聚丙烯纤维混凝土单轴压缩性能研究

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发布时间：2021-09-27

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聚丙烯纤维混凝土单轴压缩性能研究
蒋国平 ’，刘武 2
(1．广州大学工程抗震中心，广东广州 510405；2．中南林业科技大学，湖南长沙 413400)
摘要：通过低速加载得到了不同条件下聚丙烯纤维混凝土的应力与应变关系曲线，通过对聚丙烯纤维与基体混凝土的界面力学分析，
得到了聚丙烯纤维在混凝土中的适用范围，对单轴压缩下的聚丙烯纤维混凝土进行了细观机理研究，得到了单轴压缩混凝土的本构方程。
关键词：聚丙烯；混凝土；压缩
中图分类号： TU528．572 文献标志码： A 文章编号： 1002—3550(2012)06—0020—03
Mechanical properties of polypropylene concrete under uniaxial compression
JIANG Guo-ping ．UU W ul
(1．EarthquakeEngineeringResearchTestCenter，GuangzhouUniversity，Guangzhou 510405。China；
2．Centml SouthUniversityofForestry andTechnology(CSUFT)．，Changsha413400，China)
Abstract： The stress an d strain CUlVeS ofthe polypropylene concrete under different conditions are all obtained．Th e matrix interface mechan ical
is analyzed．The application scope polypropylene fiber used in the concrete is obtained．The m icroscopic mechan ism ofresearch is carded out．The
constitutive equationisobtainedbytheuniaxial compression：
Key w ords： polypropylene；concrete；compression
0 引言
混凝土材料最重要的性能就是静态或者是准静态受压，所
以研究混凝土材料的单轴压缩性能有着重要的意义。基于单轴
压缩准静态试验的本构关系在相关文献资料报道的非常多，
然而即使在准静态试验中，也有一定的加载速率，在许多的研
究中往往忽视了此时的动态效应，现已公认混凝土材料在静载
荷与动载荷下性能截然不同。混凝土材料的强度和模量在某一
应变率范围之上会随着动态加载速率的增加而迅速提高，并且
增加的比例视受拉和受压等受力方式不同而有所区别。通常定
义动态强度放大因子 DIF来定量描述这种强度增长程度。已有
诸多研究，通过基于冲击试验数据来研究 DIF的计算方法，如
文献[6—9]．。Bishchoff和 PeⅡy[ q以及 Cotsovos和Pavlovic[ ’】对此
进行了系统的综述和评价，认为这些试验结果相互之间存在太
大差别，加之近期一系列这方面的研究都是从某个或某几个侧
面试图解释遇到的一些问题，不够全面，导致目前对混凝土材
料动态拉压强度 DIF因子产生的机理与本质原因还没有统一
认识【】。
同时，纤维混凝土应用非常广泛，有必要对纤维与混凝土
基体的结合性能进行研究，另外，在以往的本构关系研究中通
常采用的是对试验曲线进行拟合，为经验公式，不能反应混凝
土材料的细观机理，为此，本试验对上述问题进行了研究。
1 混凝土中的材料结合性能研究
由于混凝土等复合材料界面处比较薄弱，结合材料的破坏
收稿日期：2011—12-20
基金项目：国家自然科学基金项目(51078094)
· 20 ·
往往从界面处开始，于是研究界面的奇异应力有着重要的意义，
Bogyt q最先采用 Mellin变换方法得到了复合材料界面处的应
力分布：
A 2Botl3+Ca2+2／)／3+2Ea+F--O (1)
式中：A=K(O。)K(02)；
2A sin20lK(02)+2A sin202K(01)；
C=4A (A乙1)sin20ISiIl +K( l一02)；
D=2A [(A2_1)sin201sin2h02一sin2O2sin：h81】；
K( )一K(O )一D；
F=K(O + )；
K(O)=sin (A )一a2sin ( )；
A——特征值，方程称为界面的特征方程；
、口——Dl1lldllrs参数；
— — 材料的结合角。
因为混凝土中常常添加纤维，纤维通常被制作成为圆形或
者是方形直纤维，此时纤维通常被包裹在混凝土基体中，在平面
情况下，结合面具有直角结合面，研究此种情况下( 。=02=90。)的
材料结合具有很重要的意义。
此时，特征方程为：