鋼纖維混凝土破壞機理及力學(xué)性能試驗

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1、第3期礦產(chǎn)綜合利用NO．32015年6月MultipurposeUtilizationofMineralResourcesJun．2015鋼纖維混凝土破壞機理及力學(xué)性能試驗者亞雷，侯克鵬，楊志全，曲懋軒(昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院，云南昆明650093)摘要：通過分析比較素混凝土和鋼纖維混凝土的破壞機理，討論了鋼纖維的加入對混凝土的整個破壞過程的影響，鋼纖維的摻人對基體的增強機理和橫跨于裂縫間的鋼纖維對裂縫發(fā)展的約束作用。結(jié)果表明：鋼纖維對混凝土的阻裂作用很明顯，而對混凝土起裂的限制作用不明顯。對鋼纖維摻量為30kg／m3的鋼纖維噴射混凝土進行現(xiàn)場噴射大板切割試件力學(xué)性能試驗，研究其立方體

2、抗壓強度、軸心抗壓強度和劈拉強度，并在試驗分析中導(dǎo)入標準差系數(shù)對試驗數(shù)據(jù)的可信度進行評價。關(guān)鍵詞：鋼纖維混凝土；破壞機理；抗壓強度；劈拉強度。doi：10．3969／j．issn．1000-6532．2015．03．019中圖分類號：TD989；TU528．31文獻標志碼：A文章編號：1000—6532(2015)03—0078—03鋼纖維摻入混凝土中是使傳統(tǒng)混凝土改性的裂縫，成為薄弱面。材料受載時，由于這些不可避免一個重要手段，鋼纖維混凝土與傳統(tǒng)混凝土一樣，可的微裂紋前緣部分傳遞應(yīng)力的能力被削弱，裂縫將用于澆筑或噴射，是目前國內(nèi)外纖維混凝土中發(fā)展擴展直至失穩(wěn)，這是混凝土材料發(fā)生破壞的主要原

3、較快、用途最廣的工程結(jié)構(gòu)材料。鋼纖維混凝土與因。鋼纖維混凝土內(nèi)部同樣存在著微裂縫，但裂縫傳統(tǒng)方式即用鋼筋網(wǎng)加強的混凝土一樣，由水泥、砂的擴展、失穩(wěn)以及材料的破壞過程與素混凝土有著石、添加劑、水和鋼纖維組成。其區(qū)別是鋼纖維均本質(zhì)上的不同，兩者破壞機理見圖1[3-4~。勻、亂向分布于混凝土基體中，與鋼筋網(wǎng)規(guī)則的框架排布不同，因而能均勻的增強混凝土強度。與普通混凝土相比，鋼纖維在混凝土基體中形成類似網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，加上鋼纖維自身具備較好的力學(xué)性能，鋼纖維≯二一一蠹釜j：一混凝土的抗拉、彎強度、抗震能力、耐久性等均有較大的提高。普通混凝土隨著強度的提高，其材質(zhì)將會變得很脆，抗裂、抗變形能力降低不能滿足工程

4、的(a)素混凝土；(b)鋼纖維混凝土需求，而鋼纖維的摻人很好的改善了這種性能，使其圖1混凝土破壞機理Fig．1Damagemechanismofconcrete具備較好的韌性。從長遠的經(jīng)濟角度考慮，鋼纖維混凝土帶來的社會效益是巨大的。第一階段(見圖1(I))，素混凝土與鋼纖維混凝土一樣，由于干燥收縮砂和硬化水泥晶體的結(jié)合1破壞機理面出現(xiàn)微裂縫，先發(fā)生解體破壞，此時裂縫穩(wěn)定、緩素混凝土是由基相、分散相以及結(jié)合面組成的慢地發(fā)展。在這個階段，鋼纖維平行骨料的邊壁分三相復(fù)合材料，鋼纖維混凝土則是由混凝土基體和布，與這些微裂縫并沒有交叉貫穿，起不到阻裂增強鋼纖維組成的多相復(fù)合材料。水泥基體硬化形成強作

5、用，即邊壁效應(yīng)；度的過程中，由于水分急劇蒸發(fā)，內(nèi)部會產(chǎn)生大量微第二階段(見圖1(Ⅱ))，素混凝土與鋼纖維混收稿日期：2014一l1—11基金項目：國家自然科學(xué)基金(No．41402272)；云南省教育廳科學(xué)研究基金重點項目(No．2014Z031)作者簡介：者亞雷(1989一)，男，在讀碩士研究生，從事巖力學(xué)研究。第3期者亞雷等：鋼纖維混凝土破壞機理及力學(xué)性能試驗‘79凝土均為砂漿破壞。此時，砂漿中開始出現(xiàn)裂縫，砂只對端面附近試件高度約等于覓度的范圍內(nèi)的應(yīng)力和硬化水泥晶體的結(jié)合面不再緊密粘結(jié)，先發(fā)生解狀態(tài)產(chǎn)生顯著影響，試件的中間部分則接近于均勻體破壞，從而導(dǎo)致裂縫擴展即將進入硬化水泥漿，混的

6、單軸受壓應(yīng)力狀態(tài)。因此，我國混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計凝土基體的承載能力降低。其中，素混凝土裂縫尖規(guī)范中所取用的軸心抗壓強度指標主要是依據(jù)棱柱端有應(yīng)力集中，導(dǎo)致裂縫急劇擴展，這也是混凝土發(fā)體的軸心抗壓強度。生脆性破壞的主要原因；鋼纖維混凝土中，橫越裂縫抗拉強度是較能直接反應(yīng)混凝土抗裂強度的重和在裂縫尖端附近的鋼纖維開始發(fā)揮作用，鋼纖維要指標，也是間接地衡量其他力學(xué)性能，諸如混凝土將應(yīng)力傳遞給裂縫的上、下表面。大量試驗證明，隨的沖切強度、抗剪強度等的指標。我國常常把軸向著鋼纖維摻量的增大，裂縫尖端應(yīng)力集中的現(xiàn)象逐抗拉強度作為混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的指標，但是采漸趨向緩和，且到達一定程度有消失的可能，因而使用直

7、接受拉試驗存在諸多因素，如：試件的幾何、物裂縫擴展的速度減慢。但是，如果鋼纖維摻量過多，理對中問題較難保證，可能出現(xiàn)偏拉導(dǎo)致破壞，從而會影響混凝土基體的密實程度、孔隙率增大，反而起影響試驗結(jié)果的準確性。因此采用劈拉試驗間接確不到增強作用，一般摻量在30～50kg／m；定混凝土的抗拉強度是一個很必要的手段。第三階段(見圖1(Ⅲ))，素混凝土與鋼纖維混3力學(xué)性能試驗?zāi)辆鶠橛不酀{體的解體破壞。此時裂縫擴展變的