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有關(guān)鋼纖維在混凝土中的分布及其彎曲性能的實(shí)驗(yàn)
眾所周知,在當(dāng)前現(xiàn)代化建筑工程施工過程中,混凝土作為不可或缺的一員,已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用?;炷辆哂斜姸鄡?yōu)點(diǎn),如具有比較高的抗壓強(qiáng)度、原材料比較容易獲得和具體施工比較簡(jiǎn)單等。然而由于普通混凝土脆性比較高,在實(shí)際的工程應(yīng)用中,會(huì)出現(xiàn)微裂縫的擴(kuò)展,極大的影響工程質(zhì)量。
纖維混凝土與普通混凝土相比,可以明顯提高普通混凝土的抗拉強(qiáng)度,改善混凝土的韌性,并且可以阻止混凝土基體內(nèi)部微裂縫的擴(kuò)展,延緩混凝土宏觀裂縫的出現(xiàn)和擴(kuò)大。因此纖維混凝土目前是普通混凝土最好的升級(jí)產(chǎn)品。在各類纖維混凝土中,使用最廣泛,最被人能所接受的是鋼纖維混凝土。
本次實(shí)驗(yàn)采用的標(biāo)準(zhǔn)分別是德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(DIN)和國際材料與結(jié)構(gòu)聯(lián)合會(huì)推薦標(biāo)準(zhǔn)(RILEM TC162-TDF),對(duì)于鋼纖維混凝土的韌性,國際上一般采用鋼纖維混凝土的抗彎性能來衡量其韌性。我們采用同一品質(zhì)的鋼纖維,分別從纖維摻量、基體強(qiáng)度、破壞截面纖維根數(shù)和鋼纖維在梁截面上的分布等角度分析其對(duì)混凝土的彎拉強(qiáng)度和彎曲韌性的影響。通過分析十幾種不同的鋼纖維在混凝土中的分布情況,提出了單位體積纖維根數(shù)和單位面積纖維根數(shù)之前的數(shù)學(xué)關(guān)系表達(dá)式,并且統(tǒng)計(jì)并分析單位體積鋼纖維根數(shù)和鋼纖維間距的關(guān)系。利用分層法得出單位體積纖維根數(shù)與等效抗彎強(qiáng)度的關(guān)系;根據(jù)彎曲荷載-撓度曲線,利用反分析方法求得了簡(jiǎn)化的受拉本構(gòu)模型及應(yīng)力-裂縫口擴(kuò)展位移(σ-ω)關(guān)系。
通過分析本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果,得到如下結(jié)論:
1、鋼纖維混凝土梁的能量吸收值和等效抗彎強(qiáng)度與鋼纖維慘量成正相關(guān)。
2、鋼纖維混凝土開裂后的性能與鋼纖維摻量和破壞界面的鋼纖維分布有關(guān),由于存在鋼纖維摻量低而鋼纖維混凝土韌性較高的試驗(yàn)梁,因此,相比之下破壞界面的鋼纖維分布對(duì)鋼纖維混凝土開裂后性能的影響比鋼纖維摻量更為重要。
3、通過對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的回歸分析,得到了單位體積鋼纖維根數(shù)與單位面積鋼纖維根數(shù)的數(shù)學(xué)關(guān)系,由此可以預(yù)測(cè)不同纖維摻量時(shí)鋼纖維混凝土中破壞界面的鋼纖維根數(shù)。
4、由以上結(jié)論,可以根據(jù)單位體積的鋼纖維根據(jù)來預(yù)測(cè)鋼纖維混凝土中的鋼纖維間距和其等效抗彎強(qiáng)度。