钢纤维混凝土的弯曲韧性指数

《钢纤维混凝土的弯曲韧性指数》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、维普资讯http://www.cqvip.com⋯期上海建材学院学报№：I纤维混凝土的弯曲韧性指数王新友吴科如济大一'f、z摘要J优良韧性是胡纤堆混凝土这一新型结构工程材料的显著特点。本文总结评价了钢纤堆混凝土的各种有代表性的弯曲韧性指数，根据实验结果对其应用进行了分析与讨论，并提出了钢纤堆混凝土的韧性指数体系。关键词：钢纤维混凝土：韧性指数；弯曲—————————～一—一—’～O引言普通混凝土是一种脆性工程材料，因而在工程中只能利用其抗压强度大的特点．为了弥补普通混凝土脆性大易于开裂的不足，人们开发了许多新型混凝土材料，钢纤维混凝土(SFRC)[I

2、p是其中的一种．SFRC出现于本世纪初，但它的飞速发展及广泛应用则始于三十年前．由于将韧性较好的短细钢纤维均匀乱向掺人脆性混凝土基体中，因而使复合材料SFRC的各种性能得到不同程度的改善，其中尤以韧性和抗冲击性能提高幅度最大．目前，SFRC已在国防、铁道、水利，建筑等工程中得到广泛应用．随着研究工作的深入与应用领域的扩大，SFRC的韧性已成为与强度同等重要的材料属性。近十年来，一些学者相继提出不同的SFRC韧性指数，本文对这些有代表性的韧性指数及其应用进行了总结和评价，而且根据SFRC的韧性特点讨论了SFRC的韧性指数体系，这不仅对研究SFRC材料本

3、身有重要意义，还是了解SFRC结构性能、制订SFRC试验方法标准及结∞构设计的必要基础．啊。厂、、I、U1钢纤维混凝土的韧性指数√韧性是材料变形与断裂的综合性质，可定义为荷载作用下到失效为止材料吸收能量的大小。试验证明，当纤维体积含嚣为1，92％时，SFRC的抗冲击能力可达普通混凝土的3．6倍，在爆炸荷载下破坏时仅产生裂纹或破损，不会出现碎裂且无碎块飞出[1l：SFRC的峰值应变与峰值后延性较之普通混凝土急剧增加I2J．这些现象表明在脆性混凝土基体中掺入钢纤维后，改变了基体的细观结构及裂纹的性质，有效地延缓了裂缝的产生，阻止了裂纹的进一步扩展，使复合

4、材料的韧性大大增加．为了有效地表征SFRC韧性这一重要特性，材料学者们提出了不同的韧性指数．Mandel等人¨从材料学角度定义钢纤维体积分数}，长度，直径d三者的组合本文1992年12月11日收到。·博士后基空赘助课置．维普资讯http://www.cqvip.com第2期王新友等：锕纤维混凝土的弯曲韧性指数125．1／d为SFRC韧性的量度，但更多的研究者从能量角度来定义韧性指数，最方便的方法是求弯曲荷载一变形曲线下的面积。ACI544委员会[41定义韧性指数TIA为弯曲试件变形至O．00625倍试件跨度(305mm)时荷载一变形全曲线下的面积与至

5、初裂时曲线下的面积之比，如图1(a)所示。Barr等人的韧性指数TIB也基于能量比的定义，但没有人为规定能量计算时的变形取值，而是变形至2倍初裂时的曲线面积与4倍初裂时曲线面积之比(图l(b))。Johnston[sl的三种韧性指数TICTICl0与TIC3o分别为3倍，5．5倍和15．5倍初裂变形对应的曲线面积与初裂变形时曲线面积之比，如图1(c)所示。对于理想弹塑性材料的荷载变形曲线OABCD，韧性指数TIC，TICl0，TIC∞的值分别为5，1O和30．日本学者【7‘定义韧性为材料或构件达到极限状态以前吸收能量的能力，图1(d)表示所定义的韧性

6、指数及其计算方法。‘1990年，Ward和Li[Sl为了研究材料脆性的变化如何导致结构行为、尤其是弯曲性能的变化，分别基于变形之比和能量概念提出了三种韧性指数(图1(e))．其中，吖为峰值荷载时的变形与初裂变形之比；TIE为荷载下降至50％极值荷载时变形与上升段同一荷载变形之比；TIElo为荷载下降至10％极值荷载时曲线下的面积与试件粱横截面积之比。我国学者章文纲等[91建议以弯曲荷载一变形全曲线所围面积值作为SFRC的弯曲韧性指数TfF。2韧性指数的应用与讨论因为韧性是材料在外载作用下破坏整个过程中能量量度的一种属性，所以上述韧性指数大多基于能量这

7、一概念来定义。直接计算能量消耗绝对值的韧性指数，如7Y简单直观，适用于金属等韧性较大材料和评价，对SFRC也是比较合适的．ACI的韧性指数TIA能从标准试件中得到，不需要新的试验规程和新设备，对监测纤维质量方面尤其适用，其不足在于只限于特定的试件型式，即与所用的试件形式有关，而且人为设置1．9ram的变形值，将有可能导致韧性指数小于1，因为初裂位移有可能大于1．9mm。Barr等人的TIB及Johnston的TIC系列与ACI的定义在本质上没有多少差别，均为两部分能量之比，但是由于这些指数中没有人为设置变形值，实际应用效果更好。使用三点弯曲法测得的S

8、FRC在不同温度下的试验结果【1DJ示于图2之中。从图中可以看出，随着温度的变化，TIB，TIC5，TICI