1、 混凝土应力实验 一、实验介绍 直径很小的钢纤维用于混凝土结构可以大大的提高混凝土的抗拉承载能力。在一般情况下混凝土中掺钢纤维的体积比例在 0.2 2.0之间。在很小比例下，钢筋混凝土的张拉响应可假设为不硬化的类型，它有加大单个裂缝扩展性质很像无钢筋的素混凝土，钢纤维对混凝土开裂之后性能的改善作用更加明显，可以通过控制裂缝的开展从而较大幅度地提高混凝土的韧性。然而它对其它性质的改进很小，因此在正常实验方法下如此低得的纤维含量很难难得到钢纤维混凝土轴拉应力 应变曲线的平稳段。为了找到一个合适易行的方法来研究 SFRC轴拉性能人们做了很多工作并且有报告称可通过添加刚性组件方法来获得轴拉全曲线。 在
2、这篇文章中 ,我们将用不同类型的纤维来做钢筋混凝土的单轴拉伸试验。钢筋混凝土的抗拉特型首钢纤维的强度和含量影响。另外，在强力作用下，钢筋混凝土的应力 应变曲线受多种因素的影响。对纤维混凝土增强机理进行研究，要获得钢纤维混凝土的受拉全过程曲线，采用轴拉方法最为适宜，但是要在试验方法上作一定改进，并且试验机要有足够的刚度，来保证试验过程的稳定。众所周知，在工程实践过程中，由于施工技术及经济条件的限制， SFRC 中纤维体积掺率一 般不超过 2%，而大部分工程实例中，纤维掺量都在 1%左右。为此，本文设计了轴拉 SFRC 材料试验，纤维掺量取 1%，并采用不同种类的纤维增强形式，进行对比分析。 二、
3、实验内容 试验在 60 吨万能试验机上进行。在试验装置中添加了四个高强钢杆以增大试件的卸载刚度，并通过在试件两端添加球铰来消除试件的初始偏心率。 通过调节连接试件和横梁的四个高强螺栓来保证试件的轴心受拉。试件相对两侧面之间的拉应变值之差不得大于其平均值的 15。当钢纤维掺量很低（为零或 0.5时），在荷载峰值采用低周反复加载曲线的外包络线来获得轴拉应力 应变全曲线 .。 2.1 材料 由四种不同类型的钢纤维用于该试验，这些纤维中三种是带钩的（和）一种是光滑的。 试验中所采用的三种混凝土配合比用于研究，见于表一。在基体强度等级为 C60 和 C80 钢纤维混凝土中分别加入了大连建科院生产的 DK
4、 一 5 型减水剂和瑞士 Sika 公司生产的液体减水剂。这些被用来研究钢纤维混凝土的 C30,C60,C80 混凝土被制成的试件，在标准情况下养护 28 天。三种试件的平均强度见于表一。水泥采用大连小野田水泥厂生产的 32.5 级和 52.5级普通硅酸盐水泥。细骨料采用细度模数 2 6 的河砂。粗骨料采用 5 20 石灰岩碎石。 表一 2.2、试件 用建筑结构胶将轴拉试件粘贴于两端的钢垫板上。 22 组共 110 个试件的具 体参数。 2.3、补充 经过 28 天，普通混凝土和钢纤维混凝土分别被用来做抗拉强度试验。张拉应力 应变曲线由此获得。对于高强度钢纤维混凝土诸如抗拉能力等拉伸特性也由此
5、得到。增强类钢纤维混凝土比增韧类钢纤维混凝土的强度平均提高 13%；而由基本开裂至裂缝宽度为 0.5mm 区间 (相应的应变约2000 )的断裂能积分则显示：增韧类钢纤维混凝土比增强类钢纤维混凝土的断裂能平均提高 20%.由表 3 还可以看出，大部分 SFRC 第一峰值对应的极限拉应变值与素混凝土相当，在 100左右，这说明低含率纤维的掺入对提高混凝土的极限 拉应变作用不很明显。而增韧类 SFRC 第二峰值对应的 水泥强度 (ISO) 水泥 Kg/m3 沙的比率 u/c 沙 屈服强度 Kg/m3 碱水剂 Kg/m3 压缩强度 Mpa C30 32.5 450 0.44 0.36 667 118
6、5 32.07 C60 52.5 500 0.35 0.33 612 1223 DK-5 67.59 C80 52.5 600 0.29 0.31 535 1191 Sika 82.96 应变则大大提高，可达 1000，由此可知第二峰值的出现大大提高了材料的韧性。 DRAMIX 型纤维因为长度是其它三种纤维长度的 2 倍，其断裂韧性更好，在试验曲线中可以看出在应变达到后，其荷载强度仍然保持较高水平，直到 10000应变时荷载仍可保持其峰值水平的 50%左右。 三、试验结果和分析 3.1 劈拉强度和轴拉极限强度 不同试件的劈拉强度和轴拉极限强度查表，在混凝土中增加钢纤维的量可以提高它的劈拉强度和
7、轴拉极限强度，两种不同参数的钢纤维钢筋混凝土和普通混凝土 （它们的混合比例相同）的比率也可查表。 3.1.1 基体强度及纤维类型对轴拉强度的影响 从上我们可以看出钢纤维对初裂强度的增强作用受基体强度变化的影响很小。也就是说在掺人同种钢纤维时，随着基体强度的增加，钢纤维混凝土与同配比素混凝土的初裂强度的比值基本恒定 然而，不同情况下的极限抗拉强度是不一样的，当基体强度增加时，对于不同类型的钢纤维，极限抗拉强度的分配量是不同的。另外它的增加量比劈拉恰强度大 F1 型钢纤维作为基体的极限抗拉强度很高，这是因为这类型的钢纤维的强度很高（大于 1100MPa）试验过程中没有纤维拔 断的现象出现而且当基体
8、强度较高时 (C80)，钢纤维的端部弯钩被完全拉直。由于黏结强度的提高，基体强度越高，该纤维对高强混凝土轴拉极限强度的增强效果越好。 F2 和F3 型钢纤维的强度较高，二者均有端部弯钩，并且表面较为粗糙，当基体强度较高时 (C80)，出现纤维拔断现象，该现象的出现对这两种钢纤维的增强效果产生了消极影响，因此为了最大限度的发挥这两种钢纤维的增强作用，应将其应用于中高强度混凝土中。 F4 型纤维为长直型，其与基体问的粘结力较小，因此它的增强效果耍弱于其他二种。因为其与基体问的粘结力较小因此在试验过程中 没有纤维拔断现象出现。并且随着基体强度升高，由于黏结力的增大，该纤维增强效率有持续提高。 3.1.2 钢纤维掺量对轴拉强度的影响 试验中重点针对 F3型钢纤维研究了纤维掺量的变化对钢纤维高强混凝土轴拉初裂强度和极限强度的影响。试验中钢纤维体积掺率变化范围为
