第1个回答 2023-02-27
【摘 要】层布式钢纤维混凝土（LSFRC和LHFRC）由于组成成分复杂，影响因素多，结构形式多样，纤维的掺入更是增加了试验和理论分析的复杂性。针对其抗冻性能方面进行分析，阐述其相对一般素混凝土结构形式（C）的增强效果和增强机理，为其能在工程上广泛应用奠定基础。
【关键词】层布式；混凝土；抗冻性
一、试验分析
（1）抗冻试验。混凝土的抗冻性是指混凝土在饱水状态下，能够经受多次冻融循环而不破坏，同时强度也不严重降低的性能。它是混凝土耐久性最重要的指标之一。（2）试件制作。浇筑时，C试件直接由搅拌后的混凝土浇筑、振捣和成型。而LSFRC和LHFRC的试件则是先浇筑2cm厚搅拌后的混凝土，再在其上撒铺一层钢纤维或聚丙烯纤维（即下层纤维）；然后浇筑搅拌后的混凝土至距试模2cm处，再撒铺一层钢纤维或聚丙烯纤维（即上层纤维）；最后浇筑剩下的搅拌后的混凝土，并振捣和成型。（3）试验方法。抗压强度是混凝土结构设计和评定试件承载力的重要指标。试件产生严重剥蚀时，其承载面积减小，内部结构可能破坏。因此，用强度损失作为评定冻融破坏的参数是不合适的，但可作为参考。本文仅对测定终止冻融循环时试件的抗压强度与同龄期的非冻融试件作比较。混凝土的冻融劣化是一个由致密到疏松的物理过程。动弹性模量的下降便是这种疏松过程的外在反映。动弹性模量的测定方法是用动弹性模量测定仪测得试件的基频振动周期，再由下式计算：E=■×100％，式中：E为经过N次冻融循环后试件的相对动弹性模量（％）；
fn为N次冻融循环后试件的横向基频（Hz）；f0为冻融循环前试件的横向基频（Hz）。试件冻融后的质量损失率按下式计算：
△w=■×100％，式中：△w为N次冻融循环后试件的质量损失率（％）；M0为冻融循环前试件的质量（kg）；Mn为N次冻融循环后试件的质量（kg）。
二、试验结果与分析
表1 冻融实验结果
（1）相对动弹性模量。随着冻融循环次数的增加，LSFRC和C的相对动弹性模量降低趋势基本相同，并且都在冻融100次时降至60％以下，分别为46.4％和52.0％。因此层布式钢纤维对混凝土的抗冻性能影响不大。LHFRC的相对动弹性模量在冻融初期阶段与C有相同的下降趋势。（2）质量损失。100次冻融循环后，C和LSFRC的质量损失为0.2％，而LHFRC基本上没有质量损失，直到125次冻融循环后，LHFRC仅损失0.1％。（3）力学性能。75次冻融循环后，LSFRC和C的抗压强度与28d强度相比都有较大幅度的降低，其降低率分别为8.9％和7.1％。而LHFRC的抗压强度变化不大，仅降低1.9%。综上所述，LHFRC的抗冻性能明显优于普通混凝土，而LSFRC对混凝土的抗冻性能影响不大。
三、结语
影响混凝土抗冻性能的主要因素有两个方面：一是温度、湿度、时间和冻融循环次数等外因；二是混凝土本身的特性，如抗拉极限应变、韧性、含气量、纤维的掺量等内因。就改变其内因而言，钢纤维是撒布在混凝土的上、下面层。首先，它在混凝土中彼此粘连，起到了“撑托”骨料的作用，有效地抑制了混凝土硬化前连通裂缝的产生，避免了连通毛细孔的形成，改善了水泥石的结构，从而提高了混凝土的抗渗性能。其次，乱向分布的微细纤维相互交错搭接，阻碍了混凝土搅拌和成型过程中内部空气的溢出，使混凝土的含气量增大，缓解了低温过程中的静水压力和渗透压力；再次，聚丙烯纤维的弹性模量相对高于凝结初期基体的弹性模量。最后，合理的掺配量和搅拌工艺保证了纤维在混凝土中的均匀性，增加了混凝土冻融损伤过程中的能量损耗，有效地抑制了混凝土的冻胀开裂。
参 考 文 献
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