摘要：混凝土抗压强度是实际工程应用时的重要指标，为使钢纤维混凝土在工程中得到更有效的应用，对四种钢纤维混凝土在掺量为2% 时的抗压强度进行研究分析，与未加钢纤维的混凝土进行对比分析。再对端勾钢纤维进行不同掺量下混凝土抗压强度试验研究分析，在掺量0%-2%时，抗压强度不断提高，后掺量增加抗压强度不断下降。
关键词：钢纤维混凝土;抗压强度;端勾钢纤维
中图分类号：TU528 文献标志码：A
0 引言
钢纤维混凝土较普通混凝土性能有很大程度的提升，目前已经在我国的众多工程中得到广泛的应用并取得了良好的效果。但由于钢纤维混凝土在初始阶段的造价相对来讲要高一些，有些工程会因为初期成本较高而没有使用[1]。本试验旨在进一步量化不同钢纤维掺量对混凝土力学性能的影响，对不同钢纤维掺量下混凝土力学性能提升情况进行试验研究，以求找到更加经济且力学性能优越的新型混凝土配合比方案。同时，改善传统混凝土应用的局限性，为工程选材提供更优的选择。
1 试验概况
1.1 试验材料
水泥：PO·42.5
粉煤灰：Ⅱ级粉煤灰，密度2.4g/cm³
粗骨料：天然粗骨料，考虑泥沙影响进行水洗
细骨料：Ⅱ区中砂河砂
减水剂：LF101高效减水剂
水：采用普通自来水
波浪型钢纤维：长度为40mm，长径比为50，抗拉强度1000Mpa
端勾型钢纤维：长度为40mm，长径比为50，抗拉强度1000Mpa
镀铜型钢纤维：长度为25mm，长径比为50，抗拉强度2000Mpa
铣削型钢纤维：长度为40mm，长径比为50，抗拉强度700Mpa
1.2 试验方案
1.2.1配合比
（1）不同钢纤维混凝土的抗压强度
為研究钢纤维混凝土的基本力学性能，参考国家行业标准 JGJ 55—2011《普通混凝土配合比设计规程》[2]和JGJ/T 221—2010《纤维混凝土应用技术规程》[3]，以钢纤维体积掺量为参数研究添加不同种类钢纤维对混凝土抗压强度的影响，选取波浪型钢纤维、端勾型钢纤维、镀铜型钢纤维和铣削型钢纤维四种钢纤维以2%体积掺量添加至混凝土中，同时制备无钢纤维体积掺量的混凝土空白对照组，每种钢纤维混凝土制备标准试块3块，具体配比如表1所示。
（2）端勾钢纤维混凝土不同掺量下的抗压强度
在不同钢纤维混凝土的抗压强度基础之上，选择具有代表性的端勾钢纤维，研究不同体积掺量的端勾钢纤维对混凝土抗压强度的影响，得到最优经济效益下的钢纤维体积掺量。选取体积掺量0.5%、1%、1.5%、2.5%、3%、3.5%（由于2%体积掺量试验数据已得到，此次试验省略此掺量）的端勾钢纤维添加至混凝土中，每种钢纤维混凝土制备标准规格的试块3块。在得到最优抗压强度区间后细化体积掺量完成相应试验。
1.2.2试件的制作步骤及养护
将试验材料在混凝土搅拌机中混合，具体过程如下：将水泥、石、砂依次投入搅拌机中干拌2min，随后分两次将钢纤维加入搅拌机中搅拌1min，使钢纤维与骨料充分搅拌均匀后加入水搅拌2min左右。在试验过程中，保证钢纤维混凝土各材料搅拌均匀。将混凝土拌合物倒入150mm×150mm×150mm模具后放于振动台上振捣均匀，放置24h后拆模放入混凝土养护箱中养护28d（温度20±2℃，湿度≥95%）后进行抗压强度测试[4]。
1.2.3试件抗压强度试验
试验根据《混凝土强度检验评定标准》（GB/T 50107-2010）进行。测试混凝土抗压强度时，采用实验室中DYE-2000型号的混凝土压力试验机进行测试。测试时记录试块破坏时的破坏荷载，三个试块为一组，剔除结果差异较大的数据，最终结果取平均值。
2 试验结果分析
2.1 不同钢纤维混凝土的抗压强度结果
添加不同种类钢纤维混凝土立方体抗压强度结果见图1。
由图1可知，添加钢纤维使混凝土的抗压强度均有提升，其中波浪型钢纤维、镀铜型钢纤维与铣削型钢纤维的加入对于混凝土抗压强度的提升率结果相近，在12%-13%之间，而端勾钢纤维的添加对于混凝土抗压强度的提升率较其它钢纤维大，考虑到钢纤维价格，在后续试验中选定端勾型钢纤维继续。
2.2 端勾钢纤维混凝土不同掺量下的抗压强度结果
分别选取体积掺量0-3.5%中的端勾型钢纤维添加至混凝土中，在体积掺量0增加至2%时，抗压强度不断提高，在2%时提升率达到15.3%。再继续增加钢纤维体积掺量，从2%增加至3.5%时，抗压强度逐步下降，在体积掺量为3.5%下降了12.1%，试验继续增加钢纤维体积掺量已无意义。
在试验中我们观察到钢纤维体积掺量过大时，搅拌机中钢纤维并不能很好的分布于混凝土中，发生结团现象，对混凝土抗压强度产生不利影响。除此之外，为增加试验完整性，对镀铜微丝钢纤维进行试验，添加至混凝土中对混凝土抗压强度提升率微小，对混凝土的抗拉强度、裂缝长度也无较大改善。
考虑到实际经济效益，同时避免钢纤维在搅拌机中的结团现象，选取钢纤维体积掺量为1.5%-2.5%区间继续完善试验，如图2所示。
3钢纤维混凝土社会经济效益分析
3.1社会效益分析
钢纤维混凝土现多应用于路面工程，但在房屋工程中的应用也应慢慢得到普及[5]。特别是在地震多发地带，钢纤维混凝土抗拉强度的提升在抗震方面将会得到良好应用。
在混凝土抗压强度测试中，混凝土试块破坏时表面裂缝较少，试块未完全破碎，与素混凝土形成强烈对比。这在地震灾害发生时能更好地保证居民生命安全，减少由建筑物破损等原因造成的砸伤等危害。
3.2经济效益分析
对比市场上的钢纤维价格，端勾型钢纤维和波浪型、铣削型钢纤维价格基本相同，为4600元/吨，镀铜钢纤维价格稍高，为6400元/吨。其中端勾钢纤维的市场价格较低，购买方便，在实际工程应用中性价比较其它种类钢纤维高。如表4，在应用时，钢纤维体积掺量建议选择1.5%-2%之间，混凝土抗压强度提升效果显著，在2%左右出现峰值。当掺量超过2%时，混凝土的成本增加，抗压强度提升效果也开始下降。
4 结论
（1）通过在混凝土中加入四种不同的钢纤维对比抗压强度对于素混凝土的提升率，发现端勾型钢纤维混凝土在体积掺量2%时的抗压强度提高最多达到15.3%。
（2）端勾钢纤维混凝土在体积掺量0-2%区间内抗压强度不断提高，超过2%后抗压强度开始下降。
（3）随着钢纤维体积掺量的不断增加，钢纤维在混凝土搅拌机内发生结团，对搅拌机的运转产生一定阻碍，这使得钢纤维发生浪费。
（4）考虑钢纤维混凝土在房屋应用中的社会经济效益，对于钢纤维体积掺量可选择1.5%-2%，选择钢纤维类型为端勾钢纤维更佳，在房屋建筑的抗震方面有良好发展前景。
参考文献
[1]胡凤华.钢纤维混凝土性能与应用前景[J].中国新技术新产品，2013（04）：181.
[2]普通混凝土配合比设计规程：JGJ 55—2011[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.
[3]纤维混凝土应用技术规程：JGJ/T 221—2010[S].北京.中国建筑工业出版社，2010.
[4]张玉杰，陈炳聪，汪洋.钢纤维混凝土基本力学性能试验研究[J].混凝土，2020（04）：74-77.
[5]蒙云，翟武权.发展 SFRC 路面的社会、经济效益分析[J].重庆交通学院学报，1997（03）：51-55+57+65.
作者简介：杨鹏，男，2001年2月出生，本科在读，江苏镇江，212100