钢纤维高强混凝土在不同应变率时的单轴受压性能

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发布时间：2021-09-13

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钢纤维高强混凝土在不同应变率时的单轴受压性能*
焦楚杰孙伟张亚梅蒋金洋秦鸿根
(东南大学材料科学与工程系南京 210096)
[提要]对不同钢纤维体积率(V)的钢纤维高强混凝土(SFRHSC)进行了不同应变率下单轴压缩试验,试验
结果表明:钢纤维的加入,不仅提高了混凝土的强度,还显著地提高了其韧性和阻裂能力,使其破坏形态从脆
性改变到延性,并且在一定程度土缓解了试验机刚度不够高而对测试结果的负面影响,使试验结果更接近真
泊松比受V;和应变率的影响甚微,推荐了适合于SFRHSC应力应变曲线的数学表达式。实,随着应变率增大,SFRIISC强度提高,但韧性呈现下降趋势,且V4越大,韧性下降幅度越小。弹性模量和
[关键词SFRIISC 应变率单轴压缩弹性模量泊松比应力-应变曲线
Basexl on the experiments,the mexhanical properties of SFRHSC with different fiber volume frktions (Vi) under uniexial
compression with different strain rates are studied, The results show that incorporating steel fiber into the matrix leads to fur
ther strengthening,remarkably toughening and crack arresting of the ompsites,and the failure pattems of matrix are
changed from brittle to duetile, and the adverse effects cased by the insufficiency of the test machine stiffness are weakened,
and the experinent resulis bexane more axunalely. Wih the nereme of the stran rale, the stnngth of SFRHSC increased
but the toughness decreased,and the more the Vr,the les decreasing of the toughness,With the change of the Vr and the
strain rale, the clestie modualus and Poiseori s ralio of SFRHSC echanged only a liule. A well suitod mumerizal expression of the
compressive stresr strain curve to SFRHSC is put forward.
Keywords:SFRHSC;strain rate,uniaxial compression; clastic modulus; Poisoni s ratio; strese strain curve
钢纤维高强混凝土(Steel Fiber Reinforced High
Strength Concrete,简称SFRHSC)既具有高强度,又有 0.850
良好的阻裂能力和韧性,在土木、水利、交通等工程领
域得到了广泛的应用21。单轴压缩条件下的强度与
变形特性是材料的基本力学性能,采用电液饲服万能
试验机,对钢纤维体积率 V,分别为0.1%,2%,3%的
SFRHSC进行不同应变率单轴压缩试验研究。 15.54
一试验概况图1 应办应变曲线及压缩钢度指数计算示意图
原材料采用42.5P·IH硅酸盐水泥,优质粉煤灰、
硅粉、钢丝切断型哑铃形钢纤维,普通天然砂、玄武岩力应变曲线见图2,其相应的轴心抗压强度,韧度指
碎石、高效减水剂、自来水。试件几何尺寸为中70mm 数峰值应变、最大应变弹性模量和泊松比见表1。
x140mm,每种V试件均为9个,采用等应变率控制三、应力应变全曲线的数值表达
加载,应变率ε分别为10-4/s,10-3/s,10-2/s。对混凝土应力应变全曲线的数学描述有很多种,
二、试验结果如多项式、有理分式、幂函数和指数形式等4,针对
各系列SFRHSC不同应变率的应力-应变曲线、抗 SFRHSC,以下两式能较好地拟合其应力应变全曲
压强度可由试验系统直接测出,压缩韧性以压缩韧度线[5。拟合参数见表1。
指数几s,几1o和几‰来量化,如图1所示,这三个韧 Ax- (0≤x<≤1) (1a)
度指数计算方法如下: y=1+(A-2)x
几s= oaod 面积/oab面积 y=1+(B-2)x+x2Bx (x>1) (1b)
几io= oagf 面积/oab 面积
几an= oogh 面积/oab面积
各个系列SFRHSC不同应变率单轴压缩的典型的应 *国家自然科学基金重点项目资助(项目编号:59938170)。