单一和混杂钢纤维混凝土压缩特性研究

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发布时间：2021-11-21

资料介绍

利用材料试验机，对纤维体积含量 (Vf)分别为 0、1．5％、3 0％的单一钢纤维混凝土，以及纤维体积含量为 1．5％的混杂钢纤维昆凝
土开展了单轴压缩试验。通过对试验数据的统计、整理和分析，总结了单一和混杂钢纤维混凝土的压缩性能与钢纤维含量、压缩应变率以及
钢纤维特征比的关系。结果表明钢纤维混凝土是一种具有明显的纤维增强和止裂效应的应变率敏感材料，且通过适当提高混杂纤维中大特
征比的纤维含量，可以一定程度上提高混凝土的整体韧度。
关键词：钢纤维混凝土；体积含量；压缩特性；应变率；混合特征比
中图分类号： TU528 572 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(201 1)04—0061—03
Study on com pressive characteristics of steel fiber reinforced concrete containing fibers of single and m ixed aspect ratio
ZHENG Jing-bin ．W ANG Zhi—liang
(a Department ofGeotechnical Engineering；b Key Laboratory ofGeotechnical and Underground Engineering ofMinistry ofEducation
Tongji University，Shanghai 200092，China)
Abstract： Byusingmaterialtest system．[he uniaxial compressiontests of steelfiber reinforced concrete(SFRC)containingfibers ofsingle as—
pect ratio with volume fraction (Vf)of 0，1．5％ and 3．O％ and of mixed aspect ratio with volume fraction of 1 5％ are conducted．By analyzing the
experimental data，the relationships between the compressive characteristics and steel fiber volume fraction as well as strain rate for SFRC with
single and mixed aspect ratio are discussed，respectively The results show that SFRC is a composite with obvious fiber-reinforcing，crack—arrest
and strain—rate hardening effects Besides，the concrete toughness can be improved in som e way via increas ing the fibers with larger aspect ratio in
the mixed fibers case．
Key w ords： steel fiber reinforced concrete；volume fraction；compressive characteristics；strain—rate；mixed aspect ratio
(1 引言
众所周知，混凝土是一种在建筑领域中得到广泛应用的传
统材料，广泛应用于地下工程、水电工程、地面及道路桥梁工
程、机场跑道、核电站等。近年来，高强度?昆凝土的制作已经没
有困难。但随着混凝土强度的增加，其脆性也加大。为使混凝土
材料在：I：程建设中，特别是承受动力荷载的结构中，得到更为
广泛的应用。在不断提高混凝土强度的同时，降低混凝土的脆
性提高其韧度，对于工程建设有着非常重要的意义。其中，关键
技术之一就是将钢纤维以单掺或混杂形式添加到素混凝土中，
制成性能优良的混凝土。
研究表明，钢纤维有明显的增强、增韧效应 l4I。在混凝土材
料中添加钢纤维能有效地提高混凝土强度，并改善混凝土的脆
性，以提高混凝土的韧度，使其在承受动力荷载的结构中发挥
更大的作用。对于单一钢纤维混凝土的压缩特性，前人已经做
过很多研究。试验证明，钢纤维的含量，长度以及直径对钢纤维
混凝土的压缩特性有着不同的影响。而且，钢纤维混凝土的抗压
强度与韧度具有明显的应变率效应。对于混杂钢纤维混凝土的
压缩特性，近期也不少相关研究。一般而言，钢纤维的特征比对
钢纤维混凝土的压缩性能有较大的影响。
本次研究是在总结已有资料的基础上，对不同钢纤维体积
含量的单一钢纤维混凝土采用不同的应变率进行单轴压缩。同
时，对当前涉及不多的，钢纤维含量相同，压缩应变率相同，但
钢纤维长度和直径均不相同的混杂钢纤维混凝土也进行了单
轴压缩试验。最终对试验数据进行整理，得出不同类型试样的应
力一应变全过程曲线图，总结了单一和混杂钢纤维混凝土在压
缩特性方面的一些规律。研究成果在在指导工程选材和结构设
计等方面具有一定的理论价值和实用意义。
1 压缩特性试验
1．1 试件制备
试件采用 +50x100 mm 的圆柱钢模浇筑，并振动成型。拆
模后，室温条件标准养护 28 d，试验时混凝土龄期为 80 d以上。
原材料：钢纤维采用赣州大业金属纤维有限公司 0213型微钢
纤，长纤维直径 d=0．2 ran1，长度／=13 mm(特征比 I／d=65，外形：
平直光洁 )，短纤维直径 d=0．175 mm，长度／=6 mm(特征比
l／d．~34，外形：平直光洁 )，如图 1所示。对单一钢纤维混凝土采
用的是长纤维，对混杂钢纤维混凝土采用长纤维与短纤维的组