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鋼纖維作用機(jī)理進(jìn)行分析說明

文章出處:責(zé)任編輯:人氣:-發(fā)表時(shí)間:2015-08-03 20:16【


鋼纖維基體開裂后,試件的拉伸變形主要來自初始裂縫的不斷張開,在斷裂面處SFRC通過纖維繼續(xù)把載荷傳遞給未開裂的部分,這樣,材料的力學(xué)性能就完全取決于纖維與基體界面的結(jié)合強(qiáng)度。隨裂縫不斷張開,纖維橋聯(lián)纖維也不斷被拔出,基體在阻礙纖維拔出的過程中,主要靠纖維-基體界面間的粘結(jié)力(包括粘著與剪摩約束兩種作用)及纖維的異形造成的機(jī)械抗力。HAREX纖維由于是銑削工藝制作的,表面粗糙,而武東纖維的波紋狀體形也相當(dāng)于增大了纖維拔出過程中的摩擦,故在這兩種纖維拔出過程中,摩擦力(包括動摩擦與彈性剪摩約束兩種作用)起主要阻抗作用;而DRAMIX和浙蕭纖維兩種弓形纖維,由于其存在的彎鉤段,在纖維拔出過程中又額外提供了機(jī)械抗力。 


  取單根直線型短纖維(HAREX及武東)分析,假設(shè)斷裂面垂直于拉應(yīng)力方向,纖維沿拉應(yīng)力方向分布,其拔出過程主要包括兩步:首先,隨裂縫不斷地張開,纖維-基體界面首先從基體斷裂面處產(chǎn)生破壞,隨后沿纖維表面向基體內(nèi)部擴(kuò)展,此時(shí)基體通過粘結(jié)破壞段的動摩擦作用與未破壞段的彈性剪摩作用來對纖維的拔出實(shí)施阻力。當(dāng)界面破壞至纖維端點(diǎn)后,纖維與混凝土之間的粘結(jié)已完全失效,纖維進(jìn)入動態(tài)拔出過程,此時(shí)纖維只受到基體給予的動摩擦作用,故在我們觀察到的SFRC試驗(yàn)全曲線后期,載荷與裂縫張開度之間有很好的線性關(guān)系.而對于弓形纖維(DRAMIX及浙蕭),當(dāng)纖維-基體界面粘結(jié)破壞至纖維端點(diǎn)時(shí),由于纖維末端存在異形彎鉤,纖維在繼續(xù)拔出過程中,要克服該彎鉤段拔出所需的機(jī)械抗力,而且該作用力是在拔出后期起主要作用的,所以該類SFRC在破壞后期能夠表現(xiàn)出較大的韌性。 


  從試驗(yàn)結(jié)果來看,試件斷裂面形狀極不規(guī)則,分布有幾十根沿各種方向分布的纖維。纖維-基體界面上除了上述3種作用(動摩、剪摩、機(jī)械抗力)外,由于纖維與裂縫面不正交造成的纖維自身彎曲變形,同樣增加了基體對纖維的機(jī)械阻拔作用[10]。然而從另一個角度上說,纖維對斷裂區(qū)域混凝土的局部作用也因此大大增強(qiáng)了,再加上纖維的交錯分布,使斷裂面附近區(qū)域混凝土材料受力極不均衡,由此而形成的應(yīng)力集中不斷造成骨料和砂漿碎片的剝落損傷現(xiàn)象(對于增韌型纖維尤甚),第二峰值的出現(xiàn)過程很有可能與大顆粒骨料的剝落有關(guān)。這雖然形成了一定的能量消耗,但同時(shí)也造成了斷裂區(qū)域處應(yīng)力、應(yīng)變的釋放,減弱了鋼纖維的增韌效果。一般情況下,該區(qū)域的厚度與所摻纖維長度的半長以及所用骨料的最大粒徑有關(guān)。詳細(xì)、定量的機(jī)理分析,是作者研究工作的后續(xù)。