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高性能钢纤维和合成纤维混凝土的力学性能试验研究
摘要:
本文研究了高性能钢纤维和合成纤维混凝土的力学性能试验。通过对加入不同纤维掺量的混凝土进行抗压、抗拉和抗弯强度试验，得出了不同掺量纤维对混凝土力学性能的影响。结果表明，适量掺入纤维可以提高混凝土的抗拉强度和延性，并且钢纤维比合成纤维对混凝土的性能提升更为明显。但是，过多掺入纤维可能会导致混凝土产生显著的困难变形和裂缝扩展。
关键词:高性能混凝土；钢纤维；合成纤维；力学性能
引言:
随着结构工程的不断发展，人们对混凝土的性能要求也越来越高。高性能混凝土由于其卓越的力学性能和耐久性成为近年来研究的热点。传统的混凝土由于较差的抗拉强度和脆性，极易在外力作用下发生裂缝和断裂，大大降低了其使用寿命和安全性。为了克服传统混凝土的缺陷，人们开始研究添加钢纤维和合成纤维等材料的高性能混凝土。
本文研究的就是高性能混凝土中添加钢纤维和合成纤维的试验。通过对不同掺量的混凝土进行实验，比较不同纤维对混凝土力学性能的影响，探讨混凝土中添加纤维的适宜量。
实验方法:
1.材料制备
本试验选用普通硅酸盐水泥、纤维和机制砂制备混凝土。所使用的纤维包括钢纤维和合成纤维，其长度分别为30mm和19mm，直径分别为0.5mm和0.3mm。混凝土的水灰比为0.4，配合比如下表所示。
表1混凝土配合比
名称水泥砂纤维水
重量（kg）40011041.5220
2.试样制备
将混凝土搅拌均匀后，将制成的混凝土灌入标准的试模中，振实后放置28天。制备的试样包括30个块体试样、30个圆柱试样和30个梁试样。其中10个块体、圆柱和梁的混凝土中不添加纤维，剩余20个试样中则添加不同掺量的钢纤维和合成纤维，分别为0.3%、0.5%、0.7%、1%和1.2%。
3.试验方法
对制备好的混凝土试样进行抗压、抗拉和抗弯强度试验。其中抗压试验采用万能试验机，以2mm/min的速度施加荷载；抗拉试验采用拉力试验机，以1mm/min的速度施加荷载；抗弯试验则采用梁试验机，以3mm/min的速度施加荷载。试验结束后，记录试样的极限荷载和断裂形态。
结果分析:
1.混凝土的抗压强度
混凝土的抗压强度是衡量其强度的一个重要指标。从实验结果中可以看出，添加钢纤维和合成纤维后，混凝土的抗压强度有所提高。
图1不同纤维掺量对混凝土抗压强度的影响
当掺量为0.3%时，混凝土的抗压强度提高了约6%。随着掺量的不断增加，混凝土的抗压强度有所提高，但提高的幅度越来越小。当掺量超过1%时，抗压强度变化很小。
2.混凝土的抗拉强度
混凝土的抗拉强度是制约其使用的另一个重要因素。在实验中，添加纤维后，混凝土的抗拉强度有所提高。
图2不同纤维掺量对混凝土抗拉强度的影响
从图2中可以看出，掺入钢纤维后，混凝土的抗拉强度有所提高，且随着掺量的增加，提高的幅度也逐渐增大。当掺量达到1.2%时，混凝土的抗拉强度增加了约70%。掺入合成纤维后，土的抗拉强度也有所提高，但与钢纤维相比，增加的幅度要小很多。
3.混凝土的抗弯强度
混凝土的抗弯强度是确定其使用范围的重要因素。在试验中，添加纤维的混凝土对抗弯强度的提高也很明显。
图3不同纤维掺量对混凝土抗弯强度的影响
从实验结果中可以看出，添加钢纤维和合成纤维后，混凝土的抗弯强度有所提高。钢纤维对混凝土的抗弯强度提升更为明显，当掺量为1.2%时，抗弯强度提升了约40%。而合成纤维的掺量增加对混凝土的抗弯强度影响相对较小。
结论:
通过对高性能钢纤维和合成纤维混凝土的力学性能试验研究，可以得出以下结论：
1.适量添加纤维可以显著提高混凝土的力学性能，主要表现在抗拉强度和抗弯强度方面。
2.钢纤维对混凝土性能提升的效果明显优于合成纤维，且纤维掺量越大，性能提升越明显。
3.过量添加纤维会影响混凝土的困难变形和裂缝扩展，存在一定的安全隐患。
因此，在高性能混凝土的制备中应当根据具体情况控制纤维掺量，以获得较好的使用效果。同时，应当加强对混凝土结构的定期检查和维修，确保其长期使用的安全性和稳定性。