浅谈聚烯烃粗合成纤维混凝土抗弯韧性试验
混凝土弯曲韧性评价PCER方法在纤维混凝土中的应用
Influence of fiber type on concrete flexural toughnessJianguo Han 1, a , Peiyu Yan 2,b1 Department of Civil Engineering, Tsinghua University, Beijing, 100084, China2Department of Civil Engineering, Tsinghua University, Beijing, 100084, Chinaahanjg@, b yanpy@Keywords: Concrete, Fiber, Flexural Toughness, Strength, Curing Age.Abstract. Using PCER (post-crack energy ratio) method and plain concrete specimen as reference, the flexural toughness enhancing ability of propylene spinning fiber, propylene monofilament fiber and end-deformed steel fiber was studied. Experiment results show that under the common engineering dosage, the flexural toughness enhancing ability of end-deformed steel fiber is far more outstanding than propylene fibers, and comparing with each other, the flexural toughness enhancing ability of propylene spinning fiber is better than propylene monofilament fiber. As far as one type of fiber is concerned, under the same dosage, along with the enhancement of concrete strength grade, the flexural toughness enhancing ability tends to decrease. Meanwhile, along with enhancement of curing age, the flexural toughness enhancing ability tends to decrease also. IntroductionConcrete is a quasibrittle material, and adding fiber to concrete can enhance its toughness. About fiber type and dosage on the concrete flexural toughness enhancement ability, lots of researches have been done. Balaguru studied fiber type and volume fraction on flexural toughness, and the results show that the volume fraction should increase along with the increase of concrete strength grade to maintain concrete toughness, and fiber of hooked-end geometry works better than corrugated one [1]. Punyamurtula studied the working effect of polymer fiber, and the results show that concrete flexural toughness enhances along with the enhancement of fiber toughness and diameter [2]. Zhou studied the effect of steel fibber volume fraction on concrete toughness, and the results show that along with the increase of fiber volume fraction, the descending tendency of load-deflection curve after peak load becomes soft [3]. But the concrete flexural toughness evaluating method used were somewhat diverse, the methods used including ASTM C1018 specification [4], JSCE SF4 specification [5] and RILEM TC162 specification [6], and the results were lack of comparability since the evaluating method used was different.Based on the aforementioned flexural toughness evaluating methods, the author proposed a new flexural toughness evaluating method named PCER (post-crack energy ratio) method [7]. The PCER method can be used to evaluate the flexural toughness of fiber reinforced concrete and plain concrete as well. In this paper, the flexural toughness enhancing ability of two kinds of propylene fibers and one kind of steel fiber under their common engineering dosage were evaluated using PCER method. Specimen Preparation and Testing ArrangmentMaterials and Mix Proportion. The materials used include P.O 42.5 Portland cement, class F and grade I fly ash, silica fume with amorphous silica content more than 90%, river sand of the fineness modulus 2.8, limestone aggregate of the diameter 5-20mm, and polycarboxylate type water reducer. Concrete of the strength grade C40, C60 and C80 were made with the mix proportion given in Table 1. three kinds of fiber ,under their common engineering dosage were added to concrete to make fiber reinforced concrete, the property and dosage of fibers are given in Table 2.Advanced Materials Research Vols. 287-290 (2011) pp 1179-1183Online available since 2011/Jul/04 at © (2011) Trans Tech Publications, Switzerlanddoi:10.4028//AMR.287-290.1179Concrete specimens with the dimension 150×150×550mm were made. The workability of fresh concrete was adjusted by the dosage of water reducer to be 160mm slump. Fresh concrete was cast to steel mold and consolidated by vibration; concrete specimens were covered with a plastic sheet and cured under room temperature. After demoulding, concrete specimens were cured under standard condition, with T=20˚C and RT≥95%. Concrete flexural toughness was tested at the curing age of 7 and 28 days.Table 1 Concrete mix proportionNumber Cement (kg/m 3) Fly ash (kg/m 3) Silica fume (kg/m 3) Water (kg/m 3) W/B Sand (kg/m 3) Aggregate (kg/m 3) C40 306 102 0 175 0.43 749 1125 C60 375 125 0 150 0.30 720 1060 C8043595401540.276561070Table 2 Property and dosage of fibersNumber Name Diameter (mm) Length (mm) Elastic Moduls(GPa)Tension Strength (MPa) Dosage (kg/m 3) PPSF Propylene spinning fiber 1.0 38.0 ≥5.0 ≥450 7.0 PPMF Propylene monofilamentfiber 0.30 19.0 ≥3.5 ≥400 2.0 EDSFEnd-deformed steel fiber0.5435.0220>100030.0Testing and Evaluating Method. The testing and evaluating of flexural toughness of different fiber reinforced concrete was performed according to PCER method. The dimension of concrete specimen was 150×150×550mm. One day before test, concrete specimens of the due age were take out form the curing room to make a notchof 25mm depth and 3mm width, after that concrete specimen were restored to the curing room until the test. The test apparatus include a loop-control hydraulic machine and a linear variable differential transformer (LVDT) as deflection data collector. The support span of the specimen was 500mm and the deflection speed was 0.2mm/min. The illustration of test arrangement is given in Fig. 1.Fig. 1 Illustration of test arrangementBase on bilinear model, the ascendant branch of PCER method is from the beginning point to peak load, and the descending branch is from peak load to the set deflection point define by the value of K. PCER method evaluates concrete toughness by the area ratio of area under the descending branch of bilinear model to area under the real load-deflection curve after the peak load, as illustrated in Fig. 2 and Eq. 1. Since the area under the load-deflection curve is the energy dissipated during crack propagation, the area ratio is energy ratio in actually. The higher the PCER value calculated by Eq. 1, the higher the flexural toughness of the tested concrete possesses.L o a d (N )δF peakAB CDFig. 2 Illustration of PCER evaluating methodpeak postPCER E 0.5F k=. (1)In which, the PCER value is the energy ratio after the peak load; post E is the area under real load-deflection curve after peak load, defined as the region ABCE in Fig. 1 (N·mm); peak F is the peak load (N); K is the set value, and the recommend scope is 0.1-10mm. During the calculating process using Eq. 1, when the tested ultimate deflection value is lower than the set value of K, post E should be calculated using the real load-deflection curve after peak load until the ultimate deflection value. Results and AnalysisIn this paper, the K value in Eq. 1 is defined as 2.0mm. And based on the load-deflection curve of different fiber reinforced concrete specimens, the influence of fiber type on concrete flexural toughness, the influence of strength grade and curing age on fiber effect are analyzed.Influence of Fiber Type on Flexural Toughness. Fig. 3 manifests the influence of fiber type and concrete strength grade on flexural toughness, in which Fig. 3a shows the analysis results at the curing0.00.40.81.21.6P C ERStrength Grade(3a) 7 days0.00.40.81.2P C E RStrength Grade(3b) 28 daysFig. 3 Influence of fiber type on flexural toughnessNote: The symbol “Control” represents plain concrete, used as reference.From Fig. 3, it can be seen that comparing to the referencing plain concrete, all of the three fibers can enhance concrete flexural toughness, the enhancing ability of steel fiber is far more significant than the other two propylene fibers, and the enhancing tendency of different fiber keep the same regardless of concrete strength grade and curing age. Meanwhile, the flexural toughness enhancing ability of propylene spinning fiber is higher than that of propylene monofilament fiber by comparison.Influence of Strength Grade on Fiber Effect. Fig. 4 manifests the influence of concrete strength grade on fiber effect, in which Fig. 4a shows the analysis results at the curing age 7 days and 4b shows the analysis results at the curing age 28 days. As can be seen that along with the increase of concrete strength grade, the flexural toughness enhancing ability of all fibers decrease no matter of the curing age. Meanwhile, as can be seen also that along with the increase of concrete strength grade, the PCER value of plain concrete decrease, this means that plain concrete flexural toughness decreases alongP C E RFiber Type(4a) 7 days0.00.40.81.2P C E RFiber Type(4b) 28 daysFig. 4 Influence of strength grade on fiber effectInfluence of Curing Age on Fiber Effect. Fig. 5 manifests the influence of curing age on fiber effect, in which Fig. 5a, 5b and 5c shows the analysis results of C40, C60 and C80 concrete separately. As can be seen that along with the increase of curing age, the flexural toughness enhancing ability of all fibers decrease no matter of concrete strength grade. Meanwhile, as can be seen also that along with the increase of curing age, the flexural toughness of plain concrete decreases, this means plain concrete getting brittle along with the increase of curing age.(5a) C40(5b) C60(5c) C80Fig. 5 Influence of curing age on fiber effectConclusionIn this paper, PCER method was adopt to analyze the flexural toughness enhancing ability of three kinds of fiber, under the influence of concrete strength grade and curing age. The following conclusion can be drawn.(1) Comparing to the other two propylene fibers, end-deformed steel fiber has far more higher flexural toughness enhancing ability. Meanwhile, comparing with each other, the flexural toughness enhancing ability of propylene spinning fiber is better than propylene monofilament fiber.(2) For any of the three kinds of fiber, under the same dosage, the flexural toughness enhancing ability decrease along with the increase of concrete strength grade.(3) Along with the increase of curing age, the flexural toughness enhancing ability decrease for all of the three fibers.(4) The flexural toughness of plain concrete decrease along with the increase of strength grade and curing age.AcknowledgmentThis work is supported by the National Science and Technology Supporting Plan of China under grant 2008BAE61B05.References[1] P. Balaguru, R. Narahari, M. Patel: ACI Materials Journal Vol. 89 (1992), p. 541[2] V. K. Punyamurtula, Y. Qiao: International Journal of Damage Mechanics Vol. 17 (2008), p. 363[3] H. T. Zhu, Y. D. Gao, L. Xie and Q. M. Zhang: Journal of The Chinese Ceramic Society Vol. 32(2004), p.656 (In Chinese)[4] ASTM C1018-97 Standard test method for flexural toughness and first-crack strength of fiberreinforced concrete (Using beam with third-point loading) [S][5] JSCE Standard SF4, Method of test for flexural strength and flexural toughness of fiberreinforced concrete[S]. (1984), p.58[6] RILEM TC 162-TDF, Test and design methods of steel fiber reinforced concrete, BENDINGTEST. Materials and Structures Vol. 35 (2002), p.579[7] J. G. Han, P. Y. Yan: China Concrete. (2010), p. 42 (In Chinese)Applications of Engineering Materials10.4028//AMR.287-290Influence of Fiber Type on Concrete Flexural Toughness10.4028//AMR.287-290.1179DOI References[2] V. K. Punyamurtula, Y. Qiao: International Journal of Damage Mechanics Vol. 17 (2008), p.363. /10.1177/1056789508092398。
混合纤维增强全轻混凝土弯曲韧性试验研究
ｔ ｏ ｕ ｇ ｈ ｎ ｅ ｓ ｓ ｒ ａ ｔ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｍａ ｓ ｓ ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｐ ｏ ｌ ｙ ｐ ｒ ｏ ｐ ｙ ｌ ｅ ｎ ｅ ｉ ｆ ｂ ｅ ｒ ｗｈ ｉ ｌ ｅ ｔ ｈ ｅ ｌ ｆ ｅ ｘ ｕ ｒ ａ ｌ ｃ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ — ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｔｈ ｇ ａ ｎ ｄ
ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｏ ｂ ｖ ｉ ｏ ｕ ｓ ｌ ｙ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｖ ｏ ｌ ｕ ｍｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｆ ｉ ｂ ｅ ｒ ， ｔ ｈ ｅ ｅ ｑ ｕ ｉ ｖ ａ ｌ ｅ ｎ ｔ ｌ ｆ ｅ ｘ ｕ ｒ ａ ｌ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ａ ｎ ｄ ｌ ｆ ｅ ｘ ｕ ｒ ａ ｌ
ＺＨ ＡＮＧ Ｘｉ ａ ｏ ｙ ａ ｎ ，ＬＩ Ｃｈａ ｎｇ ｙｏ ｎｇ ，ＹＵＡＮ Ｈａ ｏ，Ｐ ＡＮ Ｌｉ ｙ ｕ ｎ
（ Ｈｅ ｎ ａ ｎ Ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｃ ｉ ａ ｌ Ｋｅ ｙ Ｃ ｏ ｕ ｒ ｓ ｅ Ｏｐ ｅ ｎ ｉ ｎ ｇ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｈｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ａ ｎ ｄ Ｍａ ｔ ｅ ｉ ｒ ａ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｎ ｏ ｒ ｔ ｈ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ
Ｅｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ Ｆ ｌ ｅ ｘ ｕ ｒ ａ ｌ Ｔｏ ｕ ｇ ｈ ｎ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ Ｈｙ ｂ ｒ ｉ ｄ Ｆ ｉ ｂ ｅ ｒ Ｒｅ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ｄ Ｆ ｕ ｌ ｌ － ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｗｅ ｉ ｇ ｈ ｔ Ｃｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ
纤维对高强混凝土弯曲性能及韧性的影响
ｌｅ ｆ ｘ ｕ ｒ ａ ｌ ｌ ｏ ａ ｄ ｏ ｆ Ｐ ＶＡ — ＨＳ Ｃ ａ ｎ ｄ Ｐ Ｐ－ＨＳ Ｃ ｗｅ ｒ ｅ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ｂ ｙ １ ９ ． １ ％ ａ ｎ ｄ １ １ ． ５ ％ ， ｒ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ．Ｉ ｎ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ｔ ｈ ｅ ｆ ｉ ｂｅ ｒ
Ｌ Ｉ Ｙ ｉ ｎ ｇ ｃ ｈ ｕ ｎ １ ， Ｈ Ｕ Ａ Ｎ Ｇ Ｇ ， Ｈ Ｕ Ａ Ｎ Ｇ Ａ ｎ ｙ ｏ ｎ ｆ， Ｚ Ｈ Ａ Ｎ Ｇ Ｌ ｉ ｈ ｕ ｉ
（ １ ． Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｓ ｕ Ｓ ｏ ｂ ｕ ｔ ｅ Ｎ ｅ ｗ Ｍａ ｔ ｅ ｉ ｒ ａ ｌ ｓ Ｃ ｏ ．Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ １ １ ０ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ： ２ ． Ｓ ａ ｎ ｊ ｉ ａ ｕ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ， Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ ０ ０ １ ２ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
关键词 ： 纤维 ； 高强混凝土 ； 弯 曲性能 ； 弯 曲韧性
中图分类号 ： Ｔ Ｕ ５ ２ ８ ． ５ ７ ２
文献标识码： Ａ
纤维对高强混凝土弯曲性能及韧性的影响
纤维对高强混凝土弯曲性能及韧性的影响李迎春;黄刚;黄安永;张丽辉【摘要】选择具有代表性的聚乙烯醇(PVA)纤维、聚丙烯(PP)纤维、端钩型钢纤维(SF1)和高强微细钢纤维(SF2),系统研究纤维掺量和种类对高强混凝土(HSC)弯曲性能及韧性的影响.结果表明:SF1-HSC和SF2-HSC的弯曲韧性指数是PVA-HSC和PP-HSC弯曲韧性指数的2～3倍;相较基准高强混凝土,掺入SF1和SF2的高强混凝土极限弯曲荷载最高分别提高了72.2％和29.6％,而掺PVA和PP的高强混凝土极限弯曲荷载则分别降低了19.1％和11.5％;在工程应用中配制高强混凝土时,为了提高其弯曲性能及韧性,应选择极限抗拉强度高、掺量更大及与基体间锚固作用力强的端钩型钢纤维.【期刊名称】《新型建筑材料》【年(卷),期】2016(043)003【总页数】5页(P1-4,15)【关键词】纤维;高强混凝土;弯曲性能;弯曲韧性【作者】李迎春;黄刚;黄安永;张丽辉【作者单位】江苏苏博特新材料股份有限公司,江苏南京211103;江苏苏博特新材料股份有限公司,江苏南京211103;三江学院,江苏南京210012;江苏苏博特新材料股份有限公司,江苏南京211103【正文语种】中文【中图分类】TU528.572高强混凝土（HSC）具有强度高、脆性大、抗拉强度低等特点［1］，为了提高HSC的韧性，可借鉴吴中伟院士［2］提出的基于“复合化”的纤维增强技术，在高强混凝土中掺入适量且适当的纤维，如钢纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维、碳纤维、玻璃纤维和纤维素纤维等，通常采用掺钢纤维或聚丙烯纤维的方式达到增韧的效果［3-4］。
聚乙烯醇纤维是一种具有抗拉强度和弹性模量高、与波特兰水泥具有良好的化学相容性、与水泥基材间具有良好的界面粘结力等优异性能的新型合成纤维［5］。
为了系统评价常见纤维种类和掺量对高强混凝土韧性的提升效果，本文选择具有代表性的聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维、端钩型钢纤维和高强微细钢纤维，以C80高强混凝土为研究主体，对比4种纤维种类和掺量对C80高强混凝土弯曲性能和弯曲韧性的影响，以期为纤维在高强混凝土中应用、提高高强混凝土韧性提供一定的数据支撑。
PVA纤维水泥基复合材料的抗拉性能及韧性研究_薛会青
PVA 纤维 39
表 2 材料配合比 Tab 2 M ix p ropor tion s of m ater ials 纤维质 纤维体 / ( kg m PV 1 PV 2 PV 3 4 5 6
- 3
水泥
- 3
石英砂 / ( kg
-3
水 /( kg
- 3
减水剂 /( kg ) m- 3) 4. 875 4. 875 4. 875
图 1 PVA- ECC 的 - 全曲线 Fig . 1 T ensile stre ss- strain( - ) cu rves for PVA- ECC
400 mm试块. 试件成型 24 h 后拆模 , 放入标准养 护室养护 28 d , 试验前 3 h 拿出试件晾干准备试 验 . 每种纤维掺量的配合比完成 3 个试件的韧性 试验. 按照美国 ASTM 方法, 用三分点梁进行韧性 试验, 梁跨度为 300 mm. 试验在 Instron1343 伺服 系统机上进行 , 加载按恒位移控制 . 为了提高梁 挠度测试的精度 , 在挠度记录中不包括在支座处 的沉降、 加载点的位移及钢板与试件间的缝隙和 钢板的 弹 性 变 形 等. 梁 挠 度 的 测 定 采 用 日 本 [ 1] YOKE 方法 . 将夹式引伸仪置于试件的中性轴 测定梁的挠度, 位移速率 0 . 1 mm /m in , 计算机自 动采集数据 , 得到纤维混凝土荷载 - 挠度曲线 .
PVA 纤维水泥基复合材料的抗拉性能及韧性研究
薛会青, 邓宗才, 李建辉
( 北京工业大学 建筑工程学院 , 北京 100124) 摘 要 : 聚乙烯醇 ( PVA ) 纤维是一种具有高抗 拉 、 高弹模 , 亲水 性好 , 特别是 与波特 兰水泥 有良好 的相
浅谈合成纤维在混凝土中的抗裂机理
维普资讯
婀。 。 一
表 ４ 聚丙烯纤维混凝土抗裂试验结果
０
５
人 民 长 江
２０ 生 ０＂ ／
概
０
５
０
５
以看成是较大表 面积 的材料 （ 如碎石 ） 吸附表面积较小的料体形 成 的体集合 。单体与单体 吸 附力 必然 小于单 体 内部 的吸 附力。
易分散 即在混凝 土拌 和过程中依靠 自身 的摩 擦和揉搓不会象钢 纤维有成 团现象 。
（） ３ 合成纤 维的性 能指标。常用 于增强混凝 土 的合 成纤 维 性能指标 ， 见表 １ 。 收稿 日期 ：０７— １ ９ ２０ ０ —１
作者简介 ： 吴
磊 ， 中国水利水电建设工程 咨询 中南公司 ， 男， 助理 工程师。
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第３ ８卷 第 ４期
２ ７年 ４ 月 ００
人 民 长 江
Ｙａ ｔｅ Ｒｉｅ ｎｇｚ ｖｒ
ｖ０ ． ８． ｏ ４ １３ Ｎ ． Ａｐｉ， ２ ０ ｒ Ｏ７ ｌ
文章编号 ：０ １ １９ ２０ ）４ ０３—０ １０ —４７ （０７ ０ —０ ８ ２
为 了达到这一 目标 ， 近年来 发展起 来 的合 成纤 维 已被用 于混凝
土 中， 它是 提高混凝土韧性 、 冲耐磨性 、 抗 抗渗性 、 耐久 性及抗 收 缩断裂性的有效途径 。本文 就合成纤维在混凝 土中的作用机理
做 了一 些探讨研究 ， 验结果 的正 确与否 有待 于工程 实践 的检 试 查， 目的是推广合成 纤维在混凝土 中的广 泛应 用 。
高 、 拉强度相对低的缺陷 ， 抗 答案是肯定 的。
众所周知 ， 凝土是一 种抗 压强度 大而抗 拉 强度相 对较低 混
聚丙烯纤维混凝土综合性能试验研究共3篇
聚丙烯纤维混凝土综合性能试验研究共3篇聚丙烯纤维混凝土综合性能试验研究1聚丙烯纤维混凝土是通过将聚丙烯纤维掺入混凝土中，加以掺和、振捣、浇注、养护而制成的一种新型复合材料。
它不同于传统混凝土材料，具有许多优异的性能。
为了探究聚丙烯纤维混凝土的综合性能，进行了一系列试验研究，结果如下。
1. 抗折强度：通过施加弯曲载荷来测试混凝土的抗弯强度。
试验结果表明，在相同的水泥质量下掺入聚丙烯纤维，混凝土抗折强度明显提高。
2. 抗压强度：采用标准试验方法来测试混凝土的抗压强度。
试验结果表明，掺入聚丙烯纤维的混凝土抗压强度比普通混凝土高。
3. 抗渗性能：混凝土的抗渗性能是评估其耐久性的一个重要指标。
试验结果显示，掺入聚丙烯纤维的混凝土抗渗能力比普通混凝土更好。
4. 抗冻性能：低温环境下混凝土的抗冻性能会受到很大的考验。
试验结果表明，掺入聚丙烯纤维的混凝土在低温环境下具有较好的抗冻性能。
5. 断裂韧性：混凝土的断裂韧性是一个评估其耐久性的重要指标。
试验结果表明，掺入聚丙烯纤维的混凝土具有更好的脆性断裂韧性。
6. 抗风化性能：混凝土的抗风化性能可以反映其耐久性表现。
试验结果显示，掺入聚丙烯纤维的混凝土具有更好的抗风化性能。
综上所述，掺入适量的聚丙烯纤维可以有效地提高混凝土的综合性能。
对于需要具有更好耐久性表现的混凝土结构，可以考虑使用聚丙烯纤维混凝土来提高其性能。
聚丙烯纤维混凝土综合性能试验研究2聚丙烯纤维混凝土是一种新型的混凝土材料，在现代建筑工程中应用越来越广泛。
本文将深入研究聚丙烯纤维混凝土的综合性能试验，探讨其在建筑工程中的应用优势。
一、试验目的本次试验旨在探究聚丙烯纤维混凝土的力学性能、耐久性、抗裂性、抗渗性以及施工性等综合性能，以试验数据为依据，评价聚丙烯纤维混凝土在实际工程中的应用价值。
二、试验方法1.制作试块根据试验要求，制作聚丙烯纤维混凝土试块，按照设计配合比要求配置混凝土原料，加入适量聚丙烯纤维，混凝土表面进行充分振捣，制作20*20*20cm的试块，并进行养护和标记。
聚丙烯粗纤维增强混凝土应用研究进展--阳知乾
径比越大的纤维，减少塑性收缩裂缝面积与裂缝宽
产品特点与应用目的因地制宜地应用。
度的效果越好。
1 PP 粗纤维在水泥基复合材料中 的作用
1.3 对力学性能的影响 1.3.1 抗压与抗折强度
王伯昕 [8] 通过实验得出结论：掺加了 PP 粗
1.1 对新拌混凝土的影响
纤维的混凝土的立方体抗压强度和抗折强度都大大
图 1 典型 PP 粗纤维 （左边三种） 与钢纤维 （右边两种） (从左至右依次为：Synmix55，Enduro, Barchip，Dramix RC-65/35BN，Novotex 0730)
Strux R 90/40 的外形尺寸
ReoShore 45
シムロック的外观
シムロック的截面
图 2 部分 PP 粗纤维的形态
裂缝宽度，即使在较低的体积掺量下，裂缝宽度也
力大、模量高，这与材料的制备方法相关。从产品
能下降 50 %。H Najm [11] 使用了三种纤维来考察
的推荐体积掺量看，范围在 0.1 %~2.2 %，远高于
粗纤维对早期塑性收缩及干缩裂缝的影响，发现长
细纤维的常规掺量 （0.1 %），具体工程中需要根据
提高混凝土的抗弯韧性是粗合成纤维的主要
优势之一。在机场等刚性路面用纤维增强混凝土
中 ， 当 PP 粗 纤 维 的 体 积 掺 量 分 别 为 0.32 % 与 0.48 %时，混凝土平板的载荷比纯混凝土分别提高 了 25 %与 32 % [16]。在增强喷射混凝土韧性方面， 5 kg/m3 的 PP 粗纤维质量掺量能达到钢纤维质量掺 量为 35 kg/m3 时的效果 。 [17]
F Papworth 通过圆板实验结果表明，在低挠度
区域，钢纤维有优势；而在高挠度区，PP 粗纤维
粗合成纤维混凝土抗弯韧性及疲劳特性试验研究
常发生低于静载强度的疲劳破坏。对混凝土疲 以代替钢纤维， 特别是在露天腐蚀环境下使用粗合成纤维更 荷载作用下， 劳性能的研究表明： 反复荷载对混凝土结构的影响比我们目
ｃ ｔ ｎ ｏ ｔ ｅ ｄ ｅ ｉ ｎ ｏ ｅ ｎ ｓｅ ｔ ｇ ｒ ｇ ｔ ｓ ａ ｉ ｎ ｈ ａ ｈ ｓｏ ｃ ｍｅ ｔ ｐａ ｔ ｓ ｏ ａ ｇ ｅ ａｅ ．Ｃｅ ｎ ｏ ｆ ｍｅ ｔ
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韧性和疲劳性能的增强效果显著优于钢纤维。
大学建筑 工程学 院结构工程 学科 部， — ｉ：ｅｇｃ ｊｕｅｕｃ ， Ｅ ｍａ ｄｎ ｚ＠ｂｐ ． ． 电 ｌ ｄ ｎ
话 ： ｌ— ７ ９ｌ６ 。 Ｏ ０ ６ ３ ｌＯ
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［ Ｙ ｓｉｉｏＯｈｍａ ａ ｄ ｏｋ ｏ ｏｙ ｒ Ｍｏｉｅ ｏ ｃｅｅａ ｄ ５ ５ １ ｏｈｈｋ ａ ．Ｈ ｎ ｂｏ Ｐ ｌｍｅ— ｄｆ ｄ Ｃ ｎｒｔ ｆ ｉ ｎ
Ｍｏ ｔ ｒ ． ｒａ ｓＵＳＡ ｙ ｓ ｐｕ ｌ ａｉ ｎ ． ９ ５ Ｎｏ ｅ ｂ ｉ ｔｏ ｓ １ ９ ． ｃ
多尺寸聚丙烯纤维混凝土抗弯韧性试验研究
多尺寸聚丙烯纤维混凝土抗弯韧性试验研究梁宁慧;钟杨;刘新荣【摘要】为研究多尺寸聚丙烯纤维混凝土的抗弯韧性,采用四点弯曲试验对30个长×宽×高为400 mm×100 mm×100 mm的聚丙烯纤维混凝土试件进行研究,得到纤维混凝土梁的荷载-挠度曲线.基于美国ASTM-C1399-98方法,研究不同尺寸聚丙烯纤维及其混杂纤维对混凝土抗弯韧性的影响.研究结果表明:在相同掺量条件下,直径越小、长度越短的聚丙烯细纤维对混凝土裂前抗弯韧性改善效果越好;聚丙烯粗纤维和多尺寸聚丙烯纤维对混凝土裂后抗弯韧性有较大改善,并且在裂后出现低应力应变硬化现象;在相同掺量条件下,多尺寸聚丙烯纤维对混凝土的抗弯韧性改善效果最好;相对于素混凝土剩余强度,单掺聚丙烯细纤维混凝土剩余强度提高1.53~2.53倍,单掺聚丙烯粗纤维混凝土提高5.58~8.88倍,多尺寸聚丙烯纤维混凝土提高7.76~10.82倍.%In order to study the flexural toughness for multi-scale polypropylene fiber reinforced concrete, thirty 400 mm×100mm×100 mm polypropylene fiber reinforced concrete beams were investigated by using the four point bending test, and their stress-strain curves were obtained. Based on the ASTM-C1399-98 method and the optimal engineering fiber content, the effects of multi-scale polypropylene fiber and hybrid fiber on the flexural toughness of concrete were studied. The results show that under the condition of the same content, the addition of polypropylene fine fibers will greatly improve the flexural toughness of concrete before cracking. Both coarse polypropylene fiber and multi-scale polypropylene fiber will greatly improve the flexural toughness of concrete, and after cracking a stress-strain hardeningphenomenon appears under low stress circumstance. Multi-scale polypropylene fiber reinforced concrete would improve the flexural toughness to the maximum. Compared with the common concrete, the residual strength of fine polypropylene fiber concrete increases by 1.53-2.53 times. The residual strength of coarse polypropylene fiber concrete increases to 5.58-8.88 times. The residual strength of hybrid polypropylene fiber concrete increases by 7.76~10.82 times.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(048)010【总页数】7页(P2783-2789)【关键词】抗弯韧性;荷载-挠度曲线;多尺度聚丙烯纤维;剩余强度【作者】梁宁慧;钟杨;刘新荣【作者单位】重庆大学土木工程学院,山地城镇建设与新技术教育部重点实验室(重庆大学),重庆,400030;重庆大学土木工程学院,山地城镇建设与新技术教育部重点实验室(重庆大学),重庆,400030;重庆大学土木工程学院,山地城镇建设与新技术教育部重点实验室(重庆大学),重庆,400030【正文语种】中文【中图分类】TU528.572混凝土本身具有较高的抗压强度，但其抗裂性、抗冲击性和变形能力较差。
纤维对混凝土梁开裂弯矩和弯曲韧性的影响
混凝土2021年第5期(总第379期)Number5in2021(Total No.379)原材料及辅助物料MATERIAL AW ADMI%ICLEdoi:10.3969/j.issn.1002-3550.2021.05.020纤维对混凝土梁开裂弯矩和弯曲韧性的影响李东升，丁一宁(大连理工大学海岸与近海家重点实验室，辽宁大连116024)摘要：为了研究纤维对混凝土开裂弯矩和弯曲韧性的影响，结合钢纤维、聚丙烯纤维混凝土梁的四点弯曲试验，考虑受拉区 混凝土的塑性变形，推导了纤维混凝土裂弯矩的计算，并分析了纤维混凝土裂塑性发展的影响。
结，钢纤维掺超过40kg/m3、纤维掺超过4kg/m3，纤维可以受拉区混凝土塑性形的能力,从而一度裂荷。
同时，结构型钢纤维纤维对混凝土性有较为显著的提高作用。
结传统论的截面塑性展，将纤维的作以的形加以，可以在设计较为简便的F关键词：纤维混凝土；裂弯矩；性；结构设计中图分类号：TU528.041文献标志码：A文章编号：1002-3550(2021)05-0088-04Investigation into the influence of fibers on cracking moment and flexural toughness of concreteLI Dongsheng,DING Wining(State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering, Dalian University of Technology,Dalian116024,China)Abstract：To investigate the influence of fibers on the cracking moment of concrete and the properties of the post-cracking behaviors, the present paper derives formula of cracking moment of the concrete considering the plastic development in the tension zone,based on the results of four points loading test.It shows that fibers can increase the cracking moment of concrete, when the dosage of the steel fibers is more than40kg/m3and PP fibers more than4kg/m3.The reason is that the fibers can improve the ability of the plastic development in the tension zone of concrete.Marco-steel and PP fibers can significantly increase the flexural toughness of concrete.It is convenience for the designer to use if the form of increasing factor is adapted to consider the influence of fibers.Key words：fiber reinforced concrete；cracking moment；flexural toughness；structural design0引言在钢筋混凝土结构受力较为复杂,或对裂缝宽度、变形控制较为严格的区域，钢筋的配制往往较为密集F在这种情况下，振捣棒往往难以正常工作，这将严重影响到混凝土硬化后的力学性能以及耐久性能。
钢-聚丙烯混杂纤维再生混凝土弯曲韧性研究
㊀第３７卷第９期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀硅㊀酸㊀盐㊀通㊀报㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ.３７㊀Ｎｏ.９㊀２０１８年９月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＢＵＬＬＥＴＩＮＯＦＴＨＥＣＨＩＮＥＳＥＣＥＲＡＭＩＣＳＯＣＩＥＴＹ㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒꎬ２０１８㊀钢￣聚丙烯混杂纤维再生混凝土弯曲韧性研究孔祥清１ꎬ高化东１ꎬ刚建明２ꎬ袁少林１ꎬ刘华新１(１.辽宁工业大学土木建筑工程学院ꎬ锦州㊀１２１０００ꎻ２.锦州石化公司工程建设监理有限公司ꎬ锦州㊀１２１０００)摘要:为了研究纤维对再生混凝土(ＲＡＣ)的增韧效果ꎬ取体积掺量为０.５％㊁１.０％㊁１.５％的钢纤维和０.６％㊁０.９％㊁１.２％的聚丙烯纤维以单掺和混掺的方式掺入ＲＡＣ中ꎬ采用四点弯曲试验对其弯曲性能进行研究ꎬ并分析了其微观增韧机理ꎮ结果表明:钢纤维和聚丙烯纤维的掺入对ＲＡＣ弯曲破坏时承受的最大荷载㊁初裂挠度及韧性指数均有很大的改善ꎬ且混杂纤维改善效果优于单掺纤维ꎮ当钢纤维体积掺量为１.０％聚丙烯体积掺量为０.９％时ꎬ混杂纤维再生混凝土表现出良好的混杂效应ꎬ对弯曲性能的改善最为理想ꎮ关键词:钢纤维ꎻ聚丙烯纤维ꎻ再生混凝土ꎻ弯曲韧性中图分类号:ＴＵ５２８.５８㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀文章编号:１００１￣１６２５(２０１８)０９￣２７２９￣０８ＳｔｕｄｙｏｎＦｌｅｘｕｒａｌＴｏｕｇｈｎｅｓｓｏｆＳｔｅｅｌ￣ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅＨｙｂｒｉｄＦｉｂｅｒＲｅｃｙｃｌｅｄＡｇｇｒｅｇａｔｅＣｏｎｃｒｅｔｅＫＯＮＧＸｉａｎｇ￣ｑｉｎｇ１ꎬＧＡＯＨｕａ￣ｄｏｎｇ１ꎬＧＡＮＧＪｉａｎ￣ｍｉｎｇ２ꎬＹＵＡＮＳｈａｏ￣ｌｉｎ１ꎬＬＩＵＨｕａ￣ｘｉｎ１(１.ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｉｖｉｌ＆ＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＬｉａｏｎｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＪｉｎｚｈｏｕ１２１０００ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＪｉｎｚｈｏｕＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＣｏｒｐＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＳｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎＣｏｍｐａｎｙꎬＪｉｎｚｈｏｕ１２１０００ꎬＣｈｉｎａ)㊀㊀㊀㊀㊀㊀基金项目:国家自然科学基金(１１３０２０９３)ꎻ辽宁省自然科学基金(ＳＹ２０１６００１)作者简介:孔祥清(１９８２￣)ꎬ女ꎬ博士ꎬ副教授.主要从事新型材料及结构力学性能的研究.Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｔｏｕｇｈｅｎｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｆｆｉｂｅｒｏｎｒｅｃｙｃｌｅｄａｇｇｒｅｇａｔｅｃｏｎｃｒｅｔｅ(ＲＡＣ)ꎬｔｈｅｓｔｅｅｌｆｉｂｅｒ(ＳＦ)ｗｉｔｈｖｏｌｕｍｅｆｒａｃｔｉｏｎｏｆ０.５％ꎬ１.０％ꎬ１.５％ａｎｄｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｆｉｂｅｒ(ＰＰＦ)ｗｉｔｈｖｏｌｕｍｅｆｒａｃｔｉｏｎｏｆ０.６％ꎬ０.９％ａｎｄ１.２％ｗｅｒｅｍｉｘｅｄｉｎｔｏＲＡＣｂｙｓｉｎｇｌｅ￣ｄｏｐｅｄａｎｄｂｌｅｎｄｅｄ.Ａｎｄｔｈｅｂｅｎｄｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｗａｓａｎａｌｙｚｅｄｂｙｆｏｕｒｐｏｉｎｔｂｅｎｄｉｎｇｔｅｓｔ.Ｔｈｅｍｉｃｒｏｔｏｕｇｈｅｎｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｗａｓａｌｓｏｓｔｕｄｉｅｄ.ＴｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｌｏａｄꎬｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｃｒａｃｋｉｎｇｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎａｎｄｔｏｕｇｈｎｅｓｓｉｎｄｉｃｅｓｏｆＲＡＣａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄｂｙｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄｏｆｆｉｂｅｒｓ.Ａｎｄｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｅｆｆｅｃｔｏｆｈｙｂｒｉｄｆｉｂｅｒｉｓｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｓｉｎｇｌｅｄｏｐｅｄ.Ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｆｉｂｅｒｃｏｎｔｅｎｔｉｓ１.０％ｓｔｅｅｌｆｉｂｅｒａｎｄ０.９％ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｆｉｂｅｒꎬｗｈｉｃｈｓｈｏｗｓａｎｍｏｓｔｉｄｅａｌｆｌｅｘｕｒａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｓｔｅｅｌｆｉｂｅｒꎻｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｆｉｂｅｒꎻｒｅｃｙｃｌｅｄａｇｇｒｅｇａｔｅｃｏｎｃｒｅｔｅꎻｆｌｅｘｕｒａｌｔｏｕｇｈｎｅｓｓ１㊀引㊀言将废弃混凝土作为再生骨料回收利用ꎬ部分或完全替代天然骨料而配制的再生骨混凝土(ＲＡＣ)已被认为是解决天然骨料短缺㊁废混凝土处置及相关环境问题的有效途径[１￣２]ꎮ然而与天然骨料相比ꎬＲＡＣ具有孔隙率大㊁密度小㊁强度低等缺陷ꎬ限制了其在工程中的推广应用[３￣５]ꎮ近年来研究表明ꎬ将不同种类纤维混杂掺入再生混凝土中可以较好的改善再生骨料的缺陷ꎬ产生混杂效应ꎬ有效提高再生混凝土的力学性能[６￣８]ꎮ目前ꎬ对于这种混杂纤维再生混凝土的抗压㊁抗折等力学性能国内外已经取得了很多的研究成果[９￣１１]ꎮ但对混杂纤维再生混凝土的弯曲韧性方面的研究还相对较少ꎮ本文在前期混杂纤维再生混凝土基本力学性能研究的基础上[１２￣１７]ꎬ进一步探讨钢纤维和聚丙烯纤维不同掺入方式及不同纤维掺量对ＲＡＣ弯曲韧性的影响ꎬ以期为ＲＡＣ的推广应用提供一定的理论依据ꎮ２㊀试㊀验２.１㊀试件制作２７３０㊀专题论文硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３７卷本文所采用的水泥㊁粗骨料及细骨料基本性能详见前期工作[６￣７]ꎮ钢纤维和聚丙烯纤维分别由鞍山某公司及苏州某公司生产ꎬ纤维力学性能指标如表１所示ꎮ表１㊀纤维力学性能指标Ｔａｂ.１㊀ＭｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｆｉｂｅｒＬｅｎｇｔｈ/ｍｍＲａｔｉｏｏｆｌｅｎｇｔｈｔｏｄｉａｍｅｔｅｒＤｅｎｓｉｔｙ/(ｇ/ｃｍ３)ＴｙｐｅＴｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｎｇｔｈ/ＭＰａＹｏｕｎｇ'ｓｍｏｄｕｌｕｓ/ＧＰａＳＦ３０６０７.８Ｒｉｐｐｌｅȡ８００２１０ＰＦ１２３４３０.９１Ｂｕｎｄｌｅȡ３５０３.５本试验设计了１组基准素ＲＡＣ(ＲＡＣ０)试件ꎬ３组不同掺量的单掺钢纤维ＲＡＣ试件(ＳＦＲＡＣꎬ钢纤维掺量分别为０.５％㊁１.０％及１.５％)ꎬ３组不同掺量的单掺聚丙烯纤维ＲＡＣ试件(ＰＦＲＡＣꎬ聚丙烯纤维掺量分别为０.６％㊁０.９％及１.２％)以及９组不同掺量的钢￣聚丙烯混杂纤维ＲＡＣ试件(ＳＰＦＲＡＣꎬ０.５％㊁１.０％及１.５％的钢纤维和０.６％㊁０.９％及１.２％的聚丙烯纤维混掺)ꎬ共１６组ꎬ详细纤维掺入方式如表２所示ꎮ本文采用纤维ＲＡＣ干拌法对混凝土拌和ꎬ搅拌时先将骨料㊁水泥㊁沙子等干拌均匀ꎬ然后人工将钢纤维和聚丙烯纤维均匀撒入搅拌机ꎬ搅拌３~５ｍｉｎꎬ接着加入高效减水剂继续搅拌３~５ｍｉｎꎬ最后将拌和物倒入模具并在在振动台振动密实ꎬ标准养护２８ｄꎮ参照ＣＥＣＳ１３:２００９«纤维混凝土试验方法标准»[１８]ꎬ标准试件尺寸为１００ｍｍˑ１００ｍｍˑ４００ｍｍꎮ表２㊀试件编号及纤维掺入方式Ｔａｂ.２㊀ＳｐｅｃｉｍｅｎｎｕｍｂｅｒａｎｄｆｉｂｅｒｍｉｘｉｎｇｍｏｄｅＧｒｏｕｐｉｎｇｏｆｓｐｅｃｉｍｅｎｓＳａｍｐｌｅｎｕｍｂｅｒＣｅｍｅｎｔ/(ｋｇ ｍ－３)Ｓａｎｄ/(ｋｇ ｍ－３)Ｒｅｃｙｃｌｅｄａｇｇｒｅｇ￣ａｔｅ/(ｋｇ ｍ－３)Ｗａｔｅｒｒｅｄｕｃｅｒ/(ｋｇ ｍ－３)Ｗａｔｅｒ/(ｋｇ ｍ－３)Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｆｉｂｅｒ/％Ｓｔｅｅｌｆｉｂｅｒ/％ＰＲＡＣＲＡＣ０//５４０６１８１０５２２.１６１９０ＳＦＲＡＣ￣１０.５/５４０６１８１０５２２.１６１９０ＳＦＲＡＣＳＦＲＡＣ￣２１.０/５４０６１８１０５２２.１６１９０ＳＦＲＡＣ￣３１.５/５４０６１８１０５２２.１６１９０ＰＰＦＲＡＣ￣１/０.６５４０６１８１０５２２.１６１９０ＰＦＲＡＣＰＰＦＲＡＣ￣２/０.９５４０６１８１０５２２.１６１９０ＰＰＦＲＡＣ￣３/１.２５４０６１８１０５２２.１６１９０ＳＰＦＲＡＣ￣１０.５０.６５４０６１８１０５２２.１６１９０ＳＰＦＲＡＣ￣２１.００.６５４０６１８１０５２２.１６１９０ＳＰＦＲＡＣ￣３１.５０.６５４０６１８１０５２２.１６１９０ＳＰＦＲＡＣ￣４０.５０.９５４０６１８１０５２２.１６１９０ＳＰＦＲＡＣＳＰＦＲＡＣ￣５１.００.９５４０６１８１０５２２.１６１９０ＳＰＦＲＡＣ￣６１.５０.９５４０６１８１０５２２.１６１９０ＳＰＦＲＡＣ￣７０.５１.２５４０６１８１０５２２.１６１９０ＳＰＦＲＡＣ￣８１.０１.２５４０６１８１０５２２.１６１９０ＳＰＦＲＡＣ￣９１.５１.２５４０６１８１０５２２.１６１９０㊀㊀Ｎｏｔｅ:ＰＲＡＣ＝ｐｌａｉｎｃｏｎｃｒｅｔｅꎻＳＦＲＡＣ＝ｓｔｅｅｌｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄＲＡＣꎻＰＦＲＡＣ＝ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄＲＡＣꎻＳＰＦＲＡＣ＝ｈｙｂｒｉｄｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄＲＡＣ.图１㊀弯曲试验加载示意图Ｆｉｇ.１㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｂｅｎｄｉｎｇｔｅｓｔ２.２㊀试验方法根据ＣＥＣＳ１３:２００９«纤维混凝土试验方法标准»[１８]ꎬ对试件进行四点弯曲韧性试验ꎮ将试件擦净后ꎬ无偏心安放在弯曲试验装置上ꎬ加载设备选用ＷＤＷ￣３００电子万能试验机ꎬ加载方法采用位移控制ꎬ加载速度为０.２ｍｍ/ｍｉｎꎬ位移传感器放在试件跨中位置ꎬ采集其荷载￣挠度曲线ꎮ其试验加载如图１所示ꎮ３㊀试验研究及结果分析３.１㊀破坏过程及破坏形态图２所示为各组试件的破坏特征图ꎮ对比发现ꎬ素ＲＡＣ试件(ＲＡＣ０)表现出典型的脆性破坏特征ꎬ试件初裂后ꎬ裂缝迅速发展至试件顶部ꎬ韧性较差ꎮ单掺钢纤维ＲＡＣ试件(ＳＦＲＡＣ)在试验过程中伴随钢纤维被拉断的嘭嘭声ꎬ试件表现出一定的延性ꎬ试件初裂后ꎬ随着加载进行ꎬ裂缝向顶部扩展缓慢ꎮ单掺聚丙烯纤维㊀第９期孔祥清等:钢￣聚丙烯混杂纤维再生混凝土弯曲韧性研究２７３１㊀ＲＡＣ试件(ＰＦＲＡＣ)及钢￣聚丙烯混杂纤维ＲＡＣ试件(ＳＰＦＲＡＣ)试验过程中听到轻微响声ꎬ试件具有明显的延性破坏特征ꎬ裂缝发展缓慢ꎮ图３所示为钢纤维掺量１.５％和聚丙烯纤维掺量０.６％的混杂纤维ＲＡＣ试件(ＳＰＲＡＣ￣３)的破坏特征图ꎬ从断裂面上可以观察到被拔出或拉断的聚丙烯纤维和钢纤维ꎬ这些纤维起到桥联裂缝㊁抑制裂缝发展和增强增韧的作用ꎮ图２㊀试件破坏形态(ａ)素ＲＡＣꎻ(ｂ)单掺钢纤维ＲＡＣꎻ(ｃ)单掺聚丙烯ＲＡＣꎻ(ｄ)混杂纤维ＲＡＣＦｉｇ.２㊀Ｆａｉｌｕｒｅｍｏｄｅｓｏｆｓｐｅｃｉｍｅｎｓ(ａ)ｐｌａｉｎＲＡＣꎻ(ｂ)ＳＦＲＡＣꎻ(ｃ)ＰＦＲＡＣꎻ(ｄ)ｈｙｂｒｉｄｆｉｂｅｒＲＡＣ图３㊀混杂纤维ＲＡＣ试件破坏细节Ｆｉｇ.３㊀ＤａｍａｇｅｄｅｔａｉｌｓｏｆｔｈｅｈｙｂｒｉｄｆｉｂｅｒＲＡＣ３.２㊀荷载￣挠度曲线图４(ａ)和(ｂ)分别为单掺钢纤维和单掺聚丙烯纤维时ＲＡＣ试件与素ＲＡＣ试件的荷载￣挠度对比曲线ꎮ可以看出ꎬ单掺钢纤维及单掺聚丙烯纤维均对ＲＡＣ的弯曲韧性有较明显的改善ꎮ由图４(ａ)可见ꎬ素ＲＡＣ试件ＲＡＣ０呈脆性破坏ꎬ试件初裂后随即断裂ꎬ韧性较差ꎻ而单掺钢纤维的ＳＦＲＡＣ系列试件与素ＲＡＣ试件相比ꎬ其荷载￣挠度曲线在试件加载初始阶段呈线性上升ꎬ到达峰值荷载后曲线平缓下降ꎬ而且随着钢纤维掺量的增加ꎬ曲线更饱满且面积较大ꎮ另外由图４(ａ)发现ꎬ当钢纤维掺量较高时(例如ＳＦ１.５％的ＳＦＲＡＣ￣３试件)ꎬ曲线出现了二次强化现象(即荷载出现二次峰值)ꎬ这也与其他相关试验[１９￣２０]所得的荷载￣挠度曲线趋势相符合ꎮ该现象引起的主要原因是试件加载过程中裂缝向上扩展到钢纤维桥接处时ꎬ尤其在纤维掺量较高的情况下ꎬ将钢纤维拔出需要消耗大量能量ꎬ从而导致荷载出现二次峰值ꎮ由图４(ｂ)可见ꎬ单掺聚丙烯纤维的ＰＦＲＡＣ系列试件与素ＲＡＣ相比ꎬ在试件初裂后ꎬ纤维混凝土可以继续承受荷载ꎬ且随着聚丙烯纤维掺量的增加ꎬ试件峰值荷载逐渐增大ꎬ荷载￣挠度曲线也变得更加丰满ꎮ另外ꎬ对比图４(ａ)和(ｂ)的荷载￣挠度曲线发现ꎬ与单掺聚丙烯纤维ＲＡＣ试件相比ꎬ单掺钢纤维对ＲＡＣ的韧性改善效果更明显ꎮ图４㊀纤维ＲＡＣ荷载￣挠度曲线(ａ)单掺钢纤维ＲＡＣꎻ(ｂ)单掺聚丙烯ＲＡＣＦｉｇ.４㊀ＦｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄＲＡＣｌｏａｄ￣ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎｃｕｒｖｅｓ(ａ)ＳＦＲＡＣꎻ(ｂ)ＰＦＲＡＣ图５为钢纤维掺量为０.５％ꎬ１.０％和１.５％时ꎬ与聚丙烯纤维混杂形成的混杂纤维ＲＡＣ系列试件ＳＰＦＲＡＣ的载荷￣挠度曲线ꎮ可以看出ꎬＳＰＦＲＡＣ试件载荷￣挠度曲线未出现素ＲＡＣ试件及单掺聚丙烯纤维２７３２㊀专题论文硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３７卷ＲＡＣ试件达到峰值荷载后曲线大幅度下降的情况ꎬ且与单掺钢纤维的ＳＦＲＡＣ试件相比ꎬ其峰值荷载均有较明显的提高ꎬ同时曲线下降段更加平缓ꎬ曲线变得饱满ꎮ当钢纤维体积掺量大于１.０％时ꎬＳＰＦＲＡＣ试件曲线也出现了二次强化现象ꎮ并且发现在钢纤维掺量不变的情况下ꎬ随着聚丙烯纤维掺量的增加ꎬＲＡＣ的峰值荷载逐渐提高ꎬ曲线更加丰满ꎮ这说明与单掺钢纤维的ＳＦＲＡＣ试件相比ꎬ钢纤维和聚丙烯纤维的混合掺入对ＲＡＣ弯曲韧性和力学性能的改善效果更加明显ꎮ图５㊀混杂纤维ＲＡＣ和钢纤维ＲＡＣ荷载￣挠度曲线(ａ)钢体积掺量为０.５％时混杂纤维ＲＡＣꎻ(ｂ)钢纤维体积掺量为１.０％时混杂纤维ＲＡＣꎻ(ｃ)钢纤维体积掺量为１.５％时混杂纤维ＲＡＣＦｉｇ.５㊀ＳＰＦＲＡＣａｎｄＳＦＲＡＣｌｏａｄ￣ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎｃｕｒｖｅｓ(ａ)ＳＰＦＲＡＣｗｉｔｈｔｈｅ０.５％ｖｏｌｕｍｅｆｒａｃｔｉｏｎｏｆＳＦꎻ(ｂ)ＳＰＦＲＡＣｗｉｔｈｔｈｅ１.０％ｖｏｌｕｍｅｆｒａｃｔｉｏｎｏｆＳＦꎻ(ｃ)ＳＰＦＲＡＣｗｉｔｈｔｈｅ１.５％ｖｏｌｕｍｅｆｒａｃｔｉｏｎｏｆＳＦ３.３㊀初裂强度和抗折强度各组试件的初裂强度和抗折强度试验结果如表３所示ꎮ可以看出ꎬ对于单掺钢纤维的ＳＦＲＡＣ试件ꎬ与素ＲＡＣ试件相比ꎬ其初裂强度和抗折强度均有显著提高ꎬ且随着纤维掺量的增加而增加ꎬ当钢纤维掺量由０.５％提高到１.５％时ꎬ其初裂强度和抗折强度相比素ＲＡＣ试件分别提高了２７.３％㊁４２.４％㊁５１.５％和１２.３％㊁２２.６％㊁３２.６％ꎮ对于单掺聚丙烯纤维的ＰＦＲＡＣ系列试件ꎬ尽管各试件的初裂强度和抗折强度也均明显高于未掺纤维的素ＲＡＣ试件ꎬ但随着聚丙烯纤维掺量的增加各强度值先增加后降低ꎬ当聚丙纤维的掺量为０.９％时ꎬ试件ＰＦＲＡＣ￣２的初裂强度和抗折强度达最大值ꎬ与素ＲＡＣ相比分别提高了３８.２％和２１.５％ꎮ掺入混杂纤维的ＳＰＦＲＡＣ系列试件的初裂强度和抗折强度ꎬ较素ＲＡＣ及同掺量下的单掺纤维ＳＦＲＡＣ及ＰＦＲＡＣ试件均有明显提高ꎬ当钢纤维掺量为１.５％聚丙烯纤维掺量为０.９％时(ＳＰＦＲＡＣ￣６)ꎬ试件各强度值达最大值ꎬ相比素ＲＡＣ试件试件分别提高７２.７％和５０.７％ꎮ表３㊀试验及弯曲韧性计算结果Ｔａｂ.３㊀ＴｅｓｔａｎｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｆｌｅｘｕｒａｌｔｏｕｇｈｎｅｓｓＳａｍｐｌｅｎｕｍｂｅｒＩｎｉｔｉａｌｃｒａｃｋｉｎｇｓｔｒｅｎｇｔｈ/ＭＰａＩｎｉｔｉａｌｃｒａｃｋｉｎｇｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ/ｍｍＦｌｅｘｕｒａｌｓｔｒｅｎｇｔｈ/ＭＰａＭａｘｉｍｕｍｌｏａｄｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ/ｍｍＴｏｕｇｈｎｅｓｓｉｎｄｉｃｅｓＲｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｎｇｔｈＡＳＴＭ[２１]邓宗才等[２２]ＲｅｌａｔｉｖｅｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｎｇｔｈＡＳＴＭ[２１]邓宗才等[２２]ＲＡＣ０３.３０.０９３.９０.１２１￣￣￣￣ＳＦＲＡＣ￣１４.２０.１５４.３８０.１７１０.３５２.１４１.８３４９.３４２.１８ＳＦＲＡＣ￣２４.７０.０９４.７８０.１１７.３８３.４６２.７８７２.２５７.９５ＳＦＲＡＣ￣３５.００.１１５.１７０.１２１９.１４４.２３３.３５８２.４６４.８７ＰＦＲＡＣ￣１４.２８０.１５４.４７０.１６３.８４０.６０.６２１３.４１３.８ＰＦＲＡＣ￣２４.５６０.１１４.７４０.１１４.８８０.６９０.６８１４.５１４.３ＰＦＲＡＣ￣３４.０２０.１３４.２０.１５７.７７１.１１１.１３２６.４２６.９ＳＰＦＲＡＣ￣１４.５４０.１３４.６３０.１４１６.７２.５２.１５２.９４５.３６ＳＰＦＲＡＣ￣２５.０１０.１７５.１０.１８１７.５２４.２９３.３５８４.３６５.７ＳＰＦＲＡＣ￣４４.８０.１４４.９０.１５１７２.６９２.３６５４４８.３ＳＰＦＲＡＣ￣５５.３２０.１９５.４１０.１９７２２.２２５.０７４.６６９３.７８６.１ＳＰＦＲＡＣ￣６５.７０.１９５.８８０.２２１.５４.５６３.９９７７.５６７.８ＳＰＦＲＡＣ￣７４.３６０.２４.５０.２１１８.５１２.６２２.２９５８.３５０.９ＳＰＦＲＡＣ￣８５.４４０.１８５.６０.７２２０.９３５.３４４.４８９５.３８０ＳＰＦＲＡＣ￣９４.９９０.１５.１０.１１２０.８４.６７４.０７９０.１７９.８３.４㊀混凝土韧性性能评价按照弯曲韧性评价体系评定混凝土试件的弯曲韧性指数ꎬ同时参考美国ＡＳＴＭ[２１]和邓宗才等[２２]提出的㊀第９期孔祥清等:钢￣聚丙烯混杂纤维再生混凝土弯曲韧性研究２７３３㊀计算方法计算相对剩余强度ꎮ弯曲韧性指数的计算方法是:基于试验采集的各试件荷载￣挠度曲线ꎬ确定曲线由线性变为非线性的点为初裂点ꎬ同时记录该点的横坐标δꎬ当横坐标为δ和１０.５δ时ꎬ求出曲线与坐标轴围成的面积Ｓ０㊁Ｓ１ꎬ按ＣＥＣＳ１３:２００９«纤维混凝土试验方法标准»[１８]的方法可求得１０.５δ处纤维混凝土的弯曲韧性指数Ｉ:(１)Ｉ＝Ｓ１Ｓ０对于纤维混凝土ꎬ剩余强度可以较好地体现纤维的增韧阻裂作用ꎬ方法简单且不需要确定初裂荷载ꎬ因此ꎬ美国ＡＳＴＭ[２１]建议剩余强度ＳＡＲ和相对剩余强度ＳＩＲ评价弯曲韧性ꎬ其计算方法为:ＳＡＲ＝Ｌｂｈ２ Ｐ０.５＋Ｐ０.７５＋Ｐ１.０＋Ｐ１.２５４(２)ＳＩＲ＝ＳＡＲｆｍˑ１００％(３)式中ꎬｆｍ为试件的抗折强度ꎻＬ㊁ｂ㊁ｈ分别为支座间距㊁截面宽度和截面高度ꎻＰ０.５㊁Ｐ０.７５㊁Ｐ１.０㊁Ｐ１.２５分别为挠度为０.５ｍｍ㊁０.７５ｍｍ㊁１.０ｍｍ㊁１.２５ｍｍ对应的荷载ꎮ由荷载￣挠度曲线可以得知ꎬ对于混杂纤维ＲＡＣ试件来说ꎬ峰值荷载后的曲线仍然保持较高的水平ꎬ甚至出现上升的趋势ꎬ当挠度为２ｍｍ时ꎬ两种纤维可以继续协同作用ꎮ为此邓宗才等[２２]提出将２ｍｍ作为剩余强度结束标准ꎬ其计算方法为:ＳＡＲ＝Ｌｂｈ２ Ｐ０.５＋Ｐ１.０＋Ｐ１.５＋Ｐ２.０４(４)式中ꎬＰ１.５ꎬＰ２.０分别为挠度为１.５ｍｍꎬ２.０ｍｍ对应的荷载ꎮ基于公式(４)得到剩余强度值ＳＡＲ后ꎬ可采用公式(３)计算相应的相对剩余强度ＳＩＲꎮ采用以上方法计算得出的弯曲韧性指数及相对剩余强度如表３所示ꎮ将表３中的弯曲韧性指标Ｉ的结果绘制图６ꎮ对于素ＲＡＣ试件的韧性指数设为１ꎮ图６(ａ)为聚丙烯纤维掺量一定时ꎬ钢纤维掺量与弯曲韧性指数的关系曲线ꎮ可以看出ꎬ当聚丙烯纤维掺量为０％(即ＰＦ０％)和０.６％(即ＰＦ０.６％)时ꎬ随着钢纤维掺量的增加ꎬ试件弯曲韧性指数均逐渐增加ꎬ当钢纤维掺量为１.５％时ꎬ试件弯曲韧性指数最高ꎬ分别为１９.１４和２２ꎮ但当聚丙烯纤维掺量较高时ꎬ即聚丙烯纤维掺量为０.９％(ＰＦ０.９％)和１.２％(ＰＦ１.２％)ꎬ各试件的弯曲韧性指数则随着钢纤维掺量的增加先增加后减小ꎬ当钢纤维掺量为１.０％时ꎬ试件的弯曲韧性指数达最大值ꎬ分别为２２.２２和２０.９３ꎻ而当钢纤维掺量为１.５％时ꎬ试件的韧性指数有所减小ꎬ这主要是由于此时掺入纤维的总量过高ꎬ导致纤维分散不均ꎬ部分纤维团聚ꎬ从而影响了增韧效果[２３]ꎮ图６(ｂ)为钢纤维体积掺量一定时ꎬ聚丙烯纤维掺量与弯曲韧性指数的关系ꎮ可以看出ꎬ当钢纤维掺量较低时ꎬ即ＳＦ０％和ＳＦ０.５％系列试件ꎬ弯曲韧性指数随着聚丙烯纤维掺量的增加而增加ꎬ当聚丙烯纤维掺量为１.２％时ꎬ韧性指数达最大值ꎬ分别为７.７７和１８.５１ꎮ而对于钢纤维掺量较高的混杂纤维ＲＡＣ试件ꎬ即ＳＦ１.０％和ＳＦ１.５％系列试件ꎬ则随着聚丙烯纤维掺量的增加ꎬ韧性指数呈先增后减的趋势ꎬ当聚丙烯纤维掺量为０.９钢纤维掺量为１.０时ꎬ试件韧性指数达最大值ꎬ为２２.２２ꎮ图６㊀纤维体积掺量与韧性指数关系Ｆｉｇ.６㊀Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｖｏｌｕｍｅｆｒａｃｔｉｏｎｏｆｆｉｂｅｒａｎｄｔｏｕｇｈｎｅｓｓｉｎｄｉｃｅｓ２７３４㊀专题论文硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３７卷综上所述可见ꎬ两种纤维的掺入对ＲＡＣ的韧性指数均有显著的提高ꎬ且通过图６(ａ)和图６(ｂ)对比分析发现两种纤维混杂掺入时韧性指数均高于同掺量下的单掺试件ꎮ这说明混掺纤维对ＲＡＣ韧性的改善效果优于单掺纤维ꎮ钢纤维和聚丙烯纤维的混掺掺量为ＳＦ１.０％和ＰＦ０.９％时(即试件ＳＰＦＲＡＣ￣５)ꎬＳＰＦＲＡＣ试件的弯曲韧性达最大值ꎮ另外ꎬ由表３剩余强度值的计算结果可知ꎬ基于美国ＡＳＴＭ[２１]和邓宗才等[２２]两种不同算法ꎬ计算得到的ＳＦ掺量为０.５％~１.５％的单掺钢纤维ＳＦＲＡＣ试件的相对剩余强度分别介于４９.３~８２.４及４２.４~６４.９之间ꎬＰＦ掺量为０.９％~１.２％的单掺聚丙烯纤维ＰＦＲＡＣ试件相对剩余强度分别介于１３.４~２６.４及１３.８~２６.９之间ꎬ钢￣聚丙烯混杂纤维ＳＰＦＲＡＣ试件则分别介于５２.９~９０.１及４５.４~７９.８之间ꎮ这更进一步表明ꎬＲＡＣ掺入钢纤维或聚丙烯纤维后表现出较好的韧性ꎬ且混掺纤维试件韧性更优ꎮ对于单掺聚丙烯的ＰＦＲＡＣ系列试件ꎬ两种算法得到的相对剩余强度差别很小ꎬ而对于单掺钢纤维的ＳＦＲＡＣ试件及混杂纤维ＳＰＦＲＡＣ试件ꎬ两种不同算法所得到的相对剩余强度值差别稍大ꎬ最大相差约１８.６％ꎮ这是因为美国ＡＳＴＭ方法将梁挠度为１.２５ｍｍ作为剩余强度计算结束标准ꎬ而邓宗才等[２２]方法则将２ｍｍ挠度值作为标准ꎮ结合本试验观察发现ꎬ单掺钢纤维及钢￣聚丙烯混杂纤维ＲＡＣ试件的挠度值大于２ｍｍ时ꎬ曲线仍然呈现上升的趋势ꎬ这说明此时纤维对混凝土的作用还很明显ꎮ此外ꎬ还发现邓宗才等[２２]提出的计算方法显示当钢纤维体积掺量为１.０％聚丙烯纤维的体积掺量为０.９％时ꎬ相对剩余强度达到最大值８６.１％ꎬ说明此掺量下混杂纤维ＲＡＣ试件的弯曲韧性最优ꎮ４㊀混杂纤维ＲＡＣ微观结构及增韧机理４.１㊀纤维ＲＡＣ微观结构利用扫描电子显微镜技术对ＲＡＣ试件的微观结构进行了观察ꎬ取素ＲＡＣ试件ＲＡＣ０㊁单掺１.５％钢纤维试件ＳＦＲＡＣ￣３㊁单掺０.９％聚丙烯纤维试件ＰＦＲＡＣ￣２㊁混掺１.５％钢纤维０.９％聚丙烯纤维的混杂纤维ＲＡＣ试件ＳＰＦＲＡＣ￣６为例进行分析ꎮ图７所示为高倍数下这４个试样的水泥石微观形貌ꎮ可以看到素ＲＡＣ试件的水泥石浆体表面较为粗糙(图７ａ)ꎬ水泥石浆体表面存在大量的孔洞㊁凹陷和一些由于机械破碎损伤等原因而形成的裂缝ꎬ整体结构较松散ꎬ这些缺陷的存在势必将对其宏观力学性能产生不利影响ꎮ由图７ｂ和图７ｃ单掺纤维ＲＡＣ的ＳＥＭ图可以观察到ꎬ相比素ＲＡＣꎬ其孔洞和裂缝明显减少ꎬ水化产物分布较均匀ꎬ整体结构密实度优于素ＲＡＣꎮ这说明单独掺入钢纤维或聚丙烯纤维使水泥浆体分散变得更加均匀ꎬ减少了孔洞和裂缝ꎬ细化了混凝土的微观结构ꎮ图７ｄ为混掺１.５％钢纤维０.９％聚丙烯纤维的混杂纤维ＲＡＣ试件的ＳＥＭ图ꎬ可以看出ꎬ水泥浆体表面变得更为平整ꎬ整体水化情况最好ꎬ结构密实度优于其它试样ꎬ大量的孔洞和裂缝已被各种水化产物填实ꎮ这表明钢纤维和聚丙烯纤维的混合掺入较好的优化了水泥石浆体的微观结构ꎬ且其改善效果明显优于同掺量下的单掺纤维ＲＡＣ试件ꎮ图７㊀纤维ＲＡＣ水泥石基体微观结构(ａ)素ＲＡＣꎻ(ｂ)单掺１.５％钢纤维ＲＡＣꎻ(ｃ)单掺０.９％聚丙烯纤维ＲＡＣꎻ(ｄ)混掺１.５％钢纤维０.９％聚丙烯纤维的混杂纤维ＲＡＣ试件Ｆｉｇ.７㊀ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｃｅｍｅｎｔｏｆｆｉｂｅｒＲＡＣ(ａ)ｐｌａｉｎＲＡＣꎻ(ｂ)ＲＡＣｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｏｆ１.５％ｓｔｅｅｌｆｉｂｅｒꎻ(ｃ)ＲＡＣｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｏｆ０.９％ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｆｉｂｅｒꎻ(ｄ)ＲＡＣｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｏｆ１.５％ｓｔｅｅｌｆｉｂｅｒａｎｄ０.９％ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｆｉｂｅｒ接下来取混掺１.５％钢纤维０.９％聚丙烯纤维的混杂纤维ＲＡＣ试件ＳＰＦＲＡＣ￣６为例ꎬ利用扫描电镜进一步观察了纤维与ＲＡＣ水泥石界面的微观形貌ꎬ如图８所示ꎮ可以看出ꎬ纤维与水泥基体之间粘结良好ꎬ聚丙烯纤维分布于钢纤维周围ꎬ且一些聚丙烯纤维之间相互缠绕ꎬ形成支撑网络ꎬ共同承受外界作用ꎮ另外通过对比发现ꎬ聚丙烯纤维与水泥石基体界面过渡区的连接相较钢纤维稍松散ꎮ造成这种现象的原因是:(１)聚丙烯纤维属于有机合成材料ꎬ相对于钢纤维更为憎水ꎬ使聚丙烯纤维界面过渡区的水膜层厚度增大ꎬ促使晶㊀第９期孔祥清等:钢￣聚丙烯混杂纤维再生混凝土弯曲韧性研究２７３５㊀体大量生长影响了聚丙烯纤维与水泥石之间的粘结ꎻ(２)聚丙烯纤维直径和密度较小ꎬ在单位体积混凝土中分布数量明显多于钢纤维ꎬ使聚丙烯纤维的分布间距明显小于钢纤维ꎬ相邻薄弱的界面区互相重叠ꎬ从而使聚丙烯纤维的过度界面区更加松散ꎮ这也与前述宏观弯曲韧性试验中单掺聚丙烯纤维对ＲＡＣ弯曲韧性的改善效果低于单掺钢纤维的试验结果相对应ꎮ图８㊀钢纤维及聚丙烯纤维与水泥石基体界面微观形貌Ｆｉｇ.８㊀Ｍｉｃｒｏｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｂｅｔｗｅｅｎｓｔｅｅｌｆｉｂｅｒａｎｄｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｆｉｂｅｒａｎｄｃｅｍｅｎｔｍａｔｒｉｘ４.２㊀混杂纤维ＲＡＣ增韧机理由上述微观结构试验结果可知ꎬ水泥基体中掺入钢纤维或聚丙烯纤维后ꎬ纤维在水泥浆体中呈三维乱向分布ꎬ部分纤维缠绕在一起形成网状结构ꎬ可起到传递应力降低收缩应力的作用ꎬ同时纤维压挤甚至阻塞毛细管ꎬ可使表层失水面积有所减少ꎬ减小水泥浆体由于干缩产生开裂的可能性[２４]ꎮ另外ꎬ一些纤维横穿微裂缝ꎬ可以在微裂缝的开展中承担部分应力ꎬ从而消耗部分能量ꎬ有效阻碍了微裂缝扩展和连通ꎬ降低了大孔和裂缝形成几率ꎬ优化了内部孔结构ꎮ尤其是将钢纤维和聚丙烯纤维以适量的掺量混杂掺入ＲＡＣ后ꎬ此时水泥颗粒间的孔隙被各种水化产物所填实ꎬ聚丙烯纤维均匀分布于混凝土中ꎬ起到限制微裂纹发展的作用ꎬ而钢纤维则可以桥联宏观裂缝ꎬ两种纤维在基体混凝土中可以产生良好的 混杂效应 ꎬ使混凝土内部孔隙结构得到较好的优化ꎬ混凝土的微观结构及宏观力学性能得以改善ꎮ５㊀结㊀论(１)素ＲＡＣ试件为脆性破坏ꎬ试件初裂后即不能再承受荷载ꎮ而掺入纤维后的ＲＡＣ试件则在初裂后ꎬ可以继续承受荷载ꎬ可见纤维不断的被拔出或拉断ꎬ并伴随嘭嘭的响声ꎮ(２)素ＲＡＣ试件的荷载￣挠度曲线在达到峰值荷载后迅速下降ꎮ单掺钢纤维或聚丙烯纤维的ＲＡＣ试件则在到达峰值荷载后曲线平缓下降ꎬ而且随着单掺纤维掺量的增加ꎬ试件峰值荷载逐渐增大ꎬ荷载￣挠度曲线也变得更加丰满ꎮ钢￣聚丙烯混杂纤维ＲＡＣ试件的载荷￣挠度曲线较单掺纤维ＲＡＣ试件下降段更加平缓ꎮ说明钢纤维或聚丙烯纤维的掺入对ＲＡＣ的弯曲韧性具有明显的改善作用ꎬ且混掺纤维ＲＡＣ试件弯曲韧性更优于单掺纤维ＲＡＣ试件ꎮ(３)钢纤维或聚丙烯纤维掺入后ＲＡＣ的韧性指数有明显提高ꎬ且两种纤维混杂掺入时韧性指数均高于同掺量下的单掺试件ꎮ当钢纤维体积掺量为１.０％聚丙烯体积掺量为０.９％时ꎬ纤维ＲＡＣ试件的弯曲韧性最优ꎬ达２２.２２ꎮ(４)基于美国ＡＳＴＭ和邓宗才等提出的算法对纤维ＲＡＣ试件的剩余强度值进行了计算ꎬ结果表明ꎬ混杂纤维ＲＡＣ试件的相对剩余强度值均高于单掺纤维ＲＡＣ试件ꎮ且发现对于单掺聚丙烯的ＲＡＣ系列试件ꎬ两种不同算法得到的相对剩余强度差别不大ꎬ但对于单掺钢纤维ＲＡＣ试件及混杂纤维ＲＡＣ试件ꎬ两种算法所得到的相对剩余强度值差别较大ꎮ(５)通过对ＲＡＣ试件微观结构进行分析ꎬ发现素ＲＡＣ试件的水泥石浆体表面较为粗糙ꎬ整体结构较松ꎮ掺入纤维后ＲＡＣ试件表面孔洞和裂缝明显减少ꎬ水化产物分布较均匀ꎮ尤其是将钢纤维和聚丙烯纤维以适量的掺量混杂掺入ＲＡＣ后ꎬ此时水泥颗粒间的孔隙被各种水化产物所填实ꎬ结构密实度优于单掺纤维ＲＡＣ试件ꎮ纤维与水泥基体之间粘结良好ꎬ聚丙烯纤维均匀分布于混凝土中ꎬ起到限制微裂纹发展的作用ꎬ而钢纤维则可以桥联宏观裂缝ꎬ两种纤维在基体混凝土中可以产生良好的 混杂效应 ꎮ参考文献[１]古㊀松ꎬ苏㊀燕ꎬ胡宏骏.再生混凝土基本力学性能及开发研究[Ｊ].混凝土ꎬ２０１５(４):９０￣９４.[２]肖建庄ꎬ李佳彬ꎬ兰㊀阳.再生混凝土技术研究最新进展与评述[Ｊ].混凝土ꎬ２００３(１０):１７￣２０.２７３６㊀专题论文硅酸盐通报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３７卷[３]陈宗平ꎬ徐金俊ꎬ郑华海ꎬ等.再生混凝土基本力学性能试验及应力应变本构关系[Ｊ].建筑材料学报ꎬ２０１３ꎬ１６(１):２４￣３２. [４]刘㊀阳.再生混凝土梁受力性能的分析与研究[Ｄ].淮南:安徽理工大学ꎬ２０１５.[５]章文姣ꎬ鲍成成ꎬ孔祥清ꎬ等.混杂纤维掺量对再生混凝土力学性能的影响研究[Ｊ].科学技术与工程ꎬ２０１６ꎬ１６(１３):１０６￣１１２. [６]高化东.混杂纤维再生混凝土力学性能及微观结构研究[Ｄ].锦州:辽宁工业大学ꎬ２０１８.[７]姚㊀琳ꎬ裴长春.混杂纤维再生混凝土基本力学性能试验研究[Ｊ].山西建筑ꎬ２０１６ꎬ４２(３５):１１７￣１１９.[８]ＳｏｒｅｌｌｉＬＧꎬＭｅｄａＡꎬＰｌｉｚｚａｒｉＧＡ.Ｂｅｎｄｉｎｇａｎｄｕｎｉａｘｉａｌｔｅｎｓｉｌｅｔｅｓｔｓｏｎｃｏｎｃｒｅｔｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｗｉｔｈｈｙｂｒｉｄｓｔｅｅｌｆｉｂｅｒｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓｉｎＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２００５ꎬ１７(５):５１９￣５２７.[９]薛丹丹ꎬ裴长春.混杂纤维再生混凝土的力学及抗裂性能试验研究[Ｊ].山西建筑ꎬ２０１４(３３):１０２￣１０４.[１０]杜园芳ꎬ王社良ꎬ余滨杉ꎬ等.混杂再生纤维对再生混凝土强度的影响研究[Ｊ].工业建筑ꎬ２０１３ꎬ４３(１１):１２￣１５.[１１]薛丹丹.钢￣聚丙烯混杂纤维再生混凝土梁抗裂性能试验研究[Ｄ].延边朝鲜族自治州首府延吉市:延边大学ꎬ２０１５.[１２]贺晶晶ꎬ师俊平ꎬ王学志.纤维混杂效应对混凝土弯曲韧性的改善[Ｊ].实验力学ꎬ２０１７ꎬ３２(１):１１３￣１２２.[１３]刘㊀慈ꎬ崔佳伟ꎬ邓佳卓ꎬ等.不同掺入率混杂钢纤维对再生混凝土性能的影响[Ｊ].混凝土与水泥制品ꎬ２０１６(１２):５３￣５６.[１４]ＬｅｅＪＨꎬＣｈｏＢꎬＣｈｏｉＥ.Ｆｌｅｘｕｒａｌｃａｐａｃｉｔｙｏｆｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅｗｉｔｈａｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｏｆｃｏｎｃｒｅｔｅｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｆｉｂｅｒｃｏｎｔｅｎｔ[Ｊ].Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ＆ＢｕｉｌｄｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１７ꎬ１３８:２２２￣２３１.[１５]ＹｏｏＤＹꎬＫｉｍＳＷꎬＰａｒｋＪＪ.Ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｆｌｅｘｕｒａｌｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｕｌｔｒａ￣ｈｉｇｈ￣ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｃｏｎｃｒｅｔｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｗｉｔｈｈｙｂｒｉｄｓｔｒａｉｇｈｔｓｔｅｅｌｆｉｂｅｒｓ[Ｊ].Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ＆ＢｕｉｌｄｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１７ꎬ１３２:２１９￣２２９.[１６]ＬｉＪＪꎬＮｉｕＪＧꎬＷａｎＣＪꎬｅｔａｌ.Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｎｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔａｇｇｒｅｇａｔｅｃｏｎｃｒｅｔｅ[Ｊ].Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ＆ＢｕｉｌｄｉｎｇＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１６ꎬ１１８:２７￣３５.[１７]王社良ꎬ鲁元龙ꎬ樊禹江.混杂纤维ＲＡＣ框架节点的有限元分析[Ｊ].建筑科学与工程学报ꎬ２０１５ꎬ３２(６):３６￣４２.[１８]中国工程建设标准化协会.ＣＥＣＳ１３:２００９.纤维混凝土试验方法标准[Ｓ].北京:中国计划出版社ꎬ２０１０:５４￣５９.[１９]贾方方ꎬ贺㊀奎ꎬ安明喆ꎬ等.粗合成纤维活性粉末混凝土抗弯韧性试验[Ｊ].建筑科学与工程学报ꎬ２０１４ꎬ３１(３):７９￣８４.[２０]尹机会.钢￣合成纤维混凝土强度与韧性的试验研究[Ｄ].大连:大连理工大学ꎬ２００６.[２１]ＡＳＴＭＣ１３９９￣９８ꎬＴｅｓｔｍｅｔｈｏｄｆｏｒｏｂｔａｉｎｉｎｇａｖｅｒａｇｅｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｎｃｒｅｔｅ[Ｓ].ＡｎｎｕａｌＢｏｏｋｏｆＡＳＴＭＳｔａｎｄａｒｄｓꎬ１９９８. [２２]邓宗才ꎬ师亚军ꎬ曹㊀炜.聚烯烃粗合成纤维混凝土抗弯韧性试验[Ｊ].建筑科学与工程学报ꎬ２０１３ꎬ３０(１):１９￣２４.[２３]王成启ꎬ吴科如.不同几何尺寸纤维混杂混凝土的混杂效应[Ｊ].建筑材料学报ꎬ２００５ꎬ８(３):２５０￣２５５.[２４]江朝华ꎬ赵㊀晖ꎬ张㊀玮ꎬ等.玄武岩纤维对水泥砂浆性能及水泥石微观结构的影响[Ｊ].材料科学与工程学报ꎬ２００８(５):７６５￣７６９.。
粗纤度PVA纤维混凝土力学性能试验分析
Ｔｅ ｓ ｔ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｃ ｏ ａ ｒ ｓ ｅ ｄ ｅ ｎ ｉ ｅ ｒ Ｐ ＶＡ ｉ ｆ ｂ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ
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第３ ９ 卷 第３ 期
２ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ １ ４ 年６ 月
高 科 技 鲜 维 与 应 用
Ｈｉ — Ｔｅ ｃ ｈ Ｆｉ ｂｅ ｒ＆ Ａｐｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
Ｖｂ ｌ － ３ ９ Ｎｏ ． ３
Ｊ ｕｎ． ２ ０１ ４
粗纤度 Ｐ Ｖ Ａ 纤维 混凝土力学性 能试验分析
张 杰
（ 上 海启鹏 工程材料有 限公 司，上海
ｉｂ ｆ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ｓ ． Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗｅ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ： Ｐ ＶＡ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｃ ｒ ｅ ｔ ｅ ｍｉ ｘ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｓ ｎ ｏ ｔ ｅ ａ ｓ ｙ ｔ ｏ ａ ｇ ｇ ｌ ｏ ｍｅ ｒ ａ ｔ ｅ ； Ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｅ
强度和破 坏状态来探 索其综合 力学性 能。试验 结果表 明：Ｐ Ｖ Ａ纤维在混凝土搅拌 过程 中分布较 均 匀不 易结 团；相对 素混凝 土 ，Ｐ ｖＡ纤维混凝 土的坍 落度略 有下 降；抗压强度无 明显提 高，抗 弯拉 及劈 裂抗拉 强度随着 纤维体 积分数增加 呈二次 函数
改性聚丙烯(粗)对混凝土增强增韧性能影响的试验研究
ｏ７ ｏ 年第 瓤
。 卷
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…
建 筑 节 能
一 。 … 一
● 产 品 与材 料
Ｐ ＲＯＤＵＣＴ ＆ ＭＡＴＥＲＩ Ｓ ＡＬ
ＮｏＩ ｉ ２ ０ ｒ ０ａ Ｎｏ２ ２， ｌ３ ） ．２ ｎ ０ ７ ｒ ｔｌ ．０ Ｖｏ＿５
中图分类号 ： Ｔ ５ ８ ７ Ｕ２．２ ５
文献标志码 ： Ａ
文章编号 ： １ ７．２ ７２０ ）２０ ３．５ ６ ３ ３ （０ ７１． ６ ７ ０ ０
Ｅ ｐ ｒｍ ｅ ｔ ｌ ｔ ｙｏｎｔ ｅ Ｒｅｎ ｏｒｅ ｒ ｎ ｔ ｎ ｈｅＲｅｎ ｏ ｃ ｄＴｏ ｈｎ ｓ ｆ ｘ ｅ ｉ ｎ ａ ｕｄ ｈ ｉｆ ｃ ｄ Ｓ ｅ Ｉ ｈ ａ ｄｔ ｉｆ ｒ ｅ ｕｇ ｅ ｓｏ Ｓ ｔ ｇ ｔ ｅ Ｌ ｒ ｅＤｉｍ ｅ ｅ ｎ ｈ ｉ ｉ ｅ ｉｆ ｃ ｄ Ｃｏｎ ｒ ｅ ｈ ａ ｇ ａ ｔ ｒＳｙ ｔ ｅ ｃ Ｆｂ ｒＲｅｎ ｏｒｅ ｔ ｃｅ ｔ
＃ｂ ｍ ｅ ： ｏ ａｅｍａ ｓｖ ｘ ｅｉ ｎａ ｅｕｔ，ｈ ｌ ｅ ｃ ｆＣＴＡ ｄ ｆ ｄｐ ｌｐ ｐ ｌｎ ｏ ｒｅｆ ｒ ｎｔ ｅｃ ｎ ｒ ｔ ｅｆｒ ，￣ｔ ｔ Ｔｏ ｃ ｍｐ ｒ ｓｉ ｅｅ ｐ ｒｍｅ ｔｌ ｓ ｌｓ ｔｅｉ ｕ ｎ ｅｏ ｒ ｎｆ ｍｏ ｉ ｅ ｏｙ ｍ ｙ ｅ ｅｃ ａｓ ｂｅｓｏ ｈ ｏ ｃｅｅｐ ｒｏ－ ｉ ｉ
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纤维活性粉末混凝土的抗弯韧性研究-建筑结构论文-土木建筑论文
纤维活性粉末混凝土的抗弯韧性研究-建筑结构论文-土木建筑论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——活性粉末混凝土在配制过程中剔除粗骨料,合理选用颗粒级配,采用最大密实度堆积原理,使得基体致密具有较高的强度及耐久性[1,2].与普通混凝土、普通高性能混凝土相比,活性粉末混凝土在强度和耐久性方面都表现出优异的性能,目前已在桥梁工程[3]、铁路工程[4]、市政工程[5]等领域得到应用.由于活性粉末混凝土仍具有脆性,同时水胶比较低容易开裂,因此需要掺加纤维提高其韧性及抗裂性能.钢纤维是目前配制活性粉末混凝土最常用的抗裂增韧材料[6,7],由于钢纤维弹性模量较高还能提高活性粉末混凝土的强度[8],目前工程中应用的活性粉末混凝土也多为钢纤维活性粉末混凝土.粗合成纤维(直径大于0.1mm)是一种新型的增强增韧材料[9],与钢纤维相比,具有轻质、耐腐蚀、易分散的特点,同时能提高混凝土的抗裂性、抗冲击性、抗弯韧性和抗疲劳性能[10],掺入活性粉末混凝土中可以提高试件的延性[11].粗合成纤维为低弹性模量纤维,在混凝土开裂后能够起到较强的增韧效果,同时粗合成纤维为有机纤维,可提高混凝土的耐高温性能.弯曲和变形性能是混凝土受弯构件设计的重要参数指标,是反映纤维增韧效果的有效方法.为对比分析不同模量纤维的增韧效果,本文采用四点弯曲试验对低模量粗合成纤维和高模量钢纤维掺入后活性粉末混凝土抗弯韧性进行研究,为纤维活性粉末混凝土的应用提供参考.1 试验1.1 试件活性粉末混凝土抗弯韧性试验选用100mm100mm400mm 的棱柱体试件,试验共9 组,每组 3 个试件.试验中主要的考虑参数为纤维类型(钢纤维、粗合成纤维)及纤维体积掺量Vf(两种纤维均选用0%,0.5%,1.0%,1.5%,2.0%五个掺量).其中粗合成纤维采用聚丙烯粗纤维,两种纤维的物理性能指标列于表 1.试验中制备活性粉末混凝土所用原材料有:PO42.5 普通硅酸盐水泥,硅粉,石英砂,纤维,高效减水剂和水,试验配合比及试件编号列于表 2.试件采用振动成型,制备过程中首先将纤维与石英砂搅拌均匀,然后放入胶凝材料搅拌2min 后加入减水剂和水,搅拌5min 后装模.试件成型后24h 拆模,随后在75℃高温蒸汽中养护72h 后移入标准养护室养护至28d 后进行试验.试件成型过程中同时制备边长100mm 的立方体试件进行抗压强度试验.1.2 试验方法试验在WAW-300 微控液压智能试验机上进行,加载速率为0.1mm/s.试验中用10t 的荷载传感器量测试验荷载,同时在跨中位置设置位移传感器量测试件跨中挠度.位移传感器及荷载传感器通过测试系统与计算机连接,实时采集试验荷载及挠度,试验装置如图 1 所示.2 试验结果2.1 分析方法对于低弹性模量纤维,剩余强度能够更好的反映混凝土开裂后纤维的增韧效果[12].试验中选用的粗合成纤维属低弹性模量纤维,因此本文采用我国《钢纤维混凝土试验方法》(CECS13:89)确定抗弯试件初裂强度及韧性指标I5、I10、I30,同时采用ASTM-C1399-98 建议的剩余强度及相对剩余强度来考查钢纤维及粗合成纤维对活性粉末混凝土的增韧效果.剩余强度及相对剩余强度可用以下公式计算:式中:ARS 为剩余强度,IRS 为相对剩余强度,fc,mf 为抗弯强度(即极限荷载对应的强度值),0.5P 、0.75P 、1.0P 、1.25P 分别为挠度值0.50mm、0.75mm、1.00mm、1.25mm 时对应的荷载;l 、b 、h 分别为支座间距、抗弯试件宽和高,本文中l 、b、h分别为300mm、100mm 和100mm。
聚丙烯纤维增强混凝土梁变形性能的试验研究
收稿日期：2019-10-08 修回日期：2020-02-06 网络首发日期：2020-03-12
基金项目：四川省科研计划（2019YFG0001，2019YJ0219）；教育部产学合作协同育人项目（201801098032）
第一作者：李福海（1979—），男，副教授，博士，研究方向为混凝土材料及其耐久性，E-mail：lifuhai2007@
聚丙烯纤维增强混凝土梁变形性能的试验研究
李福海 ，何肖云峰 ，吴昊南 ，姜怡林 ，王奕彬 ，胡丁涵
（西南交通大学土木工程学院，四川 成都 610031）
摘 要：为探究 PP-ECC 梁与 RC 梁变形发展规律的区别，通过逐级加载和循环加载两种加载制度对 4 根 PPECC 梁和 4 根 RC 梁进行抗弯试验；同时，基于有效惯性矩法推导出适用于短期荷载作用下 PP-ECC 梁的最大变 形计算公式. 研究结果表明：逐级加载下，PP-ECC 梁呈现出更为明显的塑性变形阶段，与 RC 梁相比，PP-ECC 梁 经过 5 次循环加载后的循环荷载变形曲线与原曲线拟合度较好；循环加载过程中，PP-ECC 梁在基准荷载下的加 载变形增长率和卸载变形增长率均小于相同配筋率的 RC 梁，呈现出更好的抗损伤变形能力和变形恢复能力；基 于有效惯性矩法推导出的变形修正模型计算结果与试验结果拟合度较好，可应用于实际工程对 PP-ECC 梁在短 期荷载作用下最大变形的计算. 关键词：PP-ECC 梁；变形性能；加载制度；有效惯性矩法 中图分类号：TU528.41 文献标志码：A
引文格式：李福海，何肖云峰，吴昊南，等. 聚丙烯纤维增强混凝土梁变形性能的试验研究[J]. 西南交通大学学报，2021，56(4)： 853-863． LI Fuhai， HE Xiaoyunfeng， WU Haonan， et al. Experimental study on deformation behavior of polypropylene fiber reinforced concrete beams[J]. Journal of Southwest Jiaotong University， 2021， 56(4)： 853-863．
弯曲韧性实验报告
一、实验目的本次实验旨在研究材料在弯曲载荷作用下的韧性性能，通过实验了解材料在弯曲过程中的应力-应变关系、断裂机理以及影响材料韧性的因素。
通过实验结果，对材料的韧性进行评估，为材料的选择和设计提供理论依据。
二、实验原理弯曲韧性实验是材料力学实验中的一种基本实验，主要研究材料在弯曲载荷作用下的韧性性能。
实验原理如下：1. 根据材料力学理论，当材料受到弯曲载荷作用时，横截面上会产生正应力、剪应力以及弯矩。
正应力在材料的弹性变形阶段和塑性变形阶段分别表现为弹性应力和塑性应力。
2. 材料的韧性是指材料在受到外力作用时，抵抗裂纹扩展和断裂的能力。
韧性越好，材料在断裂前能够承受的塑性变形越大。
3. 实验中，通过测量材料在弯曲过程中的最大载荷、断裂载荷、最大弯曲角度、断裂时的塑性变形等参数，可以评估材料的韧性。
三、实验设备与材料1. 实验设备：万能试验机、拉伸试验机、游标卡尺、钢直尺、放大镜等。
2. 实验材料：Q235钢材，规格为50mm×10mm×100mm。
四、实验步骤1. 准备实验材料：将实验材料加工成标准尺寸的试样。
2. 测量试样尺寸：使用游标卡尺测量试样的厚度、宽度、长度等尺寸，确保试样尺寸准确。
3. 加载试验：将试样安装在万能试验机上，调整试验机夹具，使试样处于正确的加载位置。
4. 加载过程：启动试验机，按照预定的加载速度对试样进行弯曲试验。
在试验过程中，实时观察试样的变形情况，记录最大载荷、断裂载荷、最大弯曲角度等参数。
5. 断裂试验：在试样断裂后，使用放大镜观察断口，记录断裂类型和断裂机理。
6. 数据处理：根据实验数据，计算材料的韧性指标，如最大载荷、断裂载荷、最大弯曲角度、断裂时的塑性变形等。
五、实验结果与分析1. 实验数据：实验过程中，记录了以下数据：（1）最大载荷：F_max = 12345N（2）断裂载荷：F_break = 9876N（3）最大弯曲角度：θ_max = 45°（4）断裂时的塑性变形：δ_plastic = 8mm2. 结果分析：（1）最大载荷和断裂载荷：实验结果表明，最大载荷F_max大于断裂载荷F_break，说明材料具有一定的韧性。
粗合成纤维活性粉末混凝土抗弯韧性试验
粗合成纤维活性粉末混凝土抗弯韧性试验贾方方;贺奎;安明喆;王二坡;路振宝【摘要】为研究不同粗合成纤维用量下活性粉末混凝土的抗弯韧性，采用四点弯曲试验对粗合成纤维用量分别为4．75，9．5，14．25，19 kg ・ m -3的纤维活性粉末混凝土试件进行了研究，同时与不掺入纤维的素活性粉末混凝土进行了对比分析。
结果表明：不掺入纤维的素活性粉末混凝土弯拉试件发生脆性破坏，试件一裂即断，未得到荷载-挠度曲线的下降段；而粗合成纤维掺入后能够提高活性粉末混凝土的韧性，使弯拉试件转变为明显的延性破坏，荷载-挠度曲线都可得到稳定的下降段，同时曲线还出现了二次强化现象，有2个峰值；随着粗合成纤维掺量的增加，弯拉试件荷载-挠度曲线的下降段愈加平缓，韧性指数增大；粗合成纤维掺量（体积分数）为1．0％～2．0％时，剩余强度在抗折强度的85％以上，此时粗合成纤维对裂后基体具有较强的阻裂能力，能够大大提高弯拉试件开裂后的韧性。
%In order to evaluate the flexural toughness of synthetic macro-fiber reinforced reactive powder concrete ,beam specimens were tested under four points flexural method .The contents of synthetic macro-fiber were 4 .75 ,9 .5 ,14 .25 ,19 kg ・ m - 3 ,respectively ,and plain reactive powder concrete specimens without fiber were analyzed in contrast .The results show that plain reactive powder concrete specimens without fiber are brittleness ,specimens breakdown when the crack is appeared ,and the descending branch of load-deflection curves cannot be collected . While the failure mode of specimens with synthetic macro-fiber is ductility and a steady descending branch of load-deflection curves is collected .At the same time ,the curves all have two peaks ,presenting the phenomenon ofsecondary reinforcement .This means that synthetic macro-fiber can improve the flexural toughness of reactive powder concrete .Descending branch of load-deflection curves is flatter and toughness index with the increasing of fiber content .The residual intensity is above 85% of flexural strength when the fiber content (volume fraction ) is 1 .0% -2 .0% , which indicates that synthetic macro-fiber has excellent crack resistance ,and can improve the ductility of bending-tension specimens after cracking .【期刊名称】《建筑科学与工程学报》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】6页(P79-84)【关键词】粗合成纤维;活性粉末混凝土;抗弯韧性;韧性指数;剩余强度【作者】贾方方;贺奎;安明喆;王二坡;路振宝【作者单位】北京交通大学土木建筑工程学院，北京 100044; 北京建工集团有限责任公司博士后科研工作站，北京 100055; 北京市建筑工程研究院有限责任公司北京市功能性高分子建筑材料工程技术研究中心，北京 100039;北京市建筑工程研究院有限责任公司北京市功能性高分子建筑材料工程技术研究中心，北京100039;北京交通大学土木建筑工程学院，北京 100044;北京市建筑工程研究院有限责任公司北京市功能性高分子建筑材料工程技术研究中心，北京 100039;北京市建筑工程研究院有限责任公司北京市功能性高分子建筑材料工程技术研究中心，北京 100039【正文语种】中文【中图分类】TU528.580 引言活性粉末混凝土是一种具有超高强度和高耐久性的新型水泥基复合材料，制备过程中通过最紧密堆积理论优选骨料，同时掺入大量活性粉末提高基体致密性[1]。
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浅谈聚烯烃粗合成纤维混凝土抗弯韧性试验
发表时间：2017-11-09T11:41:19.327Z 来源：《基层建设》2017年第23期作者：欧健康
[导读] 摘要：用于混凝土的聚烯烃纤维按原料与纤维尺度可分为聚丙烯细纤维与聚烯烃粗纤维两类.
东莞市振惠通永兴混凝土有限公司
摘要：用于混凝土的聚烯烃纤维按原料与纤维尺度可分为聚丙烯细纤维与聚烯烃粗纤维两类.前者主要用于防止或减少混凝土的早期收缩裂缝,并可防止混凝土在火灾中发生爆裂.后者主要用于提高混凝土的变形能力,增进混凝土的韧性、抗冲击性与抗疲劳性.文章分别介绍了两类聚烯烃纤维的特性、主要品种以及在混凝土中的作用机制,并列举了在国内外混凝土工程中的应用实例.
关键词：粗合成纤维；抗弯韧性；剩余强度；混凝土；配合比；纤维掺量
1 聚烯烃粗合成纤维材性试验概况
1.1纤维材性
聚烯烃粗合成纤维（聚丙烯与聚乙烯的共聚物）力学性能指标见表1。
圆丝浪形钢纤维由江西赣州大业金属纤维有限公司提供，直径
和长度分别为0.9mm和50mm，强度均为700MPA。
1.3聚烯烃粗合成纤维试件制作
试件尺寸为100mm×100mm×400mm。
制作试件时，先将称好的砂、水泥、石依次放入搅拌机，干拌2mｉｎ，再将水分2次或3次加入，将纤维分散加入并搅拌3mｉｎ左右，混凝土搅拌好后倒入模具内振捣并抹平，浇注24ｈ后脱模并在标准养护室养护28ｄ，试验前3ｈ从养护室取出晾干，试件编号及纤维掺量见表3。
1.4聚烯烃粗合成纤维试验方法
抗弯韧性试验在Instron1343伺服系统机上采用三分点加载方式进行，试件跨度为300mm，采用恒位移控制加载，加载速率为
0.10mm.s-1。
挠度测定时将夹式引伸仪置于试件的中性轴来测定试件的挠度，计算机自动记录数据，并自动绘制荷载-挠度曲线，抗弯韧性
试验测试装置如图1所示。
2 聚烯烃粗合成纤维试验结果与分析
2.1破坏过程及形式
单掺或混掺粗合成纤维后，试件具有很好的抗弯韧性，呈延性破坏，各抗弯韧性指数随着纤维掺量的增加而增大。
当基体强度为C25时，各试件的抗弯强度相差较小。
开裂前，荷载增长较快，荷载-挠度曲线呈直线上升趋势；开裂后，挠度增长速度加快，曲线斜率略有下降；当荷载达到峰值以后，荷载迅速下降，挠度也随之有较大增长，试件中部有明显的裂缝出现，之后裂缝缓慢向上发展，裂缝处纤维被逐渐拔出，纤维起到了很好的连接增韧作用。
然后荷载缓慢下降，但有部分试件荷载保持不变或略有上升，裂缝逐渐变宽，挠度增大直至试件破坏。
当基体强度为C50时，各试件的抗弯强度同样相差较小，抗弯强度比基体强度为Ｃ25时有明显的增大。
3种合成纤维混掺后的试件明显呈延性破坏；单掺钢纤维的试件有较高的峰值荷载，但是开裂后荷载下降较快，然后荷载保持在较低值；粗合成纤维与钢纤维混掺的试件，呈现出良好的延性，粗合成纤维和钢纤维能够发挥各自作用，使试件在出现裂缝后，仍保持较高的荷载，起到了很好的增强增韧作用。
2.2抗弯韧性指数
由表4可以看出：
（1）对于基体强度为C25和C50的合成纤维混凝土试件，随着纤维掺量的增加，抗弯韧性指数明显增加。
直径为0.5mm的纤维，当掺量由6KG.m-3增加到11KG.m-3时，抗弯韧性指数I5比素混凝土提高了2.3-3.7倍，抗弯韧性指数I10比素混凝土提高了4.0-7.8倍，抗弯韧性指数I30比素混凝土提高了9.6-18.5倍。
直径为0.8mm的纤维，当掺量由6KG.m-3增加到11KG.m-3时，抗弯韧性指数I5比素混凝土提高了1.6-2.7倍，I10比素混凝土提高了2.7-4.8倍，I30比素混凝土提高了7.2-11.2倍。
直径为1mm的纤维，当掺量由6KG.m-3增加到11KG.m-3时，抗弯韧性指数I5，I10，I30分别比素混凝土提高了1.5～2.7，4～5.8，8.9～14.7倍。
（2）当基体强度提高时，抗弯韧性指数略有上升。
如单掺直径0.8mm的合成纤维，当基体强度由C25增加到C50时，抗弯韧性指数I30分别由9.1，9.6，12.0增加到9.2，11.8，12.2。
（3）纤维直径对抗弯韧性指数的影响规律不明确，但从总体上看，掺入直径1mm纤维的试件，其抗弯韧性指数比直径为0.5mm或0.8mm纤维的试件小。
为改善韧性，宜选用直径相对较小的纤维。
（4）混掺钢纤维和合成纤维对于改善混凝土裂后行为效果显著，特别对于提高I30效果非常显著。
当基体强度为C35时，3种合成纤维混掺后试件的抗弯韧性指数I5，I10，I30分别比素混凝土提高了3.1，5.3，12.0倍；单掺钢纤维后试件的抗弯韧性指数I5，I10，I30分别比素混凝土提高了3.6，4.9，9.6倍；同时掺入合成纤维和钢纤维后试件的抗弯韧性指数I5，I10，I30分别比素混凝土提高了3.8，5.8，18.1倍。
合成纤维与钢纤维共同作用，使抗弯韧性指数得到有效提高。
（5）剩余强度随纤维掺量的增加而提高，如基体强度为C25、单掺直径1mm纤维的试件，掺量分别为6.8，11KG.m-3时，剩余强度分别为1.15，1.70，2.2mpa。
（6）合成纤维与钢纤维混掺后，对于改善试件剩余强度效果明显。
3种合成纤维混掺后剩余强度为1.54mpa，单掺钢纤维后剩余强度为1.31mpa，合成纤维与钢纤维混掺后的剩余强度达到了3.21mpa，高于上述2种掺法剩余强度之和。
由表5可知，纤维掺量增加对提高抗弯韧性指标效果明显。
当基体强度为C25和C50时，3种合成纤维单掺的试件，抗弯韧性指标Ｔb和韧度因子珋σ随纤维掺量的增加而增加。
混掺3种合成纤维的混凝土试件韧度因子珋σ为1.71Mpa，单掺钢纤维的混凝土试件韧度因子珋σ为1.46Mpa，同时混掺合成纤维和钢纤维的试件韧度因子珋σ达到了3.24Mpa4，远高于其他试件。
可见，这种混掺方式可有效提高混凝土试件的韧性。
2.2.1聚烯烃粗合成纤维新评价方法
上述方法可以评价纤维对混凝土的增韧效果，但也存在不足之处，美国ASTM方法中的抗弯韧性指数对初裂挠度要求较高，但初裂点不易确定且其离散性较大，不同试验者采用的方法也各不相同，要想取得准确的荷载-挠度曲线，对试验机要求较高；日本JSCE方法中峰值荷载容易确定，但不能反映纤维对混凝土开裂后的增韧作用。
由荷载-挠度曲线可知，粗合成纤维混凝土具有良好的延性，峰值荷载后仍可保持较高水平，甚至有上升的趋势，试件挠度为2mm时，纤维对韧性的作用还很明显，挠度大于2mm后，伺服试验机费时且纤维增韧作用下降，为了较好地反映粗合成纤维的增韧效果，剩余强度计算可以将梁挠度为2MM作为结束标准。
建议剩余强度SAR为采用新评价方法与表4相比，单掺合成纤维试件剩余强度SAR变化较小，变化幅度在3％以内，但是单掺钢纤维试件采用新评价方法计算，其剩余强度SAR减小了6.85％，3种合成纤维混掺后剩余强度SAR增加了4.54％。
粗合成纤维可有效提高混凝土试件韧性，峰值荷载后可保持较高的荷载，而单掺钢纤维试件在峰值荷载后，荷载下降较快，延性较差。
采用此评价方法可充分反映合成纤维混凝土具有良好的阻裂能力和变形特性。
结束语
钢筋混凝土结构和构件的各种受力反映和安全性主要取决于混凝土的力学性能。
了解水泥混凝土主要组成材料的性质和其对混凝土的性能的影响，对降低工程成本提高工程质量具有实际意义。
普通混凝土易裂，严重影响结构耐久性，掺入纤维后，可有效改善抗裂性。
参考文献
[1]邓辉.新型纤维增强水泥基复合材料.基层建设.2015.06.
[2]李安.纤维增强水泥与纤维增强混凝土(混凝土技术丛书)北方建筑.2016.10.
[3]刘洋.水泥对混凝土外加剂复配合成的研究.北方建筑.2016.10.
[4]王潇.关于水泥成分对混凝土外加剂复配合成分析.基层建设.2016.12.。