【摘 要】
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定向钢纤维增强水泥基复合材料在提高纤维增强效率、结构承载力方面有突出的效果,并具有良好的力学性能及工程应用价值。现有研究表明,龄期对水泥基复合材料的微观结构及宏观力学性能具有重要的影响,而目前对不同龄期条件下定向钢纤维增强水泥基复合材料断裂性能的研究相较缺乏。因此,本文系统研究了龄期对定向钢纤维增强水泥基复合材料断裂性能的影响,开展了不同龄期条件下定向与随机乱向钢纤维增强水泥基复合材料断裂试验,并
【基金项目】
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国家自然科学基金（51779069）；
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定向钢纤维增强水泥基复合材料在提高纤维增强效率、结构承载力方面有突出的效果,并具有良好的力学性能及工程应用价值。现有研究表明,龄期对水泥基复合材料的微观结构及宏观力学性能具有重要的影响,而目前对不同龄期条件下定向钢纤维增强水泥基复合材料断裂性能的研究相较缺乏。因此,本文系统研究了龄期对定向钢纤维增强水泥基复合材料断裂性能的影响,开展了不同龄期条件下定向与随机乱向钢纤维增强水泥基复合材料断裂试验,并研究了定向钢纤维增强水泥基复合材料的细观数值模拟方法。具体研究内容如下:（1）开展了不同龄期的水泥砂浆基体三点弯曲梁断裂试验及单根纤维拉拔试验,研究了龄期对水泥砂浆基体断裂性能以及纤维―基体间界面粘结性能的影响,获得了不同龄期条件下水泥砂浆基体的断裂参数及界面粘结强度。研究结果表明:水泥砂浆基体的断裂能及纤维―基体间界面粘结强度均随龄期增加而增大,且在7天龄期内增长速度较快,在7天龄期后增长速度放缓。（2）开展了不同龄期条件下预制缺口三点弯曲梁断裂试验,研究了龄期对定向、随机乱向钢纤维增强水泥基复合材料断裂性能的影响。采用数字图像相关方法测量了定向、随机乱向钢纤维增强水泥基复合材料的裂缝扩展全过程。研究结果表明:定向及随机乱向钢纤维增强水泥基复合材料的断裂能均随着龄期的增加而增加,在7天龄期内,断裂能的增长速度较快,在7天龄期后,增长速度开始变慢并趋于稳定;在本文研究的纤维掺量范围内（1.2%～2.0%）,定向钢纤维增强水泥基复合材料的断裂能增长率相较随机乱向钢纤维增强水泥基复合材料更大。（3）建立了定向钢纤维增强水泥基复合材料三点弯曲梁细观数值模型,基于扩展有限元法对不同龄期条件下试件断裂全过程进行了数值模拟。结合试验的裂缝断裂全过程P-CMOD曲线结果进行了验证,并从细观角度研究了定向钢纤维增强水泥基复合材料在断裂过程中应力和位移的变化规律。
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