混凝土多尺度特征与多尺度纤维增强理论研究进展

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1、学兔兔www.xuetutu.com2014年第3期混凝土与水泥制品2014NO．33月CHINACONCRETEANDCEMENTPR0DUCTSMarch混凝土多尺度特征与多尺度纤维增强理论研究进展张聪，曹明莉，许玲(大连理工大学土木工程学院，116024)摘要：结合混凝土的多尺度特征与多尺度纤维增强理论，阐述了开展多尺度纤维增强混凝土研究的意义，总结了国内外对于混凝土多尺度特征与采用多尺度纤维增强混凝土的研究现状，设计了一种新型的多尺度纤维体系增强水泥基复合材料关键词：混凝土：多尺度；纤维增强Abstract：Accordingtothemulti-scalecharac

2、teristicandmulti-scalefiberreinforcingtheory，thesignificanceofmulti—scalefiberreinforcedconcreteisexpounded．Andtheresearchstatusofmulti—scalecharacteristicandmulti—scalefiberreinforcingtheoryissummarizedhomeandabroad．Baseonthisoverview，anewkindofmulti—sealefiberreinforcedcementbasedcomposite

3、isdesigned．Keywords：Concrete；Muhi—SCale：Fiberreinforcement中图分类号：TU528．572文献标识码：A文章编号：1000—4637(2014)03—44—050前言的关注。通常．两种不同种类或者相同种类但不同社会的高速发展伴随着建筑材料尤其是混凝几何特征的纤维被混杂应用于混凝土材料中，可使土材料的不断进步。但混凝土材料存在抗拉强度纤维充分发挥各自的作用，甚至出现正混杂效应。低、脆性明显、易开裂、极限延伸率小以及动态力学众所周知，混凝土材料具有多尺度的结构特性能差等缺点，使得混凝土构筑物的安全性、耐久征，其微观结构影响着宏

4、观结构性能。在微观尺度性、适用性和美观性在很大程度上取决于混凝土材上，水泥水化产物(水化硅酸钙凝胶、氢氧化钙晶料性能的优劣【ll。近年来。随着超高层、大跨度、超大体、钙矾石等)提供胶凝能力，构成混凝土材料的微型}昆凝土构筑物的出现．尤其是在复杂恶劣环境下观结构；在细观尺度上，水泥和砂子构成水泥砂浆，服役的混凝土构筑物的日益增加、自然灾害频繁发胶结石子构成混凝土材料：在宏观尺度上，石子与生、基础设施老化问题的进一步加剧等，使混凝土水泥砂浆组成混凝土材料，硬化成各种混凝土构件材料面临着新的挑战，工程事故频频爆发，给人类和构筑物(图1)。带来沉痛的灾难和巨大的经济损失[。考虑到上述混

5、凝土材料的多尺度特征，使用单要减少因混凝土材料自身缺陷而导致的工程一纤维或者现在被广泛研究的混杂纤维，并无法真事故，必须提高混凝土材料的韧性、延性、破坏过程正意义上实现对混凝土材料的有效增强。就像单一中的耗能能力、对裂缝的控制能力、耐久性及动态粒径的石子无法实现密实堆积一样．只有加入小粒力学性能，有效手段之一是掺加纤维材料，配制高径以及更小粒径的石子、石粉．才能使体系达到密性能纤维增强混凝土材料(HPFRC)罔。近年来．纤维实堆积状态。针对混凝土材料的多尺度特征，利用混凝土材料得到了广泛的应用，纤维材料的引入减与之匹配的多尺度纤维进行各尺度上的增强，是提少甚至消除了混凝土的早期

6、收缩裂缝，减小了荷载高混凝土材料整体性能的有效手段。简而言之，使裂缝，将混凝土裂缝控制在有害程度允许范围内，用纳米或者微米级纤维改善混凝土材料的微观结提高了混凝土材料的韧性、延性等。纤维的增强作构，限制材料内部微观尺度裂纹的产生与发展。实用取决于纤维自身的材料属性与几何特征，为了充现对混凝土材料的微观增强；使用微米或者毫米级分发挥不同种类、不同几何特征纤维的作用，混杂纤维优化混凝土材料的细观结构。限制材料内部微纤维在混凝土中的应用受到了越来越多研究人员裂纹贯通、融合成为细观尺度裂缝．阻碍其向宏观裂纹进一步生长、扩展．实现对混凝土材料的细观基金项目：国家自然科学基金项目(5110

7、2035)。增强：使用毫米或者厘米级纤维提高混凝土材料的一44一学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com2014年第3期混凝土与水泥制品总第215期了试验的可操作性。2007年．C．Pichler等人建立多尺度聚丙烯纤维增强混凝土材料的单轴拉伸性了多尺度微观力学模型研究水泥基材料早龄期自能以及抗裂性能。研究发现．多尺度聚丙烯纤维增收缩问题，相比于D．P．Bentz和Y．P．Xi等人对于强混凝土的抗拉韧性相比于其他混杂方式的抗拉混凝土收缩问题的理论探索，该项研究