聚烯烃粗合成纤维混凝土抗弯韧性试验.pdf

第 3 0卷第 1 期 2 0 1 3年 3月 建 筑科 学与 J o u r n a 1 o f Ar c h i t e c t u r e 工程 学报 a n d Ci v i l En g i n e e r i n g Vo 1 ． 3 O NO ． 1 M a r ． 2 O1 3 文章编号 ： 1 6 7 3 — 2 0 4 9 ( 2 0 1 3 ) 0 1 _ 0 0 1 9 - 0 6 聚烯烃粗合成 纤维混凝土抗弯韧性试验 邓 宗才 ， 师亚军 ， 曹 炜 ( 北京工业大学 城市 与工 程防灾减灾省部共建教育部重点实验室 ， 北京 1 0 0 1 2 4 ) 摘要 ： 为了解新型粗合成纤维对改善混凝土抗弯韧性的效果 ， 试验研究了纤维掺量、 基体强度 、 纤维 直径等因素对混凝土抗弯韧性的影响规律。结果表明： 单掺或混掺 不同几何尺寸粗合成纤维后 ， 试 件具有很好的韧性 ， 呈延性破坏； 抗 弯韧性指数随纤维掺量的增加而增大； 基体强度提 高时， 抗 弯韧 性指数略有上升 ； 纤维直径不 同时， 抗弯韧性指数 变化不明显 ； 3种合成纤维与钢纤维混掺后 ， 其抗 弯韧性指标大于单掺钢纤维或 3种合成纤维混掺的试件； 混掺粗合成纤维可有效改善 梁裂后行 为， 即峰值 荷 载后仍 保持 较 高荷 载 ； 而单掺钢 纤维 梁在峰 值 荷 载后 ， 荷 载 下 降较 快 ； 新 的抗 弯韧性 评 价 方法 能够 准确地反 映粗合 成 纤维混 凝 土裂后 阻裂能 力 高、 变形 大 的特 点。 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 中图分 类号 ： T U5 2 8 ． 5 8 文献标 志码 ： A Ex p e r i me n t o n Fl e x u r a l To u g hne s s o f Po l y o l e f i n M a c r o - f i b e r Re i nf o r c e d Co nc r e t e DENG Z o n g — c a i ，S HI Ya — j u n，CAO W e i ( Ke y L a b o r a t o r y o f Ur b a n S e c u r i t y a n d Di s a s t e r En g i n e e r i n g o f M i n i s t r y o f E d u c a t i o n， Be i j i n g Un i v e r s i t y o f Te c h n o l o g y，B e ij i n g 1 0 0 1 2 4，Ch i n a ) Ab s t r a c t ：I n or d e r t o gr i p t he f l e x ur a l t o u ghn e s s i m p a c t o f ne w t y pe s yn t he t i c m a c r o — f i b e r o n r e i n f o r c e d c o n c r e t e ，t h e e f f e c t s o f t h e f i b e r c o n t e n t ，t h e ma t r i x s t r e n g t h o f r e i n f o r c e d c o n c r e t e a nd t he d i a m e t e r o f f i be r on t he f l ex ur a l t ou ghn e s s we r e s t u di e d． Th e r e s u l t s s ho w t ha t t he a dd i t i o n o f s y nt he t i c m a c r o — f i be r c h a ng e s t he f a i l ur e mod e o f r e i nf o r c e d c o nc r e t e f r o m br i t t l e ne s s t o du c t i l i t y ． The f l e xu r a l t ou ghn e s s i n de x i nc r e a s e s wi t h t he f i be r c on t e n t ，i t a l s o i nc r e a s e s wh e n t he ma t r i x s t r e ng t h i nc r e a s e s；a n d i t ha s ’ t e v i d e nt l y c ha ng e d whe n t he d i a me t e r o f f i b e r c h a ng e s ． The f l e xu r a l t o u ghn e s s o f r e i n f o r c e d c on c r e t e wi t h s t e e l f i b e r a nd t hr e e s yn t he t i c ma c r o — f i b e r i s h i g h e r t h a n t h o s e o f s t e e l f i b e r o r t h r e e s y n t h e t i c ma c r o — f i b e r ，a n d s y n t h e t i c ma c r o — f i b e r c a n i nc r e a s e t h e t o ug hn e s s o f r e i nf or c e d c o nc r e t e ． The s y nt h e t i c m a c r o — f i be r r e i nf or c e d c o nc r e t e c a n ha v e a h i gh e r l o a d a f t e r t he p e a k l o a d，but t h e l o a d o f c on c r e t e wi t h s t e e l f i be r d e c r e a s e s qu i c k l y a f t e r t h e pe a k l o a d， t he c ha r a c t e r i s t i c o f r e i nf or c e d c o nc r e t e wi t h s ynt he t i c ma c r o — f i be r c a n be pr o v e d by t he ne w t o u ghn e s s e v a l ua t i o n me t ho d． Ke y wo r d s ：s y n t h e t i c ma c r o — f i b e r ；f l e x u r a l t o u g h n e s s ；r e s i d u a l s t r e n g t h；r e i n f o r c e d c o n c r e t e ； mi x p r o p o r t i o n；f i b e r c o n t e n t 收稿 日期 ： 2 0 1 2 - 1 0 ～ 2 O 基金项 目： 国家 自然科学基金项 目( 5 0 6 7 8 0 1 1 ) 作者简介 ： 邓宗才( 1 9 6 1 - ) ， 男 ， 陕西扶风人 ， 教授 。 博士研 究生导师 ， 工学博 士 ， E - ma i l ： d e n g z c @b j u t ． e d u ． c n 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 建筑科 学与工程学报 2 0 1 3生 0 引 言 普 通混凝 土易 裂 ， 严 重影 响结构 耐久 性 ， 掺 人纤 维后 ， 可有 效改善抗裂性 ] 。粗合成纤 维价格低 廉 ， 施工方便 ， 能有效阻止裂缝扩展 ， 可增强混凝土 变形能力和韧性 ， 提高抗疲劳 、 抗冲击性能等 ] 。 纤维混凝土抗弯韧性指标极为重要_ 5 ] ， 可反映 纤 维对 混凝 土 的增 韧效 果 ， 它是 开发新 纤维 品种 、 确 定 纤 维 品种 及纤 维 掺量 、 检测 和 控 制 混凝 土 质 量 的 重要 指标 。 本文 中笔 者通过 试验研 究 了 3种 不 同直径 和长 度的粗合成纤维增强混凝 土的抗弯韧性 ， 并与素混 凝土 、 单掺钢纤维及钢纤维与合成纤维混掺试件进 行了对比， 探讨 了纤维掺量、 纤维直径 、 基体强度 、 混 掺方 式等 对抗 弯韧性 的影 响规 律 。 l 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 l 。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 ． 9 mm和 5 0 mm， 强度 均为 7 0 0 MP a 。 表 1 粗 合成 纤维 力学性能指标 Ta b． 1 M e c h a ni c a l Pr op e r t y I nde x e s o f M a c r o - f i be r s 直径／ 抗拉强 密度／ 初始模 伸长率／ 长度／ ra m mm 度／ MP a ( gc m 。 ) 量／ GP a 1 ． 0 4 8 4 0 ． 9 1 > 4 ． 2 1 2 5 0 0． 8 5 2 6 0 ． 9 1 > 4 ． 2 1 3 4 5 0． 5 4 5 O 0 ． 9 1 > 4． 2 1 5 4 O 1 ． 2混 凝土 配合 比 普通 混凝 土 C 2 5 ， C 3 5采 用 P ． 03 2 ． 5普 通 硅 酸 盐水泥， 高强混凝土 C 5 0采用 P ． 0 4 2 ． 5普通硅酸盐 水泥 ， 砂 采 用 中砂 ， 石 为 人工 碎 石 ， 水 为 自来 水 。为 了更 好地 研究 混凝 土基体 强度对 纤维 增韧 效果 的影 响 ， 试验考虑 3种混凝土强度 ， 混凝土配合比如表 2 所示 。 表 2混 凝 土 配合 比 Ta b． 2 M i x Pr o p o r t i o ns of Co nc r e t e 各材料用量／ ( k gm ) 混凝土强度等级 水灰比 水泥 砂 石 水 C2 5 3 7 6 6 43 1 1 9 4 1 8 O O ． 4 8 C3 5 4 8 6 6 1 8 1 1 5 0 1 8 O O ． 3 7 C5 O 5 O O 6 1 4 1 1 42 1 8 O O ． 3 6 1 ． 3试 件 制作 试件尺寸为 1 0 0 mm1 0 0 mm4 0 0 mm。 制作 试件时， 先将称好的砂、 水泥、 石依次放入搅拌机 ， 干 拌 2 rai n ， 再将水分 2次或 3次加入， 将纤维分散加 入并搅 拌 3 rai n左 右 ， 混 凝 土搅 拌 好 后倒 入 模 具 内 振捣并抹平 ， 浇注 2 4 h后脱模并在标准养护室养护 2 8 d ， 试验前 3 h从养护室取出晾干， 试件编号及纤 维掺量 见表 3 。 表 3 试 件编号及 纤维掺量 Ta b． 3 Numb e r i n g S pe c i me ns a n d Fi b e r Con t e n t s 粗合成纤维 混凝土强 钢纤维掺量／ 试件编号 直径／ 长度／ 掺量／ 度 等级 ( k g m 。 ) mm ( k g m。 ) C2 5 — 0 ．5 - 6 C2 5 0 ．5 4 0 6 ． 0 O C2 5 - 0 ．5 - 8 C2 5 O ． 5 4 0 8 ． 0 0 C2 5 - 0． 5 1 1 C2 5 0 ． 5 4 0 1 1 ． O O C2 5 — 0 ． 8 — 6 C2 5 0 ． 8 4 5 6 ． 0 O C2 5 - 0 ． 8 8 C2 5 0 ． 8 4 5 8 ． 0 O C2 5 - 0 ． 8 — 1 1 C25 0 ． 8 4 5 1 1 ． 0 O C2 5 一 l 6 C25 1 ． 0 5 O 6 ． 0 O C2 5 — 1 — 8 C25 1 ． 0 5 O 8 ． 0 O C25 1 1 1 C2 5 1 ． 0 5 O 1 1 ． 0 O C5 O 0 ． 5 6 C5 0 0 ． 5 4 0 6 ． 0 O C5 0 — 0 ． 5 — 8 C5 O 0 ． 5 4 O 8 ． O O C5 0 0 ． 5 1 1 C5 O 0 ． 5 4 0 1 1 ． O O C5 0 0 ． 8 6 C5 0 0 ． 8 4 5 6 ． 0 0 C5 O 一 0 ． 8 — 8 C5 0 0 ． 8 4 5 8 ． 0 O C5 O 一 0 ． 8 — 1 1 C5 O 0 ． 8 4 5 1 1 ． 0 O C5 O 1 6 C5 O 1 ． 0 5 O 6 ． 0 O C5 O 一 1 — 8 C5 O 1 ． 0 5 O 8 ． 0 O C5 O 一 1 — 1 1 C5 O 1 ． 0 5 0 1 1 ． 0 0 0 ． 5 4 0 2 ． 7 C3 5 一 H一 8 C3 5 O ． 8 4 5 2． 7 O 1 ． 0 5 O 2． 7 0 ． 5 4 O 2． 7 C3 5 一 HG一 3 3 C3 5 0 ． 8 4 5 2 ． 7 2 5 1 ． 0 5 0 2 ． 7 C3 5 一 G一 2 5 C3 5 0 ． 0 O 0． 0 2 5 1 ． 4试 验方 法 抗弯韧性试验在 I n s t r o n 1 3 4 3伺服系统机上采 用 三分点 加载 方式进 行 ， 试 件跨 度 为 3 0 0 mm， 采 用 恒 位移控 制加 载 ， 加 载速率 为 0 ． 1 0 mm s 。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 自动绘制荷载一 挠 度 曲线 ， 抗 弯 韧性试 验测试 装置 如 图 1 所示 。 2 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 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1期 邓 宗 才 ， 等 ： 聚烯 烃粗 合成 纤 维混凝 土抗 弯韧 性试 验 2 1 图 1 抗弯韧性试验测试装置 Fi g ．1 Te s t i n g Eq ui pme n t o f Fl e xu r a l To ug h ne s s Exp e r i m e n t 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 C 2 5时 ， 各试件 的抗弯强度相差 较小 。开裂前 ， 荷载增长较快， 荷载一 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 C 5 0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 C 2 5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 荷载 一 挠 度 曲线 纤 维 混 凝 土 试 件 典 型 的 荷 载一 挠 度 曲 线 如 图 2 ～9 所 示 。 2 ． 3抗弯 韧性 指数 2 ． 3 ． 1 美 国 AS TM 方 法 按照美国 AS TM 方法求得 的纤 维混凝 土抗 弯 韧性指数 ， ， J 。 。 及剩余强度 s 见表 4 。剩余强 度 S 的表达式 为 S A R -- # ( 1 ) c，凡 ￡士 式 中 ： P。 ． ， P 。 ， P ． 。 ， P 1 _ 2 分 别 为 挠 度 0 ． 5 ， 0 ． 7 5 ， 图 2 试件 C 2 5 — 0 ． 5 - 6荷载一 挠 度曲线 Fi g ． 2 Lo a d- d e fle c t i o n Cu r v e o f S pe c i me n C25 — 0． 5- 6 图 3试件 C 2 5 - 0 ． 5 - 8荷载一 挠 度曲线 Fi g ． 3 Lo a d- d e f l e c t i o n Cu r v e of S pe c i me n C25 。 0． 5 - 8 图 4试件 C 2 5 — 0 ． 8 - 8荷载一 挠度 曲线 Fi g ． 4 Lo a d - de f l e c t i o n Cu r v e o f Sp e c i me n C2 5- 0 ．8 - 8 图 5 试 件 C 2 5 ‘ 1 。 8荷 载 。 挠 度 曲线 Fi g ． 5 Lo a d - d e f l e c t i o n Cu r v e o f Sp e c i me n C2 5- 1 — 8 1 ． 0 ， 1 ． 2 5 mm时的荷载； z ， b ， 分别为试件 的长度、 宽度和高度 。 相对剩余强度 S 的表达式为 sI R一 1 00 ( 2) 』 M 0 式 中： R M o 为 纤维 混凝 土 的弯拉 强度 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 2 建筑科学与工程学报 2 O 1 3年 图 6试件 C 5 0 - 0 ． 8 - 8荷载- 挠度 曲线 Fi g ． 6 Lo a d - d e f l e c t i o n Cur v e o f S pe c i me n C50 — 0． 8 - 8 图 7试件 C 3 5 - H - 8荷载一 挠 度曲线 Fi g ．7 Lo a d- d e f l e c t i o n Cu r v e o f Sp e c i me n C35 - H- 8 图 8试件 C 3 5 - G - 2 5荷载一 挠度 曲线 Fi g ． 8 Lo a d - de f l e c t i o n Cu r v e o f S pe c i me n C3 5- G- 2 5 图 9试件 C 3 5 一 HG - 3 3荷载- 挠度 曲线 Fi g ．9 Loa d- d e f l e c t i on Cur v e o f S pe c i me n C35 一 HG- 33 由表 4可以看出 ： ( 1 ) 对于基体强度为 C 2 5和 C 5 O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 o ．5 mm 的 纤 维 ，当 掺 量 由 6 k g m 增加到 1 1 k g m 时， 抗弯韧性指数 J s比 素 混凝 土提高了2 ． 3 ～3 ． 7 倍 ， 抗弯韧性 指数 。 比 表 4抗弯韧性试验结果 Ta b． 4 Exp e r i me nt Re s u l t s o f Fl e x u r a l To u g hn e s s 抗弯强 初裂韧性／ 试件编号 J 5 I l 0 J 3 0 S A R ／ MP a S I R ／ 度 ／ MP a ( N ram) C2 5 一 O ． 5 — 6 4 ． 2 9 4 1 2 ． 0 6 3 ． 9 6 ． 3 1 3 ． 3 1 ．7 4 4 0 ． 5 6 C2 5 一 O ． 5 — 8 4 ． 3 2 3 7 4 ． 4 0 3 ． 6 5 ． 8 1 5 ． 2 1 ． 8 4 4 2 ． 5 9 C2 5 一 O ． 5 — 1 1 4 ． 2 5 2 1 3 ． 6 3 4 ． 7 8 ． 4 1 9 ． 5 2 ． 1 6 5 0 ． 8 6 C2 5 0 ． 8 — 6 3 ． 7 7 3 4 6 ． 5 4 3 ． 6 3 ． 7 9 ． 1 1 ． 2 2 3 2 ． 2 7 C2 5 - 0 ． 8 — 8 3 ． 7 9 41 4 ． 4 5 3 ． 3 4 ． 8 9 ． 6 1 ． 2 7 3 3 ． 5 1 C2 5 — 0 ． 8 — 1 1 4 ． 4 4 3 0 4 ． 2 9 3 ． 7 5 ． 7 1 2 ． 0 1 ． 7 2 3 8 ． 7 4 C2 5 — 1 — 6 4 ． 1 2 2 6 2 ． 1 7 3 ． 3 6 ． 2 1 1 ． 0 1 ． 1 5 2 7 ． 9 9 C2 5 — 1 — 8 2 ． 8 8 3 5 2 ． 4 3 3 ． 3 5 ． 5 1 3 ． 4 1 ． 7 0 5 8． 9 3 C2 5 — 1 1 1 4 ．1 1 4 1 3 ． 3 5 3 ． 2 5 ． 8 1 5 ． 7 2 ． 2 O 5 3． 5 3 C5 0 — 0 ． 5 - 6 4 ． 7 2 4 29 ． O 3 3 ． 4 5 ． 3 1 0 ． 3 1 ． 2 6 2 6 ． 6 9 C5 0 — 0 ． 5 - 8 4 ． 8 3 2 1 0 ． 8 7 3 ． 8 8． 8 1 4 ． 5 1 ． 7 5 3 6． 1 9 C5 O 一 0 ． 5 — 1 1 4 ．7 0 5 9 1 ． 6 9 3 ． 3 5 ． 0 1 4 ． 7 2 ． 0 6 4 3 ． 8 1 C5 0 — 0 ． 8 — 6 5 ． 41 5 5 3 ． 9 2 2 ． 6 3 ． 7 9 ． 2 0 ． 9 4 1 7 ． 3 8 C5 0 — 0 ． 8 — 8 4 ．7 6 3 0 4 ． 9 2 3 ． 4 5 ． 8 1 1 ． 8 2 ． 1 3 4 4 ． 7 5 C5 O 一 0 ． 8 一 I i 5 ．3 7 4 7 0 ． 9 2 3 ． 5 5 ． 6 1 2 ． 2 2 ． 3 3 4 3 ． 3 9 C5 O 一 卜6 4 ． 3 8 6 4 9 ． 4 7 2． 5 4 ． 4 9 ． 9 1 ． 51 3 4 ． 3 8 C5 O 一 1 — 8 5 ． 0 6 6 61 ． 1 1 3． O 6 ． 8 1 1 ． 5 1 ． 3 2 2 6 ． O 2 C5 O 一 1 — 1 1 3 ． 4 3 2 2 6 ． 9 9 3 ． 7 6 ． 5 1 5 ． 6 1 ． 8 9 5 5 ． 1 O C3 5 一 H一 8 4 ． 2 6 3 0 6 ． 3 2 4． 1 6 ． 3 1 3 ． O 1 ． 5 4 3 6 ． 1 5 C3 5 一 HG一 3 3 4 ． O 8 4 6 8 ． 1 6 4 ． 8 6 ． 8 1 9 ．1 3 ． 2 1 7 8 ． 6 8 C35 一 G一 2 5 4 ． 9 0 4 4 9 ． 1 5 4 ． 6 5 ． 9 1 O ．6 1 ． 3 1 2 6 ． 7 3 素混凝土提高 了 4 ． 0 ～7 ． 8倍 ， 抗弯韧性指数 L 。 比 素混凝土提高了 9 ． 3 ～1 8 ． 5倍 。直径为 0 ． 8 mm的 纤维 ， 当掺量 由 6 k gm 增加到 1 1 k gIT I 时 ， 抗弯韧性指数 I 比素混凝土提高了 1 ． 6 ～2 ． 7倍 ， 。比素混凝土提高 了 2 ． 7 ～4 ． 8倍 ， J 。 。 比素混凝土 提高了 7 ． 2 ～1 1 ． 2倍 。直径为 1 mi T t 的纤维 ， 当掺 量由 6 k g 1 T I 增加到 1 1 k g IT I 时， 抗弯韧性指 数 ， 。 ， J 。 。 分别 比素混凝 土提 高 了 1 ． 5 ～2 ． 7 ， 3 ． 4 ～5 ． 8 ， 8 ． 9 ～1 4 ． 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 ． 8 F il m 的合 成 纤 维 ， 当基 体 强度 由 C 2 5增 加 到 C 5 0时 ， 抗 弯 韧 性 指 数 。 。 分 别 由 9 ． 1 ， 9 ． 6 ， 1 2 ． 0增 加到 9 ． 2 ， 1 1 ． 8 ， 1 2 ． 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 1 IT l m 纤维的试件 ， 其 抗弯韧性指数 比直径为 0 ． 5 mm 或 0 ． 8 IT I E l l 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} 昆凝土裂 后行为 效果显 著 ， 特 别 对 于提 高 J 效 果 非 常 显 著 。 当基体强度为 C 3 5时 ， 3种合成纤维混掺后试件的 抗弯韧性指 数 ， ， 。 ， 分别 比素混凝 土提 高了 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1期 邓宗才， 等 ： 聚烯烃粗合成纤维混凝土抗弯韧性试验 2 3 3 ． 1 ， 5 ． 3 ， 1 2 ． 0倍 ； 单掺钢纤维后试件 的抗弯韧性指 数 J ， J 。 ， 。 分别 比素混凝土提高 了 3 ． 6 ， 4 ． 9 ， 9 ． 6 倍 ； 同时掺人合成纤维 和钢纤维后试件的抗弯韧性 指数 ， J 。 ， 分别 比素混凝 土提高 了 3 ． 8 ， 5 ． 8 ， 1 8 ． 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 C 2 5 、 单掺直径 1 mm纤维的试件 ， 掺量分别 为 6 ， 8 ， l 1 k g m 时， 剩余强度分别为 1 ． 1 5 ， 1 ． 7 O ， 2． 2 0 M Pa。 ( 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} 昆掺后剩余强度为 1 ． 5 4 MP a ， 单掺钢纤维后剩余强度为 1 ． 3 1 MP a ， 合 成纤维 与钢纤 维 混掺 后 的剩余 强 度达 到 了 3 ． 2 1 MP a ， 高于上述 2种掺法剩余强度之和。 2 ． 3 ． 2 日本 J S CE方法 按 照 日本 J S C E方 法求 得 的纤 维 混凝 土 抗 弯韧 性 指标 和韧 度 因子 试 验 结 果 见 表 5 ， 其 中 ， T 为抗 弯韧性指标 ， 为韧度因子。 表 5 抗 弯韧 性指标 和韧度因子 Ta b ．5 Fl e xu r al Tou g h ne s s I nd e x e s a nd To u g hn e s s Ge ne s 试件编号 T b ／ ( N mm) a ／ MP a C2 5 — 0． 5 — 6 1 2 5 7 7 ． 9 3 1 ． 8 9 C2 5 一 O． 5 — 8 1 3 31 2 ． O 2 2 ． 0 0 C2 5 一 O ． 5 — 1l 2 O 8 9 O ． 2 2 3 ． 1 3 C2 5 一 O． 8 — 6 9 4 6 3 ． 9 4 1 ． 4 2 C2 5 一 O ． 8 — 8 9 6 6 4 ． 8 3 1 ． 4 5 C2 5 — 0 ． 8 ～ 1 1 1 2 1 3 5 ． 1 7 1 ． 8 2 C2 5 — 1 — 6 8 7 9 5 ． 4 0 1 ． 3 2 C2 5 — 1 — 8 1 1 7 8 1 ． 6 5 1 ． 7 7 C2 5 一 l 一 1 1 1 5 2 5 3 ． 0 8 2 ． 2 8 C5 0 — 0 ． 5 — 6 1 0 2 5 7 ． 2 6 1 ． 5 4 C5 O — O ． 5 - 8 1 2 9 6 7 ． 8 3 1 ． 9 5 C5 O O ． 5 — 1 1 1 5 4 2 2． 7 8 2 ． 3 1 C5 O — O ． 8 — 6 8 7 81 ． 1 2 1 ． 3 2 C5 0 一 O ． 8 — 8 1 4 9 9 2 ． 9 8 2 ． 2 5 C5 O — O ． 8 — 1 1 1 6 2 8 5 ． 9 7 2 ． 4 4 C5 O 一 1 — 6 1 0 9 5 8 ． 8 1 1 ． 6 4 C5 O 一 1 — 8 1 2 1 3 6 ． 0 9 1 ． 8 2 C5 O 一 1 — 1 1 1 3 1 7 1 ． 6 7 1 ．9 8 C3 5 一 H一 8 l 1 4 1 6 ． 2 7 1 ．7 1 C3 5 一 HG一 3 3 21 6 0 3 ． 1 1 3 ． 2 4 C3 5 一 G一 2 5 9 8 3 9 ． 6 0 1 ． 4 6 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 C 2 5和 C 5 0时 ， 3种合 成纤维单掺的试件 ， 抗弯韧性指标 T 和韧度因子 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 为 1 ． 7 1 MP a ， 单掺钢纤维的混凝土试件韧度 因子 为 1 ． 4 6 MP a ， 同时混掺合成纤维和钢纤维的试件韧度 因子 达到了 3 ． 2 4 MP a ， 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 ． 3 ． 3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 AS TM 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 的荷载一 挠度 曲线 ， 对试验机要求较高 ； 日本 J S C E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。由荷载一 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 2 mm 时， 纤维对韧性的作用还很明显 ， 挠度大 于 2 mm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 2 t ri m作为结束标准。建议剩 余强度 s R 为 c— Z P0 5 + P1 ．o+ P1．5+ P2．o ， ——一 式中： P， P 。 ． 。 分别为挠度为 1 ． 5 ， 2 ． 0 mm时的荷载。 采用新评价方法[ 9 计算得到的剩余强度见表 6 。 与表 4相 比， 单掺合成纤维试 件剩余 强度 S 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 s 减小 了 6 ． 8 5 ， 3种合成纤维混掺后剩余 强度 S 增 加 了 4 ． 5 4 。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 。 3 结语 ( 1 ) 掺入粗合成纤维后 ， 试件具有很好的弯曲韧 性 ， 呈延 性破 坏 。 ( 2 ) 当基体强度为 C 2 5 ， C 5 0时， 单掺粗合成纤 维试件的抗弯韧性指数随纤维掺量增加而增加 。 ( 3 ) 当基体强度提高时 ， 单掺粗合成纤维试件 的 抗弯韧性指数略有上升 ； 当纤维直径变化时 ， 抗弯韧 性指数变化不明显 。 ( 4 ) 3 种合成 纤维混掺 后 ， 试件 的剩余 强度为 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 4 建筑科学与工程学报 2 0 1 3血 表 6 Ta b． 6 采用新评价方法计算的剩余强度 Re s i d u al S t r e ng t h Ca l c u l a t e d b y Ne w Ev al u a t i o n M e t h o d 试件编号 S A R ／ MP a S I R ／ C2 5 一 O ． 5 — 6 1 ． 7 3 4 0 ． 2 7 C2 5 一 O ． 5 — 8 1 ． 8 6 4 3 ． 0 1 C2 5 O ． 5 — 1 1 2 ．1 9 5 1 ． 5 3 C2 5 — 0 ． 8 ～ 6 1 ． 2 2 3 2 ． 2 7 C2 5 一 O ． 8 ～ 8 1 ． 31 3 4 ． 6 0 C2 5 O ． 8 — 1 1 1 ．6 4 3 7 ． 0 4 C2 5 — 1 — 6 1 ．1 6 2 8 ． 1 6 C2 5 1 — 8 1 ． 7 0 5 8 ． 9 3 C2 5 — 1 — 1 1 2 ． 2 8 5 5 ． 3 7 C5 0 0 ． 5 ～ 6 1 ．2 9 2 7 ． 3 O C5 0 — 0 ． 5 - 8 1 ． 6 8 3 4 ． 7 8 C5 0 — 0 ．5 — 1 1 2 ．1 1 4 4 ． 9 4 C5 O 0 ． 8 ～ 6 0 ．9 7 1 7 ． 9 3 C5 O 一 0 ． 8 ～ 8 2 ．1 1 4 4 ． 4 2 C5 O 0 ． 8 — 1 1 2 ． 3 6 4 3 ． 8 9 C5 0 1 6 1 ． 4 7 3 3 ． 5 8 C5 O 一 1 — 8 1 ． 2 9 2 5 ． 4 9 C5 0 — 1 - 1 1 1 ．8 7 5 4 ． 3 8 C3 5 一 H一 8 1 ． 6 1 3 7 ． 7 9 C3 5 HG一 3 3 3 ． 2 2 7 8 ． 9 2 C35 一 G一 2 5 1 ． 2 2 2 4 ． 9 O 1- 3 ] E 4 3 E s ] [ 6 ] [ 7 ] 1 ． 5 4 MP a ， 单 掺 钢纤 维 试 件 的 剩余 强 度 为 1 ． 3 1 MP a ， 3种合成纤维与钢纤维混掺后， 试件 的剩余强 度达到了 3 ． 2 1 MP a ， 高于 3种合成纤维混掺试件与 单掺钢纤维试件的剩余强度 之和