冻融循环下不同纤维混凝土损伤模型研究

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发布时间：2021-09-10

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冻融循环下不同纤维混凝土损伤模型研究
陈升平，鲍威
(湖北工业大学土木工程与建筑学院，武汉430068)
摘要：选取普通混凝土、钢纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土进行快速冻融循环试验，研究了不同纤维混凝土冻
融损伤的相关性能，根据损伤理论分析了纤维混凝土冻融损伤破坏的机理。根据试验结果分析进行拟舍，建立了基
于相对动弹模衰减的不同纤维混凝土冻融损伤模型。研究分析和计算表明，不同的纤维对混凝土抗冻性都有较大的
影响，掺有钢纤维的混凝土抗冻性优于普通混凝土，掺有聚丙烯纤维的混凝土抗冻性最优；结合试验数据进行比较
分析发现模型采用二次多项式函数的拟合精度比指数函数的拟合精度更高。
关键词：纤维混凝土：损伤机理；相对动弹性模量：冻融损伤模型
Abstract：Ordinary concrete，steel fiber and polypropylene fiber concrete are selected to conduct the quick freeze—
thaw test．the damage behavior of different fiber concretes in freeze—thaw is studied．The mechanism of damage from
freeze-thaw on fiber concretes is analyzed．According to the results of the experiment，the fitting is carried out．And a
model of freeze—thaw damage of different fiber concretes for relative dynamic elastic is established．Research and calcula—
tion indicate’that different fibers has great influence on the frost—resistance of concrete．the frost—resistance of concrete
with steel fiber reinforced concrete is better than ordinary concrete．However，the frost—resistance of concrete by adding
polypropylene fiber is the best．And the quadratic function model has a higher fit accuracy as compared to the exponential
function mode1．
Key words：Fiber concrete；Mechanism of damage；Relative dynamic elastic modulus；Freeze—thaw damage model
中图分类号：TU528．572 文献标识码：A 文章编号：1000—4637(2016)01—58—04
0 前言
严寒地区的混凝土工程，尤其是处于冻融环境
下的混凝土结构，由于混凝土冻融破坏造成结构内
部不同程度的损伤，较大程度上影响了混凝土结构
的使用寿命及安全。许多混凝土结构因冻融破坏而
提前失效．未能达到预期的设计使用年限，从而造
成了无法估量的经济损失。因此，对混凝土结构物
抗冻融性能的分析和研究具有较大的经济意义和
现实意义。
目前．国内外研究人员对混凝土冻融循环后试
件的抗冻性能以及结构的寿命预测相关研究比较
集中【，但对纤维混凝土冻融损伤的规律和模型研
究尚少。因此，本文通过两种纤维混凝土进行了快
速冻融循环试验，同时结合损伤理论，分析了纤维
混凝土冻融损伤破坏的机理，建立了相应的纤维混
凝土冻融损伤模型，研究成果可对冻融循环作用下
混凝土的损伤程度进行预测和评估。
1 试验方案
1．1 原材料及配合比
基金项目：湖北省自然科学基金项目(2012FFB00607)。
一58一
本试验纤维混凝土的设计强度等级为C30。
水泥：P·O 32．5级普通硅酸盐水泥。
细骨料：级配良好的中砂，细度模数为3．O，含
泥量小于2％。
粗骨料：天然碎石。粒径5-20mm。
外加剂：FDN一2型高效减水剂。
钢纤维：武汉某公司生产的多锚点钢纤维。
聚丙烯纤维：美国产杜拉纤维。
本试验所用二种纤维的主要性能参数见表1；
C30纤维混凝土配合比见表2。
表1 纤维的各项性能参数
1．2 试件的制备
本试验采用强制式搅拌机，纤维混凝土的拌制
工艺流程为：依次加入砂、石、水泥，干拌约30s，再
加入钢纤维或聚丙烯纤维干拌30s，然后倒90％的
水湿拌30s，最后加入减水剂和剩余的10％的水再
次湿拌1~2min。