钢纤维混凝土断裂性能的试验研究

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1、总第238期Transporta交tion通Scien科ce8L技TechnologySerialNo．2382010年第l期No．1Feb．2O1O钢纤维混凝土断裂性能的试验研究李文兵(中铁十五局第五工程有限公司洛阳471002)摘要钢纤维混凝土由于能有效地改善混凝土材料的力学性能，在道路工程中得到了较多的应用。文中对钢纤维混凝土在不同纤维含量、不同试件宽度以及不同初始裂缝深度下的断裂性能进行了试验研究。研究表明钢纤维混凝土的临界应力强度因子K和临界．，一积分J。与试件宽度无关，但随着初始裂缝深度的增加而减小。关键词钢纤维混凝土断裂韧度J一积分钢

2、纤维增强混凝土是一种以水泥砂浆或混凝究钢纤维的掺入对混凝土临界应力强度因子K土为基材，以钢纤维为增强材料的典型水泥基复和临界-，一积分几的影响，并对钢纤维混凝土在不合材料。钢纤维用于水泥混凝土，可以使混凝土同纤维含量、不同试件宽度以及不同初始裂缝深基体的裂纹在受力扩展时受到阻滞，从而提高材度下的断裂性能进行研究，分析它作为钢纤维混料的强度和抗裂性能，改善材料的力学性能，因此凝土断裂判据的合理性。在道路工程中得到了较多的应用。寻找一种方法1试验方法来定量地描述钢纤维掺入混凝土后使混凝土材料的性能增益是许多研究者所关注的问题，断裂力1．1试件学的引入使

3、它成为可能。本次试验采用三点弯曲试验，如图1所示。断裂力学的概念首先由Kaplan在1961年引P入混凝土]，并且从那时起，有关这方面的研究成为热门。基于断裂力学中材料的断裂韧度是衡量＼Wq材料力学性能的重要指标，本文将通过试验来研1、B●’收稿日期：2009—09—22图1三点弯曲试件ResearchonMixProportionTestsoftheDeepMixingPilesLiuGu．FanJ72，LiuYawen(EngineeringInstituteofEngineeringCorps，PLAUniv．ofSci．&Tech．．Nan

4、jing210007．China)Abstract：Throughaseriesofexperimentsofmixproportionofcement，thepaperdiscussedtheinflu—enceofdifferentcementkinds，cementratioandmaintainedperiodontheunconfinedcompressivestrengthofcementsoil．Thetestreturnstotheinfluencelawofdifferentfactorsonthestrengthandfinds

5、therelationshipbetweenthestrengthandcementratio，maintainedperiod．Keywords：deepmixingpiles；cementkinds；cementratio；maintainedperiod；strength2010年第1期李文兵：钢纤维混凝土断裂性能的试验研究试件共分为2组，第1组试件长450mm，高过程包括试验一带裂缝试件和一个与它相应的不150mm，但具有不同的宽度，分别是40、60、80、带裂缝试件，通过比较它们的荷载一位移曲线而得100和150mm，混凝土强度等级为28

6、MPa。试到，具体计算过程见文献。件中掺入的钢纤维含量均为1．5(体积分数)，3试验结果与分析中间预留裂缝，深度按a／w一0．5，即Ⅱ一75mm3．1试验现象控制。第2组试件几何尺寸不变，均为长450试验过程中，能观测到如下一些现象：mm、高150mm、宽150mm的构件，但改变钢纤(1)钢纤维的掺入使得试件荷载一位移曲线维含量和预留的裂缝深度。其中钢纤维含量(体的下降段变得平缓，也就是材料的裂纹扩展速率积分数)分为0、0．5、1及1．5四种，裂缝深降低，韧性得到了提高。度分为25、50和75mm三种，即Ⅱ／W一1／6、1／3(2)钢纤维的掺人使得

7、裂纹的形态有了改和l／2。混凝土强度等级为28MPa。善。试验过程中，可以明显观察到在裂纹区存在本次试验所用的钢纤维均为剪切型钢纤维，基体开裂的纤维咬合区。其长径比为6O。每种试件数量为6个，包括3个(3)在试件破坏时纤维咬合区甚至可以扩展带裂缝试件和3个不带裂缝试件(用于测量J)，到整个截面上缘，这表明钢纤维在混凝土开裂后试件总数为93根。试件制备时采用人工拌和，浇能继续承担应力，材料的延性得到很大的改善。注在450mm×150mm×150mm的钢模内，机上述现象表明，在钢纤维增强混凝土内钢纤器振捣成型。试件在潮湿的环境下养护28d。维能跨接裂缝

8、，提高了混凝土抵抗裂缝生长的抗1．2试验过程力，改善了材料的韧度，给混凝土以很大的表观试验在万能试验机上进行，试验所需荷载