鋼纖維混凝土的彎曲韌性指數(shù)

《鋼纖維混凝土的彎曲韌性指數(shù)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、維普資訊http://www.cqvip.com?期上海建材學(xué)院學(xué)報(bào)№：I纖維混凝土的彎曲韌性指數(shù)王新友吳科如濟(jì)大一'f、z摘要J優(yōu)良韌性是胡纖堆混凝土這一新型結(jié)構(gòu)工程材料的顯著特點(diǎn)。本文總結(jié)評(píng)價(jià)了鋼纖堆混凝土的各種有代表性的彎曲韌性指數(shù)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行了分析與討論，并提出了鋼纖堆混凝土的韌性指數(shù)體系。關(guān)鍵詞：鋼纖維混凝土：韌性指數(shù)；彎曲—————————～一—一—’～O引言普通混凝土是一種脆性工程材料，因而在工程中只能利用其抗壓強(qiáng)度大的特點(diǎn)．為了彌補(bǔ)普通混凝土脆性大易于開裂的不足，人們開發(fā)了許多新型混凝土材料，鋼纖維混凝土(SFRC)[I

2、p是其中的一種．SFRC出現(xiàn)于本世紀(jì)初，但它的飛速發(fā)展及廣泛應(yīng)用則始于三十年前．由于將韌性較好的短細(xì)鋼纖維均勻亂向摻人脆性混凝土基體中，因而使復(fù)合材料SFRC的各種性能得到不同程度的改善，其中尤以韌性和抗沖擊性能提高幅度最大．目前，SFRC已在國(guó)防、鐵道、水利，建筑等工程中得到廣泛應(yīng)用．隨著研究工作的深入與應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，SFRC的韌性已成為與強(qiáng)度同等重要的材料屬性。近十年來(lái)，一些學(xué)者相繼提出不同的SFRC韌性指數(shù)，本文對(duì)這些有代表性的韌性指數(shù)及其應(yīng)用進(jìn)行了總結(jié)和評(píng)價(jià)，而且根據(jù)SFRC的韌性特點(diǎn)討論了SFRC的韌性指數(shù)體系，這不僅對(duì)研究SFRC材料本

3、身有重要意義，還是了解SFRC結(jié)構(gòu)性能、制訂SFRC試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)及結(jié)∞構(gòu)設(shè)計(jì)的必要基礎(chǔ)．啊。廠、、I、U1鋼纖維混凝土的韌性指數(shù)√韌性是材料變形與斷裂的綜合性質(zhì)，可定義為荷載作用下到失效為止材料吸收能量的大小。試驗(yàn)證明，當(dāng)纖維體積含囂為1，92％時(shí)，SFRC的抗沖擊能力可達(dá)普通混凝土的3．6倍，在爆炸荷載下破壞時(shí)僅產(chǎn)生裂紋或破損，不會(huì)出現(xiàn)碎裂且無(wú)碎塊飛出[1l：SFRC的峰值應(yīng)變與峰值后延性較之普通混凝土急劇增加I2J．這些現(xiàn)象表明在脆性混凝土基體中摻入鋼纖維后，改變了基體的細(xì)觀結(jié)構(gòu)及裂紋的性質(zhì)，有效地延緩了裂縫的產(chǎn)生，阻止了裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展，使復(fù)合

4、材料的韌性大大增加．為了有效地表征SFRC韌性這一重要特性，材料學(xué)者們提出了不同的韌性指數(shù)．Mandel等人¨從材料學(xué)角度定義鋼纖維體積分?jǐn)?shù)}，長(zhǎng)度，直徑d三者的組合本文1992年12月11日收到?！げ┦亢蠡召樦n置．維普資訊http://www.cqvip.com第2期王新友等：錒纖維混凝土的彎曲韌性指數(shù)125．1／d為SFRC韌性的量度，但更多的研究者從能量角度來(lái)定義韌性指數(shù)，最方便的方法是求彎曲荷載一變形曲線下的面積。ACI544委員會(huì)[41定義韌性指數(shù)TIA為彎曲試件變形至O．00625倍試件跨度(305mm)時(shí)荷載一變形全曲線下的面積與至

5、初裂時(shí)曲線下的面積之比，如圖1(a)所示。Barr等人的韌性指數(shù)TIB也基于能量比的定義，但沒(méi)有人為規(guī)定能量計(jì)算時(shí)的變形取值，而是變形至2倍初裂時(shí)的曲線面積與4倍初裂時(shí)曲線面積之比(圖l(b))。Johnston[sl的三種韌性指數(shù)TICTICl0與TIC3o分別為3倍，5．5倍和15．5倍初裂變形對(duì)應(yīng)的曲線面積與初裂變形時(shí)曲線面積之比，如圖1(c)所示。對(duì)于理想彈塑性材料的荷載變形曲線OABCD，韌性指數(shù)TIC，TICl0，TIC∞的值分別為5，1O和30．日本學(xué)者【7‘定義韌性為材料或構(gòu)件達(dá)到極限狀態(tài)以前吸收能量的能力，圖1(d)表示所定義的韌性

6、指數(shù)及其計(jì)算方法?！?990年，Ward和Li[Sl為了研究材料脆性的變化如何導(dǎo)致結(jié)構(gòu)行為、尤其是彎曲性能的變化，分別基于變形之比和能量概念提出了三種韌性指數(shù)(圖1(e))．其中，吖為峰值荷載時(shí)的變形與初裂變形之比；TIE為荷載下降至50％極值荷載時(shí)變形與上升段同一荷載變形之比；TIElo為荷載下降至10％極值荷載時(shí)曲線下的面積與試件粱橫截面積之比。我國(guó)學(xué)者章文綱等[91建議以彎曲荷載一變形全曲線所圍面積值作為SFRC的彎曲韌性指數(shù)TfF。2韌性指數(shù)的應(yīng)用與討論因?yàn)轫g性是材料在外載作用下破壞整個(gè)過(guò)程中能量量度的一種屬性，所以上述韌性指數(shù)大多基于能量這

7、一概念來(lái)定義。直接計(jì)算能量消耗絕對(duì)值的韌性指數(shù)，如7Y簡(jiǎn)單直觀，適用于金屬等韌性較大材料和評(píng)價(jià)，對(duì)SFRC也是比較合適的．ACI的韌性指數(shù)TIA能從標(biāo)準(zhǔn)試件中得到，不需要新的試驗(yàn)規(guī)程和新設(shè)備，對(duì)監(jiān)測(cè)纖維質(zhì)量方面尤其適用，其不足在于只限于特定的試件型式，即與所用的試件形式有關(guān)，而且人為設(shè)置1．9ram的變形值，將有可能導(dǎo)致韌性指數(shù)小于1，因?yàn)槌趿盐灰朴锌赡艽笥?．9mm。Barr等人的TIB及Johnston的TIC系列與ACI的定義在本質(zhì)上沒(méi)有多少差別，均為兩部分能量之比，但是由于這些指數(shù)中沒(méi)有人為設(shè)置變形值，實(shí)際應(yīng)用效果更好。使用三點(diǎn)彎曲法測(cè)得的S

8、FRC在不同溫度下的試驗(yàn)結(jié)果【1DJ示于圖2之中。從圖中可以看出，隨著溫度的變化，TIB，TIC5，TICI