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活性粉末混凝土断裂性能试验研究

李兰  
【摘要】: 活性粉末混凝土(RPC)是一种新型复合材料,其断裂性能的研究还是处于刚刚起步阶段。很少文献对这种材料断裂过程中的各种断裂参数做定量的分析,更少对该材料的断裂特性进行深入研究,做出定性分析。 试验制备了高强混凝土(C80)和钢纤维含量为0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的活性粉末混凝土三点弯梁,尺寸为400×100×100mm,缝深比为0.40,测得荷载~加载点位移曲线、荷载~裂缝开口位移曲线,并用虚拟裂缝模型结合线弹性断裂力学对试验测得数据进行计算分析,初步研究了两种材料的基本力学性能和断裂性能。研究中探讨了混凝土材料、钢纤维掺量的不同对RPC的抗压强度、劈拉强度以及各断裂参数如断裂能、断裂韧度、裂缝的亚临界扩展量等的影响。研究结果表明,高强混凝土(C80)的断裂性能略优于素活性粉末混凝土,其断裂能为素活性粉末混凝土的1.26倍;但比纤维增强活性粉末混凝土的断裂性能要差很多,其断裂能为纤维增强活性粉末混凝土的1/61~1/27、特征常数为纤维增强活性粉末混凝土的1/6~1/5、延性指数为高强混凝土(C80)的1/30~1/25、断裂韧度为纤维增强活性粉末混凝土的1/10~1/5。可以看出钢纤维对活性粉末混凝土增强增韧效果明显;结果显示,断裂能随纤维体积掺量的增大而增大,而断裂韧度、延性指数、特征常数和裂缝的亚临界扩展量等参数随钢纤维体积掺量体现出不同的影响规律,不是随体积掺量呈单调变化,而是存在一较优掺量;分析结果显示钢纤维掺量在0.5~1.0%增强效果较佳;对试验得到的数据进行分析,给出了各力学参数随纤维体积掺量的变化趋势;在分析数据的基础上,对RPC断裂过程、断裂机理做了初步探讨,剖析了纤维对RPC的增强增韧机理。


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