超短钢纤维混凝土压剪破坏机理研究

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1、铁道建筑2011年第4期RailwayEngineeringl45文章编号：1003—1995(2011)04—0145—04超短钢纤维混凝土压剪破坏机理研究王志亮，杨文敬，吴立朋(1．同济大学岩土与地下工程教育部重点实验室，上海200092；2．同济大学地下建筑与工程系，上海200092；3．清华大学土木工程系，北京100084)摘要：利用楔形剪切仪对纤维体积含量分别为0，1．5％和3．0％，边长为7．0cm的立方体试块开展了压剪破坏试验，并从宏观和细微观上对它们的破坏机理进行了分析比较。结果表明，钢纤维混凝土具有明显的抗剪和止裂功效。同时，根据试件的破坏形态，采用了

2、混凝土“双剪强度理论”对试验所得的数据进行分析，建立了超短钢纤维增强混凝土的压剪破坏准则，其结果与试验数据吻合较好。此外，还探讨了混凝土强度指标与纤维体积含量间的关系。关键词：钢纤维混凝土体积百分含量压剪破坏双剪强度准则强度指标中图分类号：TU528．572文献标识码：A在机场跑道、地下结构及核电站建设中，混凝土是对于混凝土、岩石这样拉压强度不等的一类材料，广泛采用的建筑材料，研究其在复杂载荷下的力学性应用广泛的强度准则是莫尔一库伦准则，但其属于单能有着十分重要的意义。特别是机场跑道道面结构对剪强度准则，对于复杂受力情况有一定的局限性。20混凝土材料提出了更高的技术和质

3、量要求，如何提高世纪60年代俞茂宏等提出了双剪强度准则，后发展成混凝土抗压剪、抗疲劳及抗裂等性能，是工程界十分关“广义双剪应力强度理论”¨。这一理论的拉压子午注的问题。其中，方法之一就是将钢纤维以单掺或混线与莫尔～库伦准则的拉压子午线是相同的，但是在杂形式添加到素混凝土中，制成性能优良的混凝偏应力平面上，其预测图形与试验结果的一致性要优土。研究表明，将短而细，且具有高抗拉强度、高于莫尔一库伦准则。本文先对比分析试件的破坏形态极限延伸率、高抗碱性等良好性能的纤维乱向、均匀地差异，然后采用双剪强度准则来进一步研究钢纤维混分散在混凝土中，可有效地提高其抵抗损伤破坏的能凝土的压

4、剪破坏效应，并探讨混凝土的强度参数与纤力和改善素混凝土基体的力学特性。钢纤维作为一种维体积含量之间的关系，该项研究在指导工程选材和增强体能较好地控制裂纹的演化，在混凝土中限制早结构设计等方面具有一定的理论参考价值。期裂纹的产生及在外力作用下裂缝的进一步扩展，从1试件制备和配比而大大提高混凝土的强度、韧度和延展性。。钢纤维混凝土在工程实践中应用广泛，无论是静为了匹配测试设备，试件尺寸为7cm×7cm×7cm载还是动载荷下的力学响应，研究人员均已对其开展的立方块，用特制钢模浇注，并振动成型，拆模后先在了大量的工作。。在实际工程中，混凝土结构存在100oC蒸汽下养护24h，然

5、后放人养护室里标准养护。着大量的压缩一剪切复合受力情况，如飞机起降冲击试件材料：金隅牌P．O42．5级普通硅酸盐水泥；作用下的机场跑道、混凝土深梁及牛腿的复杂承载问江西赣州大业金属纤维有限公司生产的超短钢纤维题等。压剪破坏是昆凝土材料常见的一种破坏形式，(长度13ITlm，特征比1／d：65，外形平直光洁)；粒但目前这方面研究工作有待进一步深入川。径为5～10mm的碎石；细度模数为2．6的中砂；普通自来水；西卡VisCocrete3301型减水剂，掺量为胶凝材料总量的1．5％。试件的配比如表1所示。收稿日期：2010-10—14；修回日期：2010·12-31基金项目：

6、国家自然科学基金民航联合资助项目(60776821)、教育部新2试验测试原理世纪优秀人才支持计划(NCET—O8-0525)、同济大学人才引进基金(0200144054)和上海市重点学科建设项目(B308)。压剪试验采用楔形剪切仪¨，这种仪器核心部件作者简介：王志亮(1969一)，男，安徽枞阳人，教授，工学博士。和施力原理如图1所示。把这种装有试样的夹具装置146铁道建筑表1钢纤维混凝土试件配合比kg／m。表2钢纤维混凝土压剪试验结果MPa再放到材料试验机上加压，直到试件沿着AB面发生剪切破坏。根据试件的受力图可看出压剪的实质是试件破坏被预先规定在特定面上。由图1中的受

7、力平衡条件，可推出下列方程式：表中的负号代表口为压应力。for=P(cos+inct)／A，，、图2是试验后试件破坏对比照片(=60。)，测得【Ll，=P(sintx～fc0s)／A=1．5％及：3．0％短钢纤维增强的混凝土试块破式中，P为压力机施加的总垂直力；4为试件剪切破坏坏荷载P分别为157．0kN和211．5kN，而素混凝土面的面积；f为压力机垫板下面的滚珠排摩擦系数；破坏荷载P为130．0kN，易见混凝土抵抗破坏的能力为剪切面与水平面所成的角度(即夹具的倾角)；和随着纤维的添加得到较大改善，P分别提高了20．8％为剪切面上正压力