钢纤维混凝土抗压性能试验研究
杨克荣,彭 刚,戚永乐,王乾峰
(三峡大学土木与建筑学院,湖北宜昌443002)
摘要:对钢纤维含量为0和2%两种混凝土分别进行了加载速率为1O。/8、10 /s、5×10I3/s的单轴压缩试验。结果
表明:随着加载速率的增大,普通混凝土和钢纤维混凝土的抗压强度均提高,但钢纤维的掺入对混凝土的抗压强度影响
不大;加栽速率对两种混凝土的峰值应变影响不显著;弹性模量均随着加载速率的增大而增大;对于普通混凝土,随着加
栽速率的提高,应力一应变曲线的下降段较陡峭,而钢纤维混凝土的应力一应变曲线的下降段则较平缓,说明钢纤雏可
以提高混凝土的延性,增强混凝土的塑性变形能力。
关键词:钢纤维混凝土;加载速率;抗压性能
中图分类号:TU528.572 文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.1000—1379.2010.06.057
钢纤维混凝土是由粗骨料、细骨料、乱向分布的钢纤维和
水泥浆所组成的一种混凝土,具有较高的抗拉、抗弯、抗剪、抗
扭强度和卓越的抗冲击性能,并能明显改善混凝土的收缩性,
显著提高混凝土的抗疲劳和耐久性能,已被广泛应用于水工结
构的复杂应力部位”I2J。目前,对于钢纤维混凝土的低应变速
率静力试验以及高应变速率冲击试验已有较多研究成果,但对
于地震荷载作用下中应变速率范围内(10一一l0 /s)的试验
研究还有待深入。为此,笔者开展了中应变速率范围内钢纤维
混凝土的单轴抗压性能试验研究。
1 试件设计及试验装置简介
1.1 试件设计
笔者采用钢纤维混凝土圆柱形试件,尺寸为4,1oo mill×
150 lain。水泥采用陕西省秦岭水泥集团的“秦岭”牌42.5R普
通硅酸盐水泥;钢纤维采用武汉汉森钢纤维厂生产的剪切型钢
纤维,型号为SFN32(I),长径比为57,低碳钢,抗拉强度>380
MPa;粗骨料为连续级配卵石,粒径5~20 mm;细骨料为天然河
砂,细度模数为2.4。通过配合比试验选择合适的配合比,普通
混凝土的材料用量为水泥357.7 kg/m 、石1 262.1 kg/m 、砂
650.2 kg/nl ,水灰比为0.5。
笔者完成了基体强度为C40、钢纤维体积率分别为0和
2.O%的两种钢纤维混凝土在准静态(应变速率为10 /s)和应
变速率为1OI4/8、5×10I3/s时的单轴压缩试验。钢纤维混凝
土的材料用量参照普通混凝土的材料用量,用钢纤维代替同体
积的粗骨料。
1.2 试验装置简介
试验采用长春朝阳试验仪器厂生产的大型微机控制电液
伺服多功能三轴材料试验机,型号WDT一1500,最大试验力
1 500 kN,测量精确度≤q-1%;采用先进的引伸计进行变形测
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量,变形测量范围轴向为0~10 mm、径向为0—5 mm,变形测量
精度≤ ±1% ;位移测量范围为0~100 mm,位移测量精度
≤ ±0.5%。调试好试验设备后,进入正常加载状态,采集加载过
程中的荷载、位移、轴向变形、径向变形、应力、应变等各项数据。
2 试验结果分析与讨论
2.1 峰值应力
测得的不同加载速率下两种钢纤维混凝土的峰值应力见
表1。
表1 不同加载速率下混凝土峰值应力
由表l可见,对同一种钢纤维含量的混凝土,峰值应力的
均值随着加载速率的增大而增大,相对于准静态加载速率
(10 /s),加载速率为10“/s和5×10 /s时,钢纤维含量为
0的混凝土峰值应力分别提高1.98% 、12.66% ,钢纤维含量为
2.0%的混凝土峰值应力分别提高1.20% 、15.76% 。
对于钢纤维混凝土,其抗压强度与应变速率的对数之间满
足线性关系,可以描述为
收稿目期:2009—10—15
基金项目:国家自然科学基金资助项目(50679039);国家自然科学基金重大项
目(90510017)。
作者简介:杨克荣(I986一),男,湖北仙桃人,硕士研究生,主要从事混凝土动
力特性试验与本构关系的研究工作。
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