纤维混凝土断裂性能研究进展综述

纤维由于具有优良的断裂韧性因而可被掺入到混凝土中弥补其韧性低的缺点,近年来许多科研人员对纤维混凝土的断裂性能进行了研究,通过对近五年来纤维混凝土断裂性能方面的研究成果进行归纳总结,为进一步促进纤维混凝土的大量应用提供参考.     

聚丙烯纤维再生混凝土断裂性能研究

将再生混凝土应用于外挂墙板等对强度要求不高的装配式构件中,是实现再生混凝土工程应用的有效途径。采用不同引气剂掺量（0、5%、10%）和不同聚丙烯纤维掺量（0、1.2 kg/m3）的再生混凝土进行试验,研究了引气剂掺量和聚丙烯纤维掺量对于再生混凝土自重、抗压强度、劈拉强度、抗折强度以及断裂性能的影响。试验结果表明：掺入引气剂可以减轻混凝土的自重,但是对再生混凝土的强度和断裂性能有不利的影响。聚丙烯纤维的加入能够降低引气剂掺入对混凝土强度以及断裂性能的不利影响。     

混杂纤维混凝土断裂性能试验研究

本文通过15个尺寸为100mm×100mm×400mm的混杂纤维混凝士带缺口试件的断裂试验,探讨了钢纤维与聚丙烯粗纤维的混杂效应及其对混凝土裂缝亚临界扩展量、裂口尖端位移临界值、断裂韧度和断裂能的影响.试验结果表明,加入纤维可显著改善混凝土的断裂性能.     

混杂纤维高强混凝土断裂性能试验研究

采用楔劈拉伸试验方法,对14组共42个混杂纤维(钢纤维-聚丙烯纤维)高强混凝土试件进行楔劈拉伸试验,研究混杂纤维高强混凝土的断裂性能。研究结果表明:在钢纤维体积率为1.5%、聚丙烯纤维掺量为0.6kg/m3时,混杂纤维高强混凝土表现出较好的断裂韧性,但随着聚丙烯纤维掺量的增大,其增韧效果变化不大;当聚丙烯纤维掺量为0.9kg/m3时,混杂纤维高强混凝土断裂韧度、断裂能、裂缝嘴张开位移及其增益比均随钢纤维体积率的增加表现出良好的增加趋势;钢纤维在高强混凝土断裂性能的改善方面起着主导作用,随着钢纤维体积率的增加,聚丙烯纤维的增韧作用逐渐减弱;钢纤维类型对混杂纤维高强混凝土的断裂性能具有不同程度的影响。     

钢-PVA混杂纤维高强再生骨料混凝土断裂性能

为提高再生骨料混凝土的断裂性能,通过三点弯曲梁断裂试验,研究钢纤维、钢-PVA混杂纤维对高强再生骨料混凝土(RAC)断裂性能的影响。结果表明:未掺纤维的高强RAC脆性较大,断裂性能差,而钢纤维、钢-PVA混杂纤维对高强RAC的断裂破坏延缓作用明显;钢纤维与PVA纤维混杂后的高强RAC比单掺钢纤维时,其荷载-变形曲线更为饱满且下降段更为平缓;单掺钢纤维时高强RAC的失稳韧度及断裂能显著提升,但起裂韧度基本没有提高,而钢纤维与PVA纤维混杂后RAC各项断裂参数均有明显改善,对其起裂韧度的提升效果较好,在体积掺量为0.2%的PVA纤维与体积掺量为1.0%的钢纤维混杂时混杂效应较优,对高强RAC各项断裂性能的改善效果最为理想。     

高强混凝土和钢纤维高强混凝土断裂性能试验研究

通过对C80高强混凝土（HBC）和钢纤维高强混凝土（SFHSC）试件断裂性能的测试，分析两类混凝土断裂性能特性，并通过多指标与普通混凝土比较，总结HSC和SFHSC的断裂性能。     

浅析钢纤维混凝土断裂性能

使用INSTRON万能试验机测试普通混凝土和钢纤维混凝土的断裂全过程，以确定钢纤维混凝土的断裂参数，对更好地认识和研究钢纤维混凝土有很大的意义。     

冻融循环作用后玄武岩纤维混凝土的断裂性能

在带切口梁的三点弯曲试验中,采用数字图像相关(DIC)技术观测玄武岩纤维混凝土(BFRC)试件的全场变形,基于DIC技术的水平应变云图和水平位移云图确定试件的起裂荷载和裂缝开口位移,并研究冻融循环次数和玄武岩纤维掺量对BFRC试件断裂能、延性指数和等效断裂韧度的影响.结果表明:玄武岩纤维的掺入能够提高BFRC试件在冻融条件下的断裂能,但提高程度不如冻融损伤带来的下降程度大;BFRC试件的延性指数随玄武岩纤维掺量的增加呈现先增大后减小的趋势,而随冻融循环次数的增加呈现上升趋势;冻融损伤主要降低了BFRC试件在微变形阶段和小变形阶段的等效断裂韧度,在中变形阶段的降低程度有限,在大变形阶段降低程度已不显著,而玄武岩纤维的增韧作用在混凝土变形的各个阶段都比较显著,且增韧程度为微变形阶段最小,小变形阶段较低,中变形阶段较高,大变形阶段最高.     

剑麻纤维对再生骨料混凝土断裂性能的影响

为改善再生骨料混凝土（RAC）的断裂性能,在RAC中掺入剑麻纤维,并基于三点弯曲梁试验,研究了再生粗骨料（RCA）和剑麻纤维对RAC断裂性能的影响.结果表明：与普通混凝土相比,100% RCA取代率且未掺剑麻纤维时,混凝土的起裂韧度、失稳韧度和断裂能分别降低20.36%、17.36%和20.66%;当剑麻纤维长度为10 mm、体积分数为0.2%时,其对RAC的起裂韧度改善效果最佳,且较未掺剑麻纤维RAC的起裂韧度提高37.81%;就失稳韧度和断裂能而言,剑麻纤维的最佳体积分数为0.3%;剑麻纤维的掺入可有效提升RAC的断裂性能.     

混杂纤维活性粉末混凝土的断裂性能

通过三点弯曲断裂试验,研究了钢纤维、钢纤维-粗聚烯烃纤维、钢纤维-聚乙烯醇纤维以及钢纤维-粗聚烯烃纤维-聚乙烯醇纤维对活性粉末混凝土(RPC)断裂韧性的改善效果.结果表明:与单掺钢纤维的RPC试件相比,钢纤维与粗聚烯烃或聚乙烯醇纤维混掺增强RPC试件的预制裂缝尖端出现数条细小的微裂缝,其荷载-挠度曲线和荷载-裂缝口张开位移(CMOD)曲线均表现出明显的"二次硬化"现象;当钢纤维体积分数为1.5%,聚乙烯醇或粗聚烯烃纤维掺量为9kg/m3时的混杂纤维RPC试件与单掺钢纤维RPC试件相比,其峰值荷载分别提高了54.4%和85.4%,断裂能分别提高了138.4%和88.5%,断裂韧度分别提高了111.9%和50.8%;当钢纤维体积分数为1.0%,粗聚烯烃纤维和聚乙烯醇纤维掺量均为3.0kg/m3或4.5kg/m3时,钢纤维、粗聚烯烃和聚乙烯醇纤维混掺表现出良好的混杂效应;钢纤维体积分数为1.0%~1.5%,合成纤维总掺量为9kg/m3时,对RPC断裂性能的改善效果最理想.     

纤维增强混凝土的动态性能研究

本文综述了纤维增强混凝土动态冲击韧性的基本概念和计算方法,国际小测定冲击韧性的各种试验方法,对不同的试验结果进行了探讨,对试件尺寸,试验方法以及提高试验测试精度等提出了初步建议,为进一步开展纤维增强混凝土复合材料动态性能的研究提供了方便,具有一定的参考价值。     

钢-聚丙烯混杂纤维高强混凝土断裂性能的混杂效应

通过钢-聚丙烯混杂纤维高强混凝土试件的楔劈拉伸断裂试验,研究了混杂纤维高强混凝土断裂参数的纤维混杂效应.结果表明,钢纤维在混杂纤维高强混凝土断裂性能的改善方面起着主导作用,聚丙烯纤维对高强混凝土断裂性能的改善具有局限性;混杂纤维高强混凝土的断裂韧度及断裂能,在钢纤维体积率为1.5%时,钢纤维与聚丙烯纤维表现出较好的协同混杂效应,尤以断裂能更为显著,而当聚丙烯纤维掺量为0.9 kg/m3时,仅在钢纤维掺量较小时方具有正混杂效应.同时,不同类型的钢纤维与聚丙烯纤维对高强混凝土各断裂参数的混杂效应具有不同的影响.     

掺纤维水工混凝土性能试验研究

研究掺钢纤维和聚丙烯纤维水工混凝土的力学性能及断裂性能.试验结果表明,掺钢纤维可以显著改善混凝土脆性,增强混凝土韧性,增加混凝土防裂、抗裂能力;掺聚丙烯纤维混凝土抗压强度和劈拉强度均有不同程度降低,仅极限拉伸值提高10%左右,对增强混凝土结构抗拉裂缝能力作用不明显,对断裂力学性能影响也不明显.     

碱矿渣混凝土的断裂性能

通过测试碱矿渣(JK)混凝上的断裂能G_F,分析了JK混凝上的断裂过程并提出了用临界断裂能G_F,作为JK混凝上裂缝失稳扩展的判据。     

钢纤维-玻璃纤维橡胶混凝土断裂性能研究

为改善橡胶混凝土的断裂性能,通过三点弯曲断裂试验,研究了钢纤维-玻璃纤维对橡胶混凝土断裂性能的影响变化规律及其增强机理。结果表明：在混凝土中掺入橡胶粉会削弱混凝土的抗折性能,但有利于改善混凝土的韧性与抗变形能力;钢纤维-玻璃纤维组成的混掺纤维对橡胶混凝土断裂性能具有显著作用,当混掺纤维总量为8%,且钢纤维与玻璃纤维的使用比例为3∶1时,混掺纤维橡胶混凝土的抗折强度最高达到7.87 MPa,并具有4 681.60 J/m²的断裂能;基于双K断裂模型分析,混掺纤维能够显著提升橡胶混凝土的断裂韧性,且在混掺纤维总掺量超过6%时最为显著。同时,由于混掺纤维的多尺度协同作用,橡胶混凝土的应力、应变行为得到改善,其抗荷载能力与韧性实现了显著的增强。     

纤维对全轻混凝土的断裂性能影响

断裂性能是评价纤维对混凝土性能影响的重要指标之一。通过三点弯曲梁断裂试验,对以LC30全轻页岩陶粒混凝土为基准,及钢纤维(SF)、玄武岩纤维(BF)和聚丙烯纤维(PPF)的不同组合掺入方式,分别研究了纤维对全轻混凝土的抗压和劈拉强度、初始和失稳断裂韧度、断裂能和延性指数的影响规律。结果表明,SF单掺或双掺时,对抗压和劈拉强度、韧性指数的影响程度区别不大,但后者较其他纤维则具有倍数级区别;对失稳断裂韧度和断裂能影响程度最大的依次是SF+BF、SF+PPF、SF;断裂能依赖于荷载-挠度曲线,延性指数依赖于断裂能,且断裂能与失稳断裂韧度具有显著的线性关系。     

聚丙烯纤维混凝土抗裂性能研究

为了更好地研究聚丙烯纤维混凝土抗裂性能，针对普通混凝土、不同体积掺量的聚丙烯纤维混凝土，进行了断裂能试验研究。     

纤维混凝土抗冲击性能研究

综合国内外各类文献的基础上,总结了纤维混凝土(FRC)的抗冲击性能,尤其是钢纤维、聚丙烯纤维、玄武岩纤维等其中一种或多种混杂加入混凝土后对混凝土抗冲击性能的影响,同时分析了加入混凝土内部的纤维本身尺寸与形状分别对混凝土动态力学性能的影响作用,对后续研究的方向给出了建议。     

水工混凝土断裂疲劳性能试验研究

为提升水工混凝土的耐久性能,降低出现断裂及疲劳损伤的概率,文中采用三点弯曲加载断裂试验及疲劳加载试验,进行水工三级配混凝土的断裂性能及疲劳性能研究。结果表明,距离开口裂缝位置越远,水工混凝土的破坏速度越慢。水工混凝土的起裂荷载和失稳荷载均存在一定的离散性,但波动幅度相对较小,均围绕平均值上下浮动,其平均值分别为51.0、76.3 kN。水工混凝土起裂韧度和失稳断裂韧度存在一定的变异性,但是相对较少,在0.94、2.18 MPa·m^1/2上下波动。整体上,水工混凝土的疲劳寿命数值相差较大,存在较大的离散性。因此,采用传统的统计学方法分析水工混凝土的疲劳寿命存在不合理,需从概率统计角度研究水工混凝土的疲劳特性。     

玄武岩纤维增强混凝土断裂能研究

通过带切口梁的三点弯曲试验,对玄武岩纤维掺量为0、1、3和6kg/m3的混凝土试件进行了荷载-变形测试,根据荷载-位移曲线拟合计算得到混凝土的断裂能。研究表明,随着玄武岩纤维掺量的增加,玄武岩纤维混凝土的断裂能及其增益比均呈现增长趋势,且增长速度是非线性的。