当孔间距小于临界孔间距( < 250μm) 时混凝土是抗冻的。宋拥军(1999) 认为[15 ] ，只要引气量合适，普通混凝土均能获得较高的抗冻耐久性。引气混凝土中气泡平均尺寸及其间距随水灰比的增大而加大，同时水泥浆中可冻水的百分率也相应加大，从而导致混凝土抗冻耐久性的显著下降，因此，不能忽视对水灰比的限制。

朱蓓蓉，吴学礼，黄土元(1999) 认为[16 ]：合理的气泡结构是混凝土抗冻耐久性得以真正改善的关键，然而，气泡体系形成、稳定与气泡结构的建立密不可分，因此高度重视气泡体系稳定性的问题就显得更加重要。他们根据国外的研究成果和部分实验结果得出结论:影响混凝土中气泡体系形成与稳定性的因素有混凝土各组成材料、混凝土配合比、拌合物特性以及外界条件，如环境温度、搅拌、运输和浇灌技术等。针对不同环境条件、不同工程要求的混凝土，必须进行适应性试验，才能使得硬化混凝土具有设计所要求的含气量和合理的气泡结构，增进了混凝土工程界对引气剂应用技术的认识。

由以上众多学者的研究表明：混凝土孔结构性质是影响混凝土抗冻耐久性及其它性质的根本所在。掺引气剂可以改善混凝土孔结构性质，因此，测试硬化混凝土孔结构性质是研究混凝土抗冻耐久性能的有效途径和方法之一。

引气剂的掺入虽然是提高混凝土抗冻耐久性最有效的手段，但引气剂的掺入同时会引起混凝土其它性能降低，如强度、耐磨蚀能力等。

2. 2 　减水剂

目前，减水剂的应用也成为混凝土不可缺少的组份，使用减水剂可以大幅度降低混凝土的水灰比(水胶比) ，提高混凝土的强度和致密性，使混凝土抵抗冻融破坏的能力提高，从而提高混凝土的抗冻耐久性。迟培云，李金波，扬旭等(2000) 研究了在混凝土中掺入高效减水剂可取得的技术经济效果如下[17 ]：(1) 保持和易性不变，可减水25 % ，R28 %提高90 % ，抗渗性提高4～5 倍；(2) 保持和易性不变，节约水泥25 % ，R28提高26 % ，抗渗性提高2 倍；(3) 保持用水量和水泥用量不变，R28提高27 % ，抗渗性提高3 倍。

3 　活性的矿物掺合料改善混凝土抗冻耐久性技术研究动态

混凝土是各种建筑工程上应用最广泛、用量最多的人造建筑材料，目前，我国正处在大规模的基础建设时期，对混凝土的需求量也就更大。因此，有效地降低混凝土的成本，提高混凝土的各项技术性能，对于充分利用有限的投资，延长混凝土结构的使用寿命，减少自然资源的消耗，保护生态平衡，有着非常巨大的经济效益和社会效益。

在混凝土的基本组成材料中，水泥的价格最贵，因此，在满足对混凝土质量要求的前提下，单位体积混凝土的水泥用量愈少愈经济。因此，用一些具有活性的掺和料(硅粉、矿渣、粉煤灰) 来替代一部分水泥正在被广泛的应用。

3. 1 　硅粉的掺入

近年来，硅粉混凝土也已应用于混凝土工程各个领域，其抗冻耐久性问题已引起人们的普遍重视，在丹麦、美国、挪威等国家，硅粉作为混凝土混合材已经得到了广泛的应用。但关于硅粉混凝土的抗冻耐久性，各国学者结论各异。

日本的Yamato 等人[18 ] 通过试验得出结果：非引气混凝土当水/ (水泥+ 硅粉) = 0. 25 ，不管硅粉的掺量如何，皆具有良好的抗冻耐久性。加拿大的Malhotra 等人[19 ] [20 ]通过试验得出:引气硅粉混凝土不管水灰比多少，硅粉掺量15 %以下时都具有较高的抗冻耐久性。我国学者丁雁飞，孙景进(1991) 通过实验探讨了硅粉对混凝土抗冻耐久性的影响，得出结论[21 ] ：非引气硅粉混凝土的抗冻耐久性与基准混凝土比较，在胶结材总量相同，塌落度不变的条件_下，非引气硅粉混凝土的抗冻能力高。范沈抚(1990) 得出[22 ] ：在相同含气量的情况下，掺15 %的硅粉混凝土比不掺硅粉的基准混凝土，气孔结构有很大的改善。硅粉对抗冻耐久性有显著的效果，但硅粉的产量有限而且成本较高。

3. 2 　矿渣的掺入

磨细矿渣与混凝土内水泥水化生成的Ca (OH) 2结合具有潜在的活性，但磨细矿渣对提高混凝土的抗冻融性目前也不少研究。张德思，成秀珍(1999)通过试验得出结论[23 ] ：随着矿渣掺量的增加，其混凝土的抗冻融性能愈差，但掺合比例合适时，抗冻性能与普通混凝土相比有较大改善。

3. 3 　粉煤灰的掺入

国内外粉煤灰应用已有几十年的历史。最早研究粉煤灰在混凝土中应用的是美国加洲理工学院的R. E.Davis ，1993 年他首次发表了关于粉煤灰用于混凝土的研究报告。到本世纪五、六十年代，粉煤灰作为一种工业废料，其活性性能被进一步研究和推广，不仅仅是为了节约水泥，更主要是为了改善和提高混凝土的性能。美国加洲大学Mehta 教授指出[24 ] ，应用大掺量粉煤灰(或磨细矿渣) ，是今后混凝土技术进展最有效、也是最经济的途径。

国内外有关资料表明[25 ] [26 ] ：粉煤灰混凝土的抗冻能力随粉煤灰掺量的增加而降低，和相同强度等级的普通混凝土相比较，28d 龄期的粉煤混凝土试件抗冻耐久性试验结果偏低，随着粉煤灰混凝土技术的深入研究和发展，引气粉煤灰混凝土的抗冻耐久性研究已越来越多地引起人们的关注。LinhuaJiang 等学者[27 ] (2000) 通过研究高掺量粉煤灰混凝土水化作用得出:粉煤灰的掺量和水灰比影响了高掺量粉煤灰混凝土的孔结构，并且随着掺量和水灰比的增加而孔隙率增加，但随时间的延长，孔隙率会下降。这是因为粉煤灰的掺入改善了混凝土的孔尺寸，但最大掺量不得超过70 %。游有鲲、缪昌文、慕儒等[28 ] (2000) 对粉煤灰高性能混凝土抗冻耐久性的研究表明:水胶比在0. 25 - 0. 27 范围内，随着粉煤灰内掺量的提高，不掺引气剂，混凝土抗冻耐久性随粉煤灰增加而增加。当掺引气剂后，混凝土抗冻耐久性有先升后降的趋势，既存在最佳的粉煤灰掺量为30 %。习志臻(1999) 认为[29 ] :相对于许多混凝土而言，粉煤灰高性能混凝土提高了混凝土的抗渗、抗冻、抗碳化能力。田倩、孙伟[30 ] (1997) 讨论了掺入硅灰、超细粉煤灰及两者的复合物对抗冻耐久性能的影响以及钢纤维的阻裂效应对混凝土抗冻耐久性能的作用。实验证明:当超细粉煤灰与硅灰相掺时，提高抗冻耐久性的效果尤为显著，其冻融循环300 次以后，动弹性模量与重量基本无变化，而钢纤维的进一步复合有利于混凝土抗冻耐久性的改善。由此可见，双掺或多掺矿物的复合效应对混凝土抗冻耐久性的提高是值得研究的课题。

4 　高强混凝土抗冻融技术现状

目前，高强度混凝土已在工程中得到广泛应用，但是，由于理论上认为高强度混凝土应具有较高的抗冻能力，所以对高强度混凝土的抗冻性的研究并不多。

由于试验结果限制，高强混凝土本身抗冻融能力仍有争论。Marchand et al . (1995) 认为[31 ] :当水胶比为0. 3 ，并且硅灰掺量为20 % - 30 %时，混凝土需要适当的引气来增强抗冻融能力，只有当水灰比低于0. 25 时，混凝土不需要引气。李金玉[32 ] (1998) 从宏观和微观结构两个方面研究高强度混凝土的抗冻性及其冻融的破坏规律，并配制出C60. C80. C100 高强混凝土。在C60 高强混凝土的基础上，掺用优质引气剂配制成C60 引气混凝土，该混凝土具有超高抗冻性，进行1200 次快速冻融循环后，相对冻弹性模量仅为92. 6 % ，为开发研制高强度高耐久性能的混凝土提供基础。然而，21 世纪的混凝土是高性能混凝土，是混凝土技术的主要发展趋势。著名的中国工程院资深院士吴中伟教授对高性能混凝土下的定义是：高性能混凝土是一种新型高技术制作的混凝土，是在大幅度提高普通混凝土性能的基础上采用现代技术制作的混凝土，以耐久性作为设计的主要指标，高性能混凝土具有很丰富的内容，但核心是保证耐久性，不能片面追求单一性。