早強(qiáng)混凝土的動壓強(qiáng)度和吸能性能受其齡期和纖維摻量共同影響。由于混凝土內(nèi)部水泥水化反應(yīng)在前期較為劇烈,后期較為緩慢,因此混凝土動壓強(qiáng)度在前期增長較大,后期較小。研究表明,玄武巖纖維混凝土的最佳纖維體積摻量約為0.1%,其主要原因是當(dāng)纖維摻量較大時(shí),纖維在混凝土內(nèi)部不能很好地分散,易產(chǎn)生纖維聚集成團(tuán)現(xiàn)象,從而導(dǎo)致混凝土內(nèi)部薄弱區(qū)增多,各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)下降。結(jié)果表明,隨著纖維摻量的增加,早強(qiáng)混凝土的動態(tài)抗壓強(qiáng)度及吸能性能持續(xù)增大,如圖 9所示,纖維摻量為 0.3%時(shí),其動態(tài)力學(xué)性能最好,其原因可能是在試件制備過程中,采用了邊攪拌邊摻入纖維的分散機(jī)制,保證纖維在混凝土內(nèi)部能夠均勻分布。

    根據(jù)復(fù)合增強(qiáng)原理,均勻分散在混凝土基體內(nèi)部的玄武巖纖維構(gòu)成三維空間網(wǎng)格骨架結(jié)構(gòu),混凝土開裂前,與混凝土基體共同承擔(dān)外部荷載作用,可在一定程度上減緩和阻礙試件內(nèi)部裂縫的萌生和發(fā)展。其次,當(dāng)混凝土開裂后,開裂部分混凝土不再承受荷載,但仍可通過其與纖維之間較強(qiáng)的粘結(jié)作用將荷載傳遞至玄武巖纖維,玄武巖纖維的抗拉強(qiáng)度可達(dá)4150~4800 MPa,能夠繼續(xù)承受部分荷載,同樣對混凝土受荷開裂具有較大的阻礙作用,間接增強(qiáng)混凝土的抗壓強(qiáng)度。

    決定混凝土材料吸能性能的因素主要有兩方面:一是混凝土自身強(qiáng)度的大小,由于纖維的摻入,增強(qiáng)了混凝土的抗壓強(qiáng)度,且在保證纖維分散均勻的前提下,摻量越多,強(qiáng)度提升得越大,因此,本試驗(yàn)中隨著纖維摻量的增加,混凝土的吸能能力越強(qiáng);二是混凝土的內(nèi)部可變形空間,內(nèi)部空間越大,變形能力越強(qiáng),纖維的摻入不僅起到了“橋接”的作用,有時(shí)還會在混凝土內(nèi)部貫穿孔洞,在混凝土受荷時(shí)增加孔洞擴(kuò)大的難度,即提高混凝土的內(nèi)部變形能力,同樣提升混凝土的吸能能力。可以看出,早強(qiáng)混凝土復(fù)摻玄武巖纖維確實(shí)是一種提升早強(qiáng)混凝土性能的有效手段。

結(jié)論：

(1)早強(qiáng)混凝土的抗壓強(qiáng)度以及吸能性能均體現(xiàn)出明顯的應(yīng)變率效應(yīng),隨著應(yīng)變率的增大,混凝土的比能量吸收具有更大的率敏感性。不同應(yīng)變率下,由慣性效應(yīng)產(chǎn)生的附加應(yīng)力均在0.22 MPa左右,與動壓強(qiáng)度增幅相比處于較低水平,可以推斷,纖維早強(qiáng)混凝土的應(yīng)變率效應(yīng)反映了材料的本質(zhì)屬性。

(2)養(yǎng)護(hù)齡期很大程度上影響了混凝土的性能,養(yǎng)護(hù)齡期短,混凝土的抗壓強(qiáng)度低,但具有較為明顯的應(yīng)變率效應(yīng),隨著齡期的增加,混凝土的抗壓強(qiáng)度逐漸增大,但混凝土的應(yīng)變率效應(yīng)卻呈下降趨勢。不同養(yǎng)護(hù)齡期的混凝土性能在摻入纖維后的提升基本相同。

(3)混凝土的應(yīng)變率效應(yīng)受到養(yǎng)護(hù)齡期的較大影響,在對比分析CEB以及各國學(xué)者提出的DIF計(jì)算公式基礎(chǔ)上,我們提出了基于齡期增長的DIF計(jì)算模型,能夠較好地對不同養(yǎng)護(hù)齡期混凝土的DIF進(jìn)行預(yù)測分析。

(4)玄武巖纖維的摻入,減緩和阻礙了試件內(nèi)部裂縫的萌生和發(fā)展,提高了混凝土的抗力及變形吸能能力,其對混凝土的改善效果在不同齡期及不同沖擊荷載下均表現(xiàn)明顯,且改善效果隨纖維摻量增加而增強(qiáng)。

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