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第34卷第1期河海大学学报（自然科学版）Vol.34No.1
2006年1月JournalofHohaiUniversit（yNaturalSciences）Jan.2006

钢纤维混凝土力学性能试验研究

杨勇，任青文

（河海大学土木工程学院，江苏南京210098）
摘要：为有效利用钢纤维混凝土，对钢纤维混凝土的抗压强度、抗弯强度、弹性模量和断裂能等进行
了试验研究.结果表明：钢纤维混凝土立方体的抗压强度、抗弯强度随着钢纤维掺量的增加而增大；
在钢纤维掺量不变的情况下，钢纤维混凝土的抗压弹性模量会随着龄期的增加而提高；钢纤维对混
凝土的阻裂作用很明显，而对混凝土起裂的限制作用不明显；在混凝土初凝之前，无论是普通混凝
土还是钢纤维混凝土，内部温度的变化规律与外界温度的变化规律不同，并且此阶段混凝土内部应
变的变幅很大，普通混凝土应变的变幅要比钢纤维混凝土应变的变幅大得多；在混凝土初凝之后，
无论是普通混凝土还是钢纤维混凝土，内部温度的变化规律与外界温度的变化规律相同，并且此阶
段混凝土内部应变的变幅很小.
关键词：混凝土；钢纤维；力学性能；温度；应变
中图分类号：TU528.572文献标识码：A文章编号：1000-198（02006）01-0092-03

由于混凝土本身抗拉强度低，混凝土结构在受拉区会出现裂缝.这些裂缝会加速混凝土的碳化，而且混
凝土结构的承载力和使用寿命会随着裂缝的扩展而下降.与普通混凝土相比，钢纤维混凝土具有抗拉、抗弯、
［］
抗剪强度高的优点，并会显著改善混凝土抗裂性能、韧性、抗冲击性能及耐久性等1-7.因此，有关设计单位建
议在南水北调一些关键工程的抽水站流道中采用钢纤维混凝土，以提高工程的整体质量.为了保证施工的安
全和质量以及钢纤维混凝土的有效利用，笔者对钢纤维混凝土的力学性能进行了试验研究.本文主要介绍和
分析试验研究结果.
1试验概况

试验中所采用的钢纤维为上海贝卡尔特-二钢有限公司生产的型号为RC—80/60—BN的钢丝切断型钢
纤维，水泥为南京宁峰水泥厂生产的普通32.5级水泥；骨料最大粒径为20mm；混凝土的配比为水泥423kg/
m3，黄沙605kg/m3，碎石1176kg/m3，水224kg/m3；水灰比为0.53.
立方体抗压强度计算公式为（）
fcc=P/A1
式中：———抗压强度；———破坏荷载；———试件承压面积
fccPA.
立方体抗弯强度计算公式为（2）（）
ft=Pl/bh2
式中：———抗弯强度；———支座间距（即跨度），；———试件截面宽度；———试件截面高度
ftll=3hbh.

P2-P1L
静力抗压弹性模量计算公式为E=（3）
cA△L
式中：———静力抗压弹性模量；———的极限破坏荷载；———应力为时的荷载；———应
EcP240%P10.5MPa△L
力从0.5MPa增加到40%破坏应力时的试件变形值；L———测量变形的标距.
δ
断裂能计算公式为［8］1max（）
GF=（）pdδ4
bh-a0∫0
式中：———断裂能；———荷载；———裂缝深度；———试件中线位移；———试件中线最大位移
GFpa0δδmax.
由式（4）还可导出断裂能随试件中线位移变化的断裂能曲线计算公式
1δ（）
GFv=（）pdδ5
bh-a0∫0

收稿日期：2005-05-24
基金项目：国家自然科学基金资助项目（50379005）
作者简介：杨勇（1965—），男，江苏徐州人，高级工程师，博士研究生，主要从事水工结构混凝土性能研究.
第1期杨勇，等钢纤维混凝土力学性能试验研究93

2试验结果及分析

2.1立方体抗压强度试验
试件有不掺钢纤维和钢纤维掺量分别为15kg/m3，30kg/m3，50kg/m34种，试件尺寸为150mm×150mm×
150mm，龄期为28d.从试验结果可知，4种试件的混凝土轴心抗压强度分别为24.1MPa，28.3MPa，29.7MPa，
30.2MPa.由此可见，提高钢纤维的掺量，可有效地提高混凝土的抗压强度.
2.2抗弯强度试验
试件有不掺钢纤维和钢纤维掺量分别为15kg/m3，30kg/m3，50kg/m34种，试件尺寸为100mm×100mm×
400mm，龄期为28d.从试验结果可知，4种试件的混凝土抗弯强度分别为3.32MPa，3.40MPa，4.07MPa，6.21
MPa.由此可见，提高钢纤维的掺量，可有效地提高混凝土的抗弯强度.
2.3静力抗压弹性模量试验
试件中的钢纤维掺量为30kg/m3，试件尺寸为150mm×150mm×300mm，龄期分别为3d，7d，14d，21d，28d.
用电阻应变仪测量变形，电阻应变片的标距为100mm.应变采集系统采用DH3816多通道静态电阻应变
仪，数据采集由计算机自动完成.从