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纤维混凝土

纤维混凝土

纤维混凝土范文第1篇

关键词:道路桥梁施工;钢纤维混凝土;技术特点

近年来,我国经济的发展也带动了城市化进入了快速发展的时期,人们对建筑施工质量的要求也达到了新的水平。随着公共基础设施建设的大力推进,建筑技术的不断进步,钢纤维混凝土技术应运而生。钢纤维混凝土技术就是在施工过程中,在混凝土中加入固定量的短钢纤维以增强混凝土的抗拉强度以及承载能力。由于钢纤维在混凝土中均匀乱向分布,对控制普通混凝土中裂缝具有明显的优势,能显著提高混凝土的韧性和强度,有效提高其承载能力、抗冲击性、抗裂性。因此,钢纤维混凝土目前已广泛应用于我国道路桥梁等基础设施的建设,具有重要的现实意义。

1钢纤维混凝土概述

钢纤维混凝土是利用钢纤维降低混凝土中内外力作用下产生的裂缝数量以及膨胀的作用。在作用的早期阶段,水泥基材作为承受混凝土外力的主要载体,出现裂缝后,钢纤维成为载体的主力,该阶段下的钢纤维受力也是有临界值的,超过后材料也将出现较大的变形,破坏材料。同时钢纤维混凝土具有很多方面的优势,其自身抗疲劳和抗压缩特性良好,与普通混凝土相比,可以极大得改善其物理性能,比如增加强度、重量比;大大提高拉伸、弯曲、极限强度;具有很好的抗裂性、耐冲击性等。通过在混凝土中加入适当比例的钢纤维并充分混合均匀,对于道路和桥梁的施工都具有十分重要的实际意义。比如桥梁常由于其重量过大而引起塌陷,如果科学合理地使用钢纤维混凝土材料,就可以有效减少其重量,还能大幅度改善由于温度变化引起的裂纹。另外钢纤维混凝土还具有很强的抗剪切性和抗霜冻耐磨性,具有显而易见的工程优越性。

2钢纤维混凝土施工技术

2.1选择合适的钢纤维材料道路桥梁的施工质量很大程度取决于施工技术,因此在进行钢纤维混凝土施工时,对于钢纤维品种选择,其强度应该和基材强度差不多,拉伸极限应超过480MPa,钢纤维含量在0.46%~1.96%,钢纤维直径通常控制在0.42~0.65mm,最小直径不能小于0.38mm,其长度不能太长,使其长径比能保证钢纤维的机械性能符合施工要求,控制在45~75。另外钢纤维在进行搅拌前需要先与细骨料定量混合均匀或选择较粗直径、更好材料的纤维,重要的是保证钢纤维易分散的特性。2.2设计合适的配料比和分散装置钢纤维混凝土的配合比例应遵循普通混凝土拌合料设计原则进行,也可以根据施工现场的实际情况进行试验,确定混凝土具体的配料比。混凝土和钢纤维的均匀混合也是非常重要的一个环节,为了确保钢纤维和混凝土混合前前保持均匀分散,钢纤维可以通过分散器进入混合器,保持分散机的功率为0.75~1.0kW,分散力优选为20~60kg/min。2.3严格控制搅拌时间对于混凝土和钢纤维的搅拌时间的控制,在搅拌机内要把混合的材料进行干燥搅拌1min。适当加入外加剂或减水剂再湿拌达2min左右,改善混合料,提高施工质量,还能减少水泥用量。2.4选择合适的搅拌机钢纤维混凝土搅拌机有双锥反转出料搅拌机和强制搅拌机两种类型,通常情况下低搅拌功率对增加搅拌机的使用寿命非常有益。当纤维含量高或者坍落度小时,可以适当选用较低的搅拌功率避免混合器过载,延长其使用年限。2.5合理浇注和振捣为了保证钢纤维混凝土良好混合,浇筑和振捣这两个过程很有必要。首先钢纤维混凝土浇注必须连续,而且做到隐藏浇注接头,每次倒料要压在15~20cm以保证钢纤维混凝土的整体连续性。另外,振捣时需要使用插入式振动棒,使钢纤维朝向振动棒的振动方向聚集,形成团簇效应,还可以使用平板振捣器以保证钢纤维的二维分布。在振捣过程中为了保证混凝土的边缘致密,应该让钢纤维纵向带束排列,利于板体传递收缩应力、温度应力和载荷,还需在振捣后将混凝土表面做好抹平光滑工作,压实暴露的钢纤维,防止暴露的刚纤维生锈。2.6做好成型后的维护工作钢纤维的组成包括粗骨料、大砂率,加上一般情况都是乱向分布,不太美观。基于这方面考虑,可以使用真空吸水工艺对钢纤维混凝土路面进行机械平整,防止钢纤维暴露;还可以使用压纹机用来防止尼龙纤维暴露的现象。2.7运输方面对于钢纤维混凝土的运输,考虑到会影响坍落度、含气量以及混合物稠度,应采用泵送。在不能使用的条件下,则应尽量减少运输距离,增大出料口,以防止出现运输过程中的重力下沉,导致钢纤维拌合均匀较差,从而节约成本。

3道路施工中钢纤维混凝土技术的应用

钢纤维可用于减少路面厚度和减少纵向接缝量,而钢纤维混凝土的优势也很明显,如良好的抗冻耐磨性、横向缩缝少,对延长路面使用寿命大有益处,因此在道路施工中已被广泛使用。但同时由于其铺设的薄厚度以及数量少的水平收缩接缝,在施工中道路的使用较为频繁,具有很多类型。3.1复合型钢纤维混凝土路面顾名思义,复合型钢纤维混凝土路面不只一层,通常表现为两层式或三层式,两层型是底层为普通混凝土的道路的上层铺设40%~60%全厚的钢纤维混凝土;三层型是在上下两层钢纤维混凝土的中间再加一层普通混凝土。尽管结构和施工过程比较复杂,需要相关施工人员具有丰富的施工经验,但是这种结构的路面更耐用,通常三层复合型钢纤维混凝土路面应在极端条件的地区使用。另外,这种复合型钢纤维混凝土需要较高的施工成本,通常适用于高度机械化的地区使用。3.2全截面钢纤维混凝土路面全截面钢纤维混凝土对路面厚度的控制,可取普通混凝土道路的46%~52%,一般为50%左右;钢纤维含量范围为0.79%~1.18%,一般为1%左右;通常不会设置纵向缝隙,而横向缝隙之间的空隙最好控制在20cm左右,距离最大不能超过0.5m。3.3碾压钢纤维混凝土路面碾压钢纤维混凝土路面的主要施工方法是沥青混凝土路面的施工方法,将钢纤维置于混凝土中,轧制成型混凝土路面。这种将钢纤维放置在碾压混凝土的方法,可以改善碾压混凝土的力学性能,有效提升路面的韧性和强度,但目前对实现压实度和平整度的统一还存在一些难度。3.4钢纤维混凝土罩面钢纤维混凝土罩面在道路施工中的作用为修复受损的混凝土路面,维修和养护旧的混凝土路面。钢纤维混凝土本身具有良好的建筑材料塑性,对提高混凝土的抗拉、抗弯、抗裂性能都很有帮助。因此,采用钢纤维混凝土罩面修复路面是提高路面的性能和使用寿命的有效手段,不仅减薄表层的厚度、扩大接头间距,而且节省工程造价,具有一定的经济效益和社会效益。钢纤维混凝土罩面包括结合型、直接型、分离型三种,结合型是指将新旧混凝土表层相互作为一个整体结合起到增强整体结构的强度作用;分离型是指新的覆盖层单独作用,不和旧的混凝土粘结,中间还设置了隔离层,独立的层面分别发挥作用;直接型是指将钢纤维混凝土直接加在旧的水泥混凝土表面层,这种方式多用于修补损坏程度较小的旧水泥混凝土路面。

4桥梁施工中钢纤维混凝土技术的应用

4.1改善桥面铺装钢纤维钢筋混凝土作为桥面铺装层具有很多好处,可以有效地加强桥体的刚度和弯曲强度;大大提高桥梁的舒适性和抗裂性等,延长了桥梁的使用年限;改善了桥梁的受力状况,使桥梁能更好地发挥其功能,保证了较高的施工质量水平。对于钢纤维混凝土桥面铺装,其厚度是正常厚度的一半,包括两层和三层结构,两层结构是指钢纤维混凝土作为上层、普通混凝土作为下层;三层结构是指上下层为钢纤维混凝土,中间层为普通混凝土,这种结构施工过程更复杂,具有一定的施工难度,因此采用两层铺设的结构较多。4.2加固桥梁部分结构由于长时间的负荷作用,桥梁难免存在一些问题,比如出现裂纹、表面剥落等,对桥梁结构进行加固十分有必要。桥梁施工中通常采用剪切钢纤维和切削钢纤维两种钢纤维材料,应控制两种材料的产量在1.0%以下,还可以采用转子Ⅱ型喷射机进行钢纤维混凝土喷涂。这种方式是一项有效的科学的技术措施,对提升桥梁的抗震性、满足桥梁结构的总体需要大有益处。此外,为了改善表面的区域下落现象,可以利用钢纤维钢筋混凝土进行部分区域加强工作,使用硫铝酸盐与TS型速凝剂快硬水泥,防止桥梁出现裂缝,在混凝土表面喷砂或凿,增强新旧混凝土完整性。4.3强化钢筋混凝土桩对桩顶或桩尖部分使用钢纤维混凝土可以大大提高桩的穿透性,一方面,能对其抗冲击强度和韧性有一定程度的提高,还能有效降低冲击频率;另一方面也能防止桩尖在打入设定深度之前出现破裂现象,有效地提高了桩尖进土的深度,显着提高打击速度。但是对桥梁整体使用钢纤维混凝土需要巨大的资金成本,因此可以对桩身采用预应力钢筋混凝土或非预应力钢筋混凝土,用于节约施工成本。

5结束语

综上所述,随着我国的道路桥梁建设中不断更新的施工技术,钢纤维混凝土作为一种新型多相复合建筑材料,在抗压、抗弯、抗拉、抗冲击、抗裂等方面发挥了巨大的优越性,因而被企业青睐广泛应用于道路和桥梁施工,对提高建筑施工质量水平意义重大。我国目前钢纤维混凝土技术还处于起步阶段,其理论和应用还有待完善,仍然需要更多的技术人员及专家进行不断探索和研究,优化和改进该技术。文章通过钢纤维混凝土技术在道路和桥梁施工中的具体应用和施工技术的分析,希望能为钢纤维混凝土施工人员中提供一些借鉴。相信在不久的将来,钢纤维混凝土技术将会越来越完善,更加广泛地用于道路和桥梁建设。

参考文献:

[1]林凡康.道路桥梁施工中钢纤维混凝土技术的实际应用分析[J].住宅与房地产,2016,(3):226.

[2]何余良.多梁式钢—混凝土组合小箱梁桥受力特性及试验研究[D].浙江大学,2014.

[3]韩春雨.预应力钢纤维混凝土拼装墩的抗震性能研究[D].重庆交通大学,2013.

[4]贾方方.钢筋与活性粉末混凝土粘结性能的试验研究[D].北京交通大学,2013.

[5]张健.道路桥梁施工中钢纤维混凝土技术应用研究[J].北方交通,2012,(12):99-100.

纤维混凝土范文第2篇

摘要:钢纤维混凝土是一种新型的复合材料,具有较高的抗拉强度和断裂韧性,抗疲劳等性能,本文通过对普通钢纤维混凝土和自密实钢纤维混凝土性能的对比,阐述钢纤维混凝土在施工过程中的拌合工艺;通过与普通钢纤维混凝土工艺的对比,阐述自密实钢纤维混凝土在施工过程的优越性。

关键词:自密实混凝土 钢纤维 施工工艺

1.概述

钢纤维混凝土(Steel Fiber Reinforce Concrete简称SFRC)是在普通混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种新型的多相复合材料。

自密实混凝土的应用已经20年的历史,在国内的应用仅有10多年,特别是最近几年,自密实混凝土的应用越来越广泛,自密实混凝土是指在自身的重力作用下,能够流动、密实,即使存在致密钢筋也能完全填充米板,同时获得很好的均质性,并且不需要附加振动的混凝土,因自身具有很多优点,自密实混凝土被广泛的应用于工程中。

自密实钢纤维混凝土集这两种混凝土的优点于一身,即在混凝土施工浇筑的过程中利用自密实混凝土拌合物的易浇筑密实的特点,在混凝土硬化后利用钢纤维混凝土的力学与变形能力。

2.钢纤维混凝土的特点

在普通混凝土之中,以乱向的方式均匀地把一定量的钢纤维分布其中,再经过硬化从而制得钢纤维混凝土,这些乱向分布的钢纤维能够有效地阻碍混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成,较之普通混凝土,物理力学性质大多都较高:重量和强度比值增加;抗拉 抗压及抗弯的极限强度较高;良好的抗冲击性能;明显改善的变形性能;显著提高的抗裂与抗疲劳性能;抗剪性优越;对由于温度应力而造成的裂缝及裂缝的扩展的的阻止与抑制能力良好;耐磨与抗冻性能良好。

普通钢纤维混凝土的纤维体积率在1%—2%之间,较之普通混凝土,抗拉强度提高40%—80%,抗弯强度提高60%—120%,抗剪强度提高50%一100%,抗压强度提高幅度较小,一般在0—25%之间,但抗压韧性却大幅度提高。

自密实钢纤维混凝土拥有普通钢纤维混凝土的特点,同时还具有自密实混凝土的自密实性能,主要包括流动性、抗离析性及填充。每种性能均可采用坍落扩展度试验、V漏斗试验(或T50试验)和U型箱试验等一种以上方法检测。这种自密实性能可以保证混凝土良好的密实,不需要振捣,改善混凝土的表面质量,不会出现不会出现表面气泡或蜂窝麻面,不需要进行表面修补;能够逼真呈现模板表面的纹理或造型。但钢纤维体积率对钢纤维自密实混凝土的抗压强度影响不大,但对劈拉强度和抗折强度影响较明显,且随着钢纤维体积率的增加而增大。

3.钢纤维混凝土的比较

两种钢纤维混凝土比普通混凝土具有以上的特点,但是这些特点与钢纤维有着密切的关系,在钢纤维混凝土的制备过程中,两种混凝土钢纤维的选择要考虑以下几个方面:

⑴纤维种类 不同种类的钢纤维具有不同的力学性能(主要是抗拉强度、弹性模量、短裂延伸率等),而这些性能与钢纤维能否在混凝土中起作用有着很大的关联性。

⑵纤维长度与长径比 使用连续长钢纤维时,钢纤维与水泥基体黏结较好,因此可充分发挥钢纤维增强作用。但如果使用的是短钢纤维时,则要取决于钢纤维的临界长径比。钢纤维临界长径比是钢纤维的临界长度与其直径d的比值,即①若钢纤维的实际长径比小于临界长径比,则复合材料破坏时,钢纤维由水泥基体内拔除。②若钢纤维的实际长径比等于临界长径比,只有基体的裂缝发生在钢纤维中央时钢纤维才拉断。否则钢纤维短的一侧从基体内拔出。③若钢纤维的实际长径比大于临界长径比,则复合材料破坏时钢纤维可拉断。

钢纤维长度的选择:钢纤维的长度必须与混凝土中粗集料的公称粒径相匹配,混凝土粗集料的公称粒径应为钢纤维长度的2/3~1/2,即钢纤维可以跨越一个粗集料,并与另外一个粗集料的1/3搭接,同时钢纤维的长度不可以太长,过长的钢纤维搅拌不均匀,且容易成团。

⑶纤维体积率 纤维体积率直接影响到混凝土的工作性能,力学性能及耐久性能等。纤维掺量过少时,不能很好发挥效果,纤维掺量过多会使混凝土难以成行,出现“团聚”现象。

⑷纤维取向 钢纤维在混凝土中的取向对其利用率有很大影响钢纤维自密实混凝土搅拌时,宜采用强制式搅拌机,为了使钢纤维充分分散防止钢纤维由于一次性加入搅拌机而出现结团现象,把钢纤维先经过分散机然后加入搅拌机,采用先干后湿分级投料的工艺,将钢纤维,粗集料,细集料根据配合比配制的混合料在搅拌机先干拌1min,然后再加入水和外加剂进行搅拌。

两种钢纤维混凝土的施工制作顺序和方法类似,但是,在浇筑之后,普通钢纤维混凝土和一般的混凝土一样需要振捣,掺入的钢纤维由于自身的重量在振捣的过程中会向着振捣的相反方向聚集,导致混凝土中的钢纤维分布不均匀,从而影响钢纤维混凝土的力学性能。

相反,钢纤维自密实混凝土在浇筑之后,由于自密实混凝土在自身重力作用下能够流动填充模板而不需要振捣,避免了钢纤维在混凝土中聚集的现象,使得自密实钢纤维混凝土的力学性能得到充分的利用。

钢纤维自密实混凝土无需振捣而能自实。在实际施工中消除了浇筑混凝土时的振捣噪声,提高了施工速度和质量,实现了混凝土浇筑的省力化,为改善和解决过密配筋、薄壁、复杂形体、大体积、有特殊要求、振捣困难的工程施工施工条件带来了极大的方便。

决定钢纤维混凝土力学性能的最后总要参数是它的韧性,已经有研究结果显示钢纤维自密实混凝土的韧性要比普通钢纤维混凝土强的多[1]。

参考文献:

[1]张金强译.钢纤维在自密实混凝土中的应用[J].石家庄铁路工程职业技术学院学报,2002,1(3):76-80.

[2]程庆国,高路彬等.钢纤维混凝土理论及应用[M].北京:中国铁道出版社, 1999.

[3]陈睿,刘真等.自密实混凝土应用研究[A].武汉:无哈理工大学学报,2001

纤维混凝土范文第3篇

关键词:钢纤维钢纤维混凝土

1前言

随着1824年波特兰水泥的诞生,在1830年前后出现了混凝土,作为当时的一种新型建筑材料,就广泛地应用于土木和水利工程。尤其是在19世纪中叶以后,伴随着钢铁的发展,人们把钢筋和混凝土结合起来,诞生了钢筋混凝土(ReinforcedConcrete)这种新型的复合建筑材料,大大提高了结构的抗裂性能、刚度、承载能力和耐久性,从而使建筑业经历了一场革命。尽管混凝土的固有优点是高抗压强度,然而它也有固有弱点——如构件的自重大、易于塑性干缩开裂、抗疲劳能力低、韧性差、抗拉强度低(一般仅为抗压强度的7%-14%)、易产生裂纹、抗冲击碎裂性差等,限制了在工程中的使用范围。这些弱点随着混凝土强度的提高显得尤为突出。因此,长期以来许多专家和学者不断探索改善混凝土性能(主要是提高抗拉性能,增强耐久性)的各种方法和途径,于是,提出了一种以传统素混凝土为基体的新型复合材料——纤维混凝土。

2纤维混凝土的发展和现状

纤维混凝土(FiberReinforcedConcrete,简称FRC),是纤维增强混凝土的简称,通常是以水泥净浆、砂浆或者混凝土为基体,以金属纤维、无机纤维或有机纤维增强材料组成的一种水泥基复合材料。它是将短而细的,具有高抗拉强度、高极限延伸率、高抗碱性等良好性能的纤维均匀的分散在混凝土基体中形成的一种新型建筑材料。纤维在混凝土中限制混凝土早期裂缝的产生及在外力作用下裂缝的进一步扩展。在纤维混凝土受力初期,纤维与混凝同受力,此时混凝土是外力的主要承担者,随着外力的不断增加或者外力持续一定时间,当裂缝扩展到一定程度之后,混凝土退出工作,纤维成为外力的主要承担者,横跨裂缝的纤维极大的限制了混凝土裂缝的进一步扩展。由此可见,纤维有效地克服了混凝土抗拉强度低、易开裂、抗疲劳性能差等固有缺陷。

与普通混凝土相比,FRC具有较高的抗拉、抗弯拉、抗冲击、抗阻裂、抗爆和韧性、延性等性能,同时对混凝土抗渗、防水、抗冻、护筋性等方面也有很大的贡献。

鉴于FRC具有素混凝土不具有的优点,纤维混凝土尤其是钢纤维混凝土在实际工程中日益得到学术界和工程界的关注。1907年原苏联专家B.П.HekpocaB开始用金属纤维增强混凝土;1910年,美国H.F.Porter发表了有关短纤维增强混凝土的研究报告,建议把短钢纤维均匀地分散在混凝土中用以强化基体材料;1911年,美国Graham曾把钢纤维掺入普通混凝土中得到了可以提高混凝土强度和稳定性的结果;到20世纪40年代,美、英、法、德、日等国先后做了许多关于用钢纤维来提高混凝土耐磨性和抗裂性、钢纤维混凝土制造工艺、改进钢纤维形状以提高纤维与混凝土基体的粘结强度等方面的研究;1963年J.P.Romualdi和G.B.Batson发表了关于钢纤维约束混凝土裂缝开展的机理的论文,提出了钢纤维混凝土开裂强度是由对拉伸应力起有效作用的钢纤维平均间距所决定的结论(纤维间距理论),从而开始了这种新型复合材料的实用开发阶段。到目前,随着钢纤维混凝土的推广应用,因纤维在混凝土中的分布情况不同,主要有四类:钢纤维混凝土、混杂纤维混凝土、层布式钢纤维混凝土和层布式混杂纤维混凝土。

2.1钢纤维混凝土

钢纤维混凝土(SteelFiberReinforcedConcrete简称SFRC)是在普通混凝土中掺入少量低碳钢、不锈钢和玻璃钢的纤维后形成的一种比较均匀而多向配筋的混凝土。钢纤维的掺入量按体积一般为l-2%,而按重量计每立方米混凝土中掺70-100Kg左右钢纤维,钢纤维的长度宜为25-60mm,直径为0.25-1.25mm,长度与直径的最佳比值为50-700。

与普通混凝土相比,不仅能改善抗拉、抗剪、抗弯、抗磨和抗裂性能,而且能大大增强混凝土的断裂韧性和抗冲击性能,显著提高结构的疲劳性能及其耐久性。尤其是韧性可增加l0-20倍,美国对钢纤维混凝土与普通混凝土力学性能比较的试验结果见下表:

物理力学性质指标

普通混凝土

SFRC

极限抗弯拉强度

2-5.5MPa

5-26MPa

极限抗压强度

21-35MPa

35-56MPa

抗剪强度

2.5MPa

4.2MPa

弹性模量

2☓104-3.5☓104MPa

1.5☓104-3.5☓104MPa

热膨胀系数

9.9-10.8m/m·k

10.4-11.1m/m·k

抗冲击力

480N·m

1380N·m

抗磨指数

1

2

抗疲劳限值

0.5-0.55

0.80-0.95

抗裂指标比

1

7

韧性

1

10—20

耐冻融破坏指标数

1

1.9

我国对SFRC与普通混凝土力学性能做了比较试验,当钢纤维掺入量为15-20%、水灰比为0.45时,其抗拉强度增长50-70%,抗弯强度增长120-180%,抗冲击强度增长10-20倍,抗冲击疲劳强度增长15-20倍,抗弯韧性增长约14-20倍,耐磨损性能也明显改善。

由此可以看出:与素混凝土相比,SFRC具有更优越的物理和力学性能:(1)较高的弹性模量和较高的抗拉、抗压、抗弯拉、抗剪强度;(2)卓越的抗冲击性能;(3)抗裂和抗疲劳性能优异;(4)能明显改善变形性能;(5)韧性好;(6)抗磨与耐冻融有改观;(7)强度和重量比增大,施工简便,材料性价比高,具有优越的应用前景和经济性。

2.2混杂纤维混凝土

鉴于钢纤维混凝土有许多正是我们需要而素混凝土又不及的优点,所以很受工程界的青睐。但有关研究资料表明,钢纤维对混凝土的抗压强度并无明显促进作用,甚至还有所降低;与素混凝土相比,对于钢纤维混凝土的抗渗性、耐磨性、耐冲磨性及对防止混凝土早期塑性收缩等还存在正反(提高与降低)两方面甚至居中的观点。此外,SFRC用量较大价格较高,有生锈问题,对由于火灾引起的爆裂几乎无效等,这些问题都在不同程度影响了其应用。

目前,尽管单一纤维混凝土有着自身的优点,但是低模量合成纤维混凝土由于模量低,变形大,乱向而松散地掺入混凝土中,对提高混凝土的抗压、抗拉、抗弯、抗折强度等很不显著,这些缺点限制了低模量合成纤维适用领域。近些年来,一些国内国外学者开始将目光投向混杂纤维混凝土(HybridFiberReinforcedConcrete简称HFRC),试图把具有不同性能和优点的纤维混杂,取长补短,在不同层次和受荷阶段发挥“正混杂效应”来增强混凝土,以适应不同工程的需要。但是关于它的各种力学性能尤其是HFRC的疲劳变形及疲劳损伤、在静、动荷载以及等幅或变幅循环荷载作用下的变形发展规律和损伤特性、纤维的最佳掺配量、混杂比例、复合材料各组份的关系、增强效果及增强机理、抗疲劳性能、破坏机理、施工工艺、配合比设计等方面的研究还有待进一步进行。

2.3层布式钢纤维混凝土

由于整体式纤维混凝土不易搅拌均匀,在搅拌过程中纤维易结团,而且其纤维用量也较大,造价比较高,所以难以获得大面积的推广应用。通过大量的工程实际和理论研究,人们提出了一种新型钢纤维结构形式——上下层布式钢纤维混凝土(LayerSteelFiberReinforcedConcrete简称LSFRC),它是将少量的钢纤维均匀撒布于路面板的上下两个表层,而中间仍为素混凝土层。LSFRC中的钢纤维一般由人工或机械撒布,钢纤维较长,长径比一般70—120之间,呈二维分布。

在不影响力学性能的条件下,这种材料大大降低了钢纤维的用量,同时也避免了整体式纤维混凝土在搅拌时易出现纤维结团现象。试验研究表明:用体积率为0.12%的钢纤维,所配制的底面层布钢纤维混凝土的7d、28d抗折强度比同条件下的素混凝土的抗折强度分别增加了27%和26%,而与钢纤维混凝土(体积率为1.2%)的抗折强度相近,而钢纤维用量节约90%。此外,钢纤维在混凝土中的层布位置对混凝土的抗折强度影响很大,钢纤维层布在混凝土底部增强效果最佳,随钢纤维层布位置上移,其增强效果明显减弱,上下层布式钢纤维混凝土,比同配合比的素混凝土抗折强度提高35%以上,比整体式钢纤维混凝土略低,但上下层布式钢纤维混凝土可节约大量材料成本,也不存在搅拌难的问题。因此,上下层布式钢纤维混凝土是一种具有良好的社会经济效益和广阔的推广应用前景、值得在路面施工中推广的新材料。

2.4层布式混杂纤维混凝土

尽管LSFRC上下表面的一定厚度范围内得以加强,但是其中间的素混凝土层却成了薄弱环节。虽然其抗折强度和疲劳强度经试验证明都有很大提高,可其延性、韧性、抗渗性及耐久性却增长不大,一旦表层钢纤维磨出后将会存在安全隐患。

层布式混杂纤维混凝土(LayerHybridFiberReinforcedConcrete简称LHFRC)是在LSFRC基础上掺入0.1%的聚丙烯纤维,把大量细而短,具有较高抗拉强度、高极限延伸率的聚丙烯纤维均匀分布在上、下层钢纤维混凝土和中间层的素混凝土中。可以理解为是混杂合成纤维混凝土和层布式钢纤维混凝土的融合。

LHFRC在增强混凝土抗压强度方面的影响并不明显,与素混凝土相比,其对混凝土的强度提高仅为0.3%左右,且其抗压强度比层布式钢纤维混凝土低4%左右。

LHFRC在增强混凝土抗折强度有明显的提高,与素混凝土相比,其对素混凝土的抗折强度提高20%左右,与层布式钢纤维混凝土相比,其对层布式钢纤维混凝土的抗折强度提高2.6%,但对混凝土的抗折弹性模量的影响不大,层布式混杂纤维混凝土的抗折弹性模量比素混凝土的高1.3%,比层布式钢纤维混凝土低0.3%。

LHFRC在增强混凝土弯曲韧性有明显的提高,弯曲韧性指数是素混凝土8倍左右,是层布式钢纤维混凝土的1.3倍,明显提高了混凝土的韧性。

在LHFRC中,由于两种或多种纤维在混凝土中的表现不同,我们可以根据工程的需要,利用合成纤维、钢纤维在混凝土中的正混杂效应,提高材料的延性、耐久性、韧性、初裂强度、抗折强度、抗拉强度等方面大幅度提高,延长材料的使用寿命和改善材料的质量。

3理论支持

尽管掺入混凝土基体中的高模量纤维(如钢纤维)主要起增强、增韧作用,然而纤维对基体的增强理论至今未能满意地解决,仍以复合理论和纤维间距理论并存。

复合理论是研究脆性纤维增强延性基体材料(FRP)的增强理论时提出的,将复合材料基体的性能视为与复合前完全一样,此时按混合法则计算是可行的。

纤维间距理论又称阻裂理论,是Rmualdi及其同事Batson等根据线弹性断裂力学而提出的,该理论认为纤维的增强作用仅与均匀分布的纤维间距(最小间距)有关。

这两种理论并不能充分地解析纤维混凝土对基体增强,复合材料理论忽略了纤维对基体的阻裂作用,即忽略了复合带来的耦合效应;纤维间距理论最大缺点是忽略了纤维自身耦合作用,而片面地强调纤维的阻裂作用,并且起决定作用的纤维间距应为纤维理论间距。

4总结

纤维混凝土范文第4篇

关键词:纤维混凝土;高温性能;生产建设

1 纤维混凝土

1.1 纤维混凝土定义

以水泥浆、砂浆或混凝土为基体,以金属纤维、无机非金属纤维、合成纤维或天然有机纤维为增强材料组成的复合材料的统称。水泥石、砂浆与混凝土的主要缺点是:抗拉强度低、极限延伸率小、性脆,加入抗拉强度高、极限延伸率大、抗碱性好的纤维,可以克服这些缺点。

1.2 分类

所用纤维按其材料性质可分为:①金属纤维。如钢纤维、不锈钢纤维(适用于耐热混凝土)。②无机纤维。主要有天然矿物纤维(温石棉、青石棉、铁石棉等)和人造矿物纤维(抗碱玻璃纤维及抗碱矿棉等碳纤维)。③有机纤维。主要有合成纤维(聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、尼龙、芳族聚酰亚胺等)和植物纤维(西沙尔麻、龙舌兰等),合成纤维混凝土不宜使用于高于60℃的热环境中。以其基体的不同,可分为,①纤维水泥。由纤维与水泥浆或掺有细粉活性材料或填料的水泥浆组成的复合材料,多用于建筑制品,如石棉水泥瓦、玻璃纤维水泥墙板等。②纤维砂浆。在砂浆中掺有纤维,多用于防裂、防渗结构。如聚丙烯纤维抹面砂浆。

1.3 纤维与水泥的作用

1.3.1 纤维的作用

①阻裂作用。纤维可阻止水泥基体中微裂缝的产生与扩展。这种阻裂作用既存在于水泥基体的未硬化的塑性阶段,也存在于水泥基体的硬化阶段。当水泥基体硬化后,内部产生的拉伸应力超过其抗拉强度时,纤维可承载一部分应力,从而减少裂缝的产生。②增强作用。添加纤维可以弥补水泥基体本身的不足,如抗拉强度低、内部缺陷等,在一定程度上提高其强度。③增韧作用。当水泥基体在外荷载作用下,发生开裂,纤维可使材料具有一定的延性,不至发生脆性破坏。

1.3.2 水泥的作用

水泥基体在在纤维混凝土中起着三方面的作用,①粘结纤维。与纤维粘结在一起,成为一体,保护纤维。②承受荷载。水泥基体可使复合材料有较高的抗压强度。③传递应力。在外荷载作用下,最初与纤维共同承受拉应力,复合材料呈现弹性变形,一旦基体发生开裂后,通过与纤维的界面粘结将拉应力传递给纤维,减少了裂缝的产生。

1.3.3 纤维与水泥的相互影响

在纤维混凝土中,纤维与水泥基体通过各种因素,既相互复合、取长补短,又在一定范围内相互影响,相互制约。①纤维的最大掺量。在水泥净浆和砂浆中,纤维的掺量可显著大于混凝土,这是因为混凝土中含有较多的粗集料,是纤维的掺量受到很大的限制。纤维增强水泥的纤维体积率高于纤维混凝土。②纤维的长度。纤维长度必须超过水泥基体中最大粒子的直径才能发挥纤维的增强作用。一般纤维最小长度在水泥净浆和砂浆均低于在混凝土中的长度。但是在混凝土中纤维的最大长度也受到一定限制,不宜大于50mm,否则纤维可能会打团,新拌的混凝土也不宜密实。③纤维的取向。在水泥净浆或砂浆中,纤维增强体可处于一维定向或二维定向或二维乱向,而在混凝土中绝大多数情况下只能限于三维乱向。当纤维体积率相同时,纤维在水泥净浆和砂浆中的利用率显著高于在混凝土中。

2 纤维混凝土高温性能的研究现状

2.1 研究

研究表明,800℃ 时,混杂纤维混凝土的抗折强度剩余率约15%,明显高于基准混凝土的抗折强度剩余率(约6%);抗压强度剩余率约15% ,与基准混凝土的强度剩余率相当(约15%); 劈裂抗拉强度剩余率约20%,明显高于基准混凝土的抗折强度剩余率(约10%)。另外混杂纤维明显提高了混凝土的抗爆裂性能。20世纪70年代,很多学者对普通混凝土高温性能的研究表明,混凝土结构在火灾受热过程中可能发生毁坏性爆裂, 对于脆性和密度更大、渗透性更低的一般高强高性能混凝土,爆裂更易产生, 导致材料强度损失甚至构件坍塌,而且应力越大, 这种破坏越严重。通过许多学者对混杂纤维改善混凝土高温性能的研究,通常认为混凝土受热爆裂的过程, 就是混凝土中水分从混凝土内部逸出的过程。对于高强度混凝土,由于其密实度高,孔隙率低,蒸发通道不畅,使水不能足够快地逸出,从而产生几乎达到饱和蒸汽压的过高蒸汽分压,远远超过混凝土抗张强度,导致混凝土不能抵御这种过大的内部压力而发生爆裂。高性能混凝土加入混杂纤维后,情况发生了变化。

2.2 现状

针对纤维混凝土的优缺点,学者作了大量研究试验,纤维混凝土的高温性能在逐渐的改善。最近的研究表明,在混凝土内掺入一定量聚丙烯纤维可以起到防爆作用,欧洲一些学者的试验也证明了这点。基于这些研究成果,大量学者采用低熔点(聚丙烯纤维) 及高熔点纤维(钢纤维) 混杂,从增强混凝土高温力学性能及防爆裂方面进行了研究。随着研究的不断深入,技术水平也在不断提升,但是有许多不足有待完善。

3 影响高温性能的因素

钢纤维对混凝土抗压强度和弹性模量的影响较小。在温度升高时, 混凝土试块将产生较多微裂缝,随着钢纤维掺量的增加, 钢纤维对裂缝开展具有一定的抑制作用,从而其高温后强度较素混凝土的高温后强度降低要小。在高温作用下,钢纤维主要是通过阻止混凝土温度裂缝开展、增强抗裂性能起作用,对高温后抗拉强度的降低作用小于抗压强度。

根据聚丙烯纤维对温度的反映不同,不同温度下,聚丙烯纤维均不同程度的降低了混凝土残余抗压强度。当温度超过聚丙烯纤维的熔点,混凝土内的聚丙烯纤维就会挥发逸出,并在混凝土中留下相当于纤维所占体积的均匀孔道,这对于混凝土内由于温度升高所产生的水蒸气和热量的排出都是很有利的,可以降低孔压力,改善混凝土的抗爆裂性能.基于以上特点,聚丙烯纤维被广泛用于提高高温下混凝土的抗爆裂性能。

4 结语

本文通过对已有研究结果的分析,归纳,总结了纤维混凝土高温性能的研究现状以及不同纤维种类对混凝土强度的影响。目前国内对纤维混凝土的认识还需要很大的研究和投入。纤维混凝土高温性能的研究,在以后都生产建设与科学研究中,具有指导性的意义,同时要对该领域不断的进行探索。

参考文献

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[3]陈辉国,刘盈丰,孙波,等.钢纤维掺量对混凝土高温力学性能的影响.重庆交通大学学报,2010

纤维混凝土范文第5篇

关键词:纤维混凝土;疲劳;应力水平

中图法分类号:TU375 文献标识码:A

0.引言

混凝土材料因抗压强度高、耐久性好、成本低等特点在建筑工程中得到了广泛应用,但作为一种脆性材料,混凝土的抗拉强度远低于抗压强度,这在很大程度上限制了其应用范围[1]。近年来采用纤维掺入混凝土来解决这一问题取得了较好的效果。纤维混凝土是在混凝土中掺入一定量的钢纤维或合成纤维而形成的一种高性能复合材料,它克服了混凝土脆性破坏的特点,具有较好的抗拉,抗裂,抗剪和抗冲击的性能,并且具有良好的延性及优异的耗能能力,纤维的加入明显改善了普通混凝土的力学性能和变形能力。目前,人们虽然已经对纤维增强混凝土材料进行了大量的研究,但大多数仅仅局限于静强度及耐久性等方面[2-4],对材料疲劳性能方面的研究还不够完善。随着纤维增强混凝土材料的广泛推广和应用,已经应用于各种承受重复荷载作用的工程结构中,对抗疲劳也提出了较高的要求。因此纤维增强混凝土的疲劳性能、纤维对疲劳强度的作用机理以及影响程度如何,都是纤维增强混凝土应用于承受疲劳荷载的结构所面临的迫切需要解决的问题。

1.纤维混凝土疲劳性能研究

Ramakrishnan、Gollapudidi与Zellers[5]将聚丙稀纤维掺入混凝土中进行抗疲劳试验。试验采用的梁形试件尺寸为100mm×100mm×350mm,用三分点加载法,支点距离为300mm。循环加载速率为20次/s,最小应力保持在试件抗折强度的10%左右,最大应力变动于抗折强度的40%~94%之间。通过200万次的往复循环加载,测试混凝土的最大应力值,与抗折强度对比发现,素混凝土的比值为0.5,掺入0.3%聚丙稀纤维的混凝土则提高到0.65,说明聚丙烯纤维可使混凝土的抗疲劳强度得到提高。

Ramarkrishnan通过对钢纤维混凝土的疲劳性能的大量试验,试验采用纤维长度与直径比值在75~100,纤维体积率为0.5%~0.75%的钢纤维弯曲试件进行中点加载,尺寸为100mm×150 mm×350 mm,加载频率为20Hz。得到结论:端钩纤维能够承担很高的疲劳荷载,即使基体开裂后,端钩纤维仍然能够继续承担循环荷载。

国内许多学者也做了大量纤维混凝土疲劳方面的研究,取得了较好进展。

东南大学的高建明和孙[6]进行了全截面SFRC和SFRC与素混凝土分层复合结构的弯曲疲劳试验,得出两者疲劳性能相同的结论,并给出了考虑纤维率变化的疲劳方程。文献[7]中,孙伟等在素混凝土中加入硅灰和钢纤维,对比发现:同一应力水平下,混凝土疲劳寿命提高一个数量级,疲劳强度也有很大提高。

邓宗才[8]研究了素混凝土和钢纤维混凝土在轴压疲劳荷载下的破坏机理,通过试验研究了钢纤维品种、纤维掺量、加载应力水平对疲劳寿命及能量吸收的影响规律;探讨了疲劳累积损伤的特性。研究表明在较低的应力水平下,钢纤维混凝土的疲劳寿命、能量吸收值均比高应力水平时明显增大。

王璋水和邓宗才[9]对素混凝土(PC),底部撒布一层钢纤维混凝土(LSFC),聚丙烯腈纤维混凝土(PANFC),全掺钢纤维混凝土(SFC),底部撒布一层钢纤维的聚丙烯腈纤维混凝土(LSFC+ PANFC)进行了弯曲疲劳试验。试验表明:全掺钢纤维混凝土的弯曲疲劳强度比素混凝土提高约51.6%,底部撒布一层钢纤维混凝土的弯曲疲劳强度比素混凝土提高约12.4%,底部撒布一层钢纤维的聚丙烯腈纤维混凝土的弯曲疲劳强度比素混凝土提高约16.1%,比底部撒布一层钢纤维混凝土提高约3.3%。应力水平愈高,底部撒布一层钢纤维的聚丙烯腈纤维混凝土弯曲疲劳寿命愈长。

李建辉等人[10]研究了改性聚丙烯粗合成纤维混凝土界面和弯曲疲劳性能,探讨了疲劳寿命与应力水平、纤维掺量的关系。试验结果表明:改性聚丙烯纤维在砂浆中的界面黏结强度为3.06MPa;纤维掺量为6~13kg/m3时,相比基准混凝土,纤维混凝土的抗拉强度提高11.6%~20.5%;极限拉应变提高40%~83%;疲劳寿命提高约l~4倍。表明改性聚丙烯纤维混凝土具有良好的抗裂和抗疲劳性能。

邹尤等[11]通过16根钢-聚丙烯混杂纤维混凝土小梁和15根素混凝土小梁试件的弯曲疲劳试验,定量的分析了混杂纤维混凝土的疲劳性能。在循环荷载的作用下,素混凝土和混杂纤维混凝土应变随循环次数的变化呈三段式发展,即应变快速产生阶段,应变稳定发展阶段和应变加速发展阶段。但素混凝土的三段式特点更加明显,在第二阶段素混凝土的斜率明显大于混杂纤维混凝土,说明素混凝土的裂缝发展快于混杂纤维混凝土。

陈猛、郭莎等人[12]也对素混凝土和钢-聚丙烯混杂纤维混凝土两种材料进行了弯曲疲劳试验,结果表明:混杂纤维混凝土在循环荷载作用下的疲劳破坏表现为良好的塑性性质;在各个应力水平下,混杂纤维混凝土的疲劳寿命均高于素混凝土的疲劳寿命,并且在0.75应力水平下混杂纤维混凝土的疲劳寿命是素混凝土的7.7倍;在0.8应力水平下混杂纤维混凝土的疲劳寿命是素混凝土的10.8倍;在0.85应力水平下混杂纤维混凝土的疲劳寿命是素混凝土的3.7倍。

张慧莉,田堪良[13]为了研究聚丙烯纤维和磨细粒化高炉矿渣(GGBFS)在不同应力水平和频率下对混凝土抗弯疲劳性能的影响,将4个配比的聚丙烯纤维和5个配比的矿渣分别掺入混凝土中,当应力水平为0.49、0.59、0.69,频率为20Hz时以及应力水平为0.59,频率为30、40、50、60Hz时测试抗弯疲劳极限强度和疲劳寿命。研究表明:累积抗弯疲劳强度能够更准确地评价混凝土抗弯疲劳性能;聚丙烯纤维可以提高混凝土累积抗弯疲劳强度和抗疲劳寿命;矿渣及其水化物使得混凝土结构密实,改善了界面过渡区(ITZ)的结构,可以提高混凝土抗弯疲劳性能;抗弯疲劳性能随着应力水平提高而下降,S-N 数学模型可以用于预测20Hz频率动疲劳荷载下的矿渣聚丙烯纤维混凝土工程寿命;在一定的应力水平下,测试频率越高,抗弯疲劳性能越差。

湖南大学方志、向宇等人[14]通过对3种不同钢纤维含量的活性粉末混凝土(RPC)进行单向受压等幅疲劳试验,研究了钢纤维含量对其抗疲劳性能的影响。结果表明:在疲劳荷载作用下,素RPC的破坏形态表现为劈裂破坏,钢纤维含量分别为1.5%和3%的RPC都表现为剪切破坏。随钢纤维含量的提高,RPC的疲劳寿命和疲劳强度相应提高。其宏观损伤、ε-n/Nf曲线和疲劳变形模量的衰减均表现出3阶段规律,随钢纤维含量的提高,ε-n/Nf曲线第1阶段和第3阶段延长。对应相同的荷载循环比,疲劳变形模量随钢纤维含量的增大而显著提高。

郑州大学姬宏奎[15]通过对5根钢筋钢纤维高强混凝土梁试件施加疲劳循环荷载,研究分析了应力比对梁试件疲劳破坏特征、疲劳强度和疲劳寿命、刚度变化特征、跨中变形规律及裂缝开展情况的影响。试验结果表明:随着应力比的减小,梁试件的疲劳强度和疲劳寿命显著下降;梁试件的刚度随循环荷载作用次数的增加均经历了略有提高、急剧下降、趋于稳定三个阶段;随着应力比的减小,裂缝开展速率明显加快,应力比对裂缝开展影响显著;掺入钢纤维能够有效阻止裂缝的发展,改善钢筋高强混凝土的疲劳受力性能。由于影响试件疲劳性能的因素很多,姬宏奎的试验只研究了应力比对高强钢筋钢纤维混凝土梁的影响。建议后继学者应对尽量多的因素进行独立研究,如纤维掺量、混凝土强度等级、部分增强混凝土梁及深梁进行进一步的研究。同时,也需要对其长期荷载作用下的耐久性及在恶劣环境下的疲劳性能进行研究。

以上研究均表明,纤维的加入可显著增强混凝土的疲劳性能。

2. 纤维混凝土疲劳曲线研究

描述疲劳应力水平与疲劳寿命之间关系的曲线就是所谓的材料的应力-寿命曲线,又称为S-N曲线,由于S-N曲线最早由德国人 Wohler 研究金属材料的疲劳提出和使用,因此又称为 Wohler 曲线。采用S-N曲线描述材料的疲劳性能具有直观形象、明确且力学概念清晰的特点,因此人们研究其他材料的疲劳性能时也借鉴了这种方式。通常所说的 S-N曲线是指将不同应力(或应力水平)下疲劳寿命的平均值用曲线进行拟合得到的中值S-N曲线。在混凝土疲劳性能研究中一般假定S-N曲线在单对数或双对数坐标体系中呈线性。

杨志刚等人[16]对37根层布式钢纤维混凝土试件在0.90、0.85、0.80、0.75四种应力水平下进行了疲劳试验,记录了每个试件的疲劳寿命,用数理统计分析的方法并结合可靠性原理对所得试验原始数据进行整理,得到了正态分布拟合曲线和威布尔分布拟合曲线,其相关系数均在0.9以上。当疲劳寿命为105、106、107时,所对应的层布式钢纤维混凝土疲劳强度比整体式钢纤维混凝土分别降低2.9%、3.27%、3.75%。由此可见,虽然层布式钢纤维混凝土与整体式钢纤维混凝土相比大大减少了钢纤维用量(节省钢纤维用量90%以上),但其疲劳强度并未受到很大损失,公路等效的车辆反复作用次数一般在105~107之间,因此层布式钢纤维混凝土疲劳强度的损失不会超过4%。

邓宗才、王璋水等人[17]用四点加载方法研究了腈纶纤维混凝土梁和底层撒布较长钢纤维的腈纶纤维混凝土梁的弯曲疲劳性能。当应力水平为0.90时,腈纶纤维混凝土梁和底层撒布较长钢纤维的腈纶纤维混凝土梁弯曲寿命分别是素混凝土的22倍和29.01倍。根据疲劳试验结果,同时采用单对数和双对数两种函数形式,按照线性回归的方法得到弯曲疲劳方程,单对数方程的相关系数R2均在0.940以上,双对数方程的相关系数R2均在0.950以上,可见所建立的弯曲疲劳方程与试验值相关性良好。

王佶,卢哲安等人[18]对层布式钢纤维混凝土(LSFRC)和层布式混杂纤维混凝土(LHFRC)的小梁进行弯曲疲劳试验, 比较了两者各级应力水平下的平均疲劳寿命,在LSFRC 和LHFRC 配合比和钢纤维含量及长径比完全相同的情况下, 各级疲劳应力水平的LHFRC 的平均疲劳寿命比LSFRC 的平均疲劳寿命高。并通过对试验结果进行统计分析,运用两参数威布尔分布拟合不同应力水平下两者的疲劳寿命, 得出其特点和规律。LSFRC、LHFRC 各应力水平下的In[In(1/p)]与In N之间呈现良好的线性关系, 疲劳寿命服从两参数威布尔分布,建立了考虑存活率的LSFRC 和LHFRC双对数的疲劳方程, 可供实际工程应用。

大连交通大学的张伟[19]研究了不同掺量下改性聚丙烯纤维对混凝土弯曲疲劳性能的影响,建立各掺量下改性聚丙烯纤维增强混凝土材料的弯曲疲劳方程。结果表明除纤维成束现象较为严重的第 4 组(掺量为2%)外,第 2、3(掺量分别为1%和1.5%)两组改性聚丙烯纤维增强混凝土弯曲疲劳方程的回归参数 A,即S-N曲线的截距均高于第 1 组普通混凝土,这说明在一定掺量范围内,改性聚丙烯纤维可以提高混凝土的弯曲疲劳性能。而回归参数B,即S-N曲线的斜率更有了较为明显的提高,其中纤维掺量为 0.10%的第 2 组提高最大,较普通混凝土提高了9.7%,这说明改性聚丙烯纤维增强混凝土的S-N曲线变陡,也就是说弯曲疲劳寿命随应力变化的敏感程度也有所增加。

武汉理工大学常佳伟[20]研究了素混凝土、聚丙烯纤维混凝、钢纤维混凝土和混杂纤维混凝土四种材料的弯曲性能。结果表明钢-聚丙烯混杂纤维混凝土能够有效提高混凝土的弯拉强度,并具有良好的增韧效果。获得了材料在不同应力水平下的疲劳寿命和应变-疲劳寿命(S-N)曲线,分别运用威布尔分布理论和对数正态分布理论对疲劳寿命进行拟合分析,通过对比表明威布尔分布理论更适用于混杂纤维混凝土的弯曲疲劳寿命分析。

以上研究均表明,运用威布尔分布理论对纤维混凝土疲劳寿命进行拟合是可行的。

3.小结

文献已经对纤维增强混凝土材料进行了大量的研究,虽然混凝土的组成、纤维类型及试验手段等不同,但也得出了一些比较一致的结论,得到了广泛的认可。

钢纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、混杂纤维均可以不同程度的提高混凝土的疲劳强度和疲劳寿命,一般情况下混杂纤维混凝土的疲劳性能更优。

疲劳性能随着应力水平提高而下降,即在较低的应力水平下,纤维混凝土的疲劳寿命、能量吸收值均比高应力水平时明显增大。

纤维混凝土在循环荷载作用下的疲劳破坏表现为良好的塑性性质。

对纤维混凝土的研究大多采用S-N (S-疲劳应力,N-疲劳寿命)曲线,分别运用威布尔分布理论和对数正态分布理论对疲劳寿命进行拟合分析,回归出疲劳方程。许多学者在进行拟合分析时得到的相关系数均在0.90以上,说明所建立的弯曲疲劳方程与试验值相关性良好。

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