超高强钢纤维混凝土的基本力学性能研究

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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。目前被广泛的应用于建筑工程、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、防爆工程和维修加固工程等各个专业领域,钢纤维混凝土无论在民用还是国防上都具有重要的经济价值和社会影响。与普通混凝土相比,钢纤维混凝土具有优良的静力和动力性能,尤其是超高强钢纤维混凝土的性能更加优越。本文对钢纤维混凝土进行了静态实验研究和动态实验研究。在静力实验中对纤维掺量分别为0%和2.5%的混凝土进行了抗压和直接拉伸实验,测定了钢纤维混凝土的弹性模量、泊松比、峰值应力、峰值应变等基本力学参数;通过对比测试得到的应力应变全曲线,研究了不同纤维掺量对混凝土强度的影响,同时通过对比不同的破坏形式并对各自的破坏机理进行了总结分析;动态实验中进行了动态抗压和动态劈裂在不同应变率下不同长径比的应力和应变测试,从而得出峰值应力、峰值应变和应变率的关系曲线图以及DIF、DEIF与应变率的关系曲线图。从这两个实验中可以清楚地看到具有明显的应变率增强效应,本文对为何会产生这种效果的原因进行了探讨。通过对钢纤维混凝土与普通混凝土破坏形式和破坏过程的观察、对比及分析,本文对钢纤维混凝土的增强机制进行了讨论,其中纤维间距理论和纤维复合理论都有其优缺点。从另一个角度来讲混凝土破坏过程实际是内部结构受损伤的过程,故本文还从损伤力学的角度对钢纤维混凝土的破坏过程以及增强机制进行了定性的分析。
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