混杂纤维混凝土韧性评价

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随着科学技术的发展,纤维混凝土是现代社会的新型复合建筑材料之一。从经济效应和综合角度考虑,在混凝土中掺入两种及以上纤维复合使用的混凝土,称之为混杂纤维混凝土。混凝土的韧性性能对于应用超高强度混凝土结构而言显得尤为重要。至今,我国纤维混凝土结构设计规程(CECS38:2004)中主要是以钢纤维混凝土的强度指标作为结构设计依据,尚未对混杂纤维混凝土的材料性能和结构设计作出相关规定,与此同时,在隧道工程、机场跑和桥梁铺装工程以及核电工程等实际工程中对混杂纤维混凝土的需求也是逐年增加,因此,这对混杂纤维混凝土的韧性评价以及结构设计方法提出了新的课题。本文针对低掺量混杂纤维混凝土弯曲韧性评价开展了系统研究,主要进行了以下工作:
  (1)根据ASTM-C1080标准、JSCE-SF4标准、欧洲RILEM标准以及中国工程建设协会标准等常用纤维混凝土弯曲韧性评价体系以及其研究成果,分析总结国内外常用弯曲韧性评价方法的特点与不足。
  (2)按照我国《纤维混凝土试验方法标准》要求,在体积总掺量为1%的条件下,对钢纤维混凝土、钢-杜拉纤维混杂纤维混凝土、钢-塑钢纤维混杂纤维混凝土进行三分点法和切口梁法弯曲韧性试验,对比分析三分点法和切口梁法两种弯曲韧性评价体系的特点。研究表明:切口梁法弯曲韧性评价体系更适宜于低掺量混杂纤维混凝土弯曲韧性研究。
  (3)基于切口梁法弯曲韧性试验结果,研究混杂纤维对混凝土增强增韧的影响规律、探究切口梁跨中挠度与裂缝口张开位移之间的线性关系。研究表明:混杂纤维能够提高混凝土的抗弯强度fl和极限抗弯强度fu以及能量吸收值D1f、D2f,其提高幅度为12%~44%。混杂纤维混凝土切口梁中点挠度和CMOD之间呈现较好的三线性关系,可以从挠度和裂缝宽度双参量的角度全面综合地分析评价混杂纤维混凝土的弯曲韧性。
  (4)参照RILEM标准计算混杂纤维混凝土断裂能,研究混杂纤维对混凝土断裂能的影响规律、探究等效抗弯拉强度feq1、feq2与断裂能GF的联系。研究表明:混杂纤维可以一定程度上提高混凝土的断裂能,尤其钢纤维对断裂能的提高较为明显。混杂纤维混凝土梁试件在弯曲过程可以从断裂能GF和等效抗弯拉强度feq1、feq2两个角度综合考虑分析其受力特征。
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