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钢—聚丙烯混杂纤维喷射混凝土弯曲韧性圆板法试验研究

张严方  
【摘要】:钢-聚丙烯混杂纤维喷射混凝土指的是在传统素喷射混土中掺入一定含量的钢纤维和聚丙烯纤维而形成的一种新型复合材料。在钢-聚丙烯混杂纤维喷射混凝土中,高弹模量的钢纤维与柔性较好的聚丙烯纤维能够在不同结构层次和受荷阶段进行优势互补,两者产生的混杂效应能明显改善素喷射混凝土脆性破坏的性质,同时能提高普通喷射混凝土的强度及弯曲韧性等性能。关于弯曲韧性的试验方法,普遍采用梁式法来测定;而梁式试件由于自身尺寸的限制,会影响纤维在混凝土中的自由分布,其测定的结果离散性较大,因此,弯曲韧性试验梁法无法真实的反映实际喷射混凝土支护结构耗能变形的能力。本文采用室内试验与理论分析相结合的方法,对钢-聚丙烯混杂纤维喷射混凝土弯曲韧性等性能进行了研究,主要研究工作及成果如下:(1)对钢-聚丙烯混杂纤维喷射混凝土开展立方体抗压强度试验,研究钢纤维与聚丙烯纤维的掺入对混凝土抗压强度改善效果。结果表明:钢纤维的掺入能在不仅能提高混凝土的抗压强度,还能改善素喷射混凝土脆性破坏的形态;聚丙烯纤维的掺入对混凝土抗压强度的提高作用不明显。(2)对钢-聚丙烯混杂纤维喷射混凝土开展弯曲韧性方板法试验,研究钢纤维掺量与聚丙烯纤维的掺入对混凝土方板弯曲韧性的影响。结果表明:钢纤维对混凝土的增韧效果随着掺量的增加而提升;钢-聚丙烯混杂纤维能明显的提高混凝土的抗弯残余承载能力以及能量吸收的能力。(3)采用改良的电液伺服试验机来开展钢-聚丙烯混杂纤维喷射混凝土弯曲韧性圆板法试验,研究纤维种类,以及混杂纤维对混凝土圆板弯曲韧性的影响。结果表明:掺有超短微丝钢纤维的喷射混凝土在抗弯极限荷载、残余荷载以及累计能量吸收能力均优于掺有多锚点钢纤维的喷射混凝土;钢-聚丙烯混杂纤维对混凝土弯曲韧性的改善效果明显优于单一钢纤维。另外对不同组分的喷射混凝土裂后耗能指标进行比较,结果表明:体积率为1.2%的超短微丝钢纤维与体积率为0.11%的聚丙烯纤维混杂时,喷射混凝土裂后耗能指标与理想弹塑性体最接近,喷射混凝土裂后的耗能增韧能力最优。


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