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定向钢纤维混凝土制备及力学性能分析(论文).pdf

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建 筑 技 术 开 发 Building Technology Development 建筑材料 Building Materials 第45卷第 10期 2018年5月 定 向 钢 纤 维 混 凝 土 制 备 及 力 学 性 能 分 析 杨 克 家 , 戴 涛 , 黄 斌 (温州 大 学建 筑 与土木 _T--程 学院 ,浙 江温 州 325000) [摘 要]对定向钢纤维混凝土制备方法、纤维分布特征、纤维分布调整以及试件动 /静力学性能进行 了系统阐述。重点对 国外研究人员基于细观纤维拉拔本构模型,构建考虑纤维分布特征的钢纤维活性粉末混凝土本构模型的方法进行 了梳理 ;对国 内研究人员近年提出的以均匀磁场调整钢纤维分布进而制备定向钢纤维混凝土的方法以及定向钢纤维混凝土的力学性能与纤维 分布特征的关系进行 了总结。在此基础上展望了磁场制备定向钢纤维混凝土基于细观力学的本构模型、纤维分布特征的表征方 法以及动 /静力学性能研究的前景。 [关键词 ]定向钢纤维混凝土 ;制备方法 ;本构模型 ;纤维方向效应系数 ;力学性能 [中图分类号 ]Tu248.2 [文献标志码 ]B [文章编号 ]1001—523X (2018)10-0119-Jo4 Annalysis on Preparation and M echanical Properties of Aligned Steel Fiber Reinforced Concrete (ASFR C ) YangKe-jia,DaiTao,HuangBin [Abstract]In this paper,the preparation methods of aligned steel fiber reinforced concrete,fiber orientation characteristics, fiber distribution adjustment,and dynamic/static mechanical properties of ASFRC specimens are systematically expounded.The steel fiber reactive powder concrete constitutive model constructed by foreign researchers based on single fiber pullout constitutive model, which takes into account the fiber orientation characteristics,is hackled.What’S more,preparation method of aligned steel fiber reinforced concrete via uniform magnetic field,which was put forward by the domestic researchers in recent years,and the relationship of ASFRC mechanical properties and fiber distribution characteristics are summarized.0n the basis of the above discussion,the researchers of the constitutive model of ASFRC based on micro.mechanics,the characterization of fiber distribution and dynamic/static mechanical properties are prospected. [Keywords]aligned steel fiber reinforced concrete;preparation method;constitutive model;fiber orientation coefficient; mechanical properties 混凝土因其具有较高的抗压强度、耐久性以及相对钢材 的成本优势,成为最为广泛使用的建筑材料。然而,其相对 低的拉伸强度,较差的能量吸收能力和变形能力制约 了其在 受到以拉力为主的载荷和极端载荷 (例如地震,冲击和爆破) 结构中的应用。为了克服上述缺点,研究人员提 出了采用纤 维对混凝土材料进行性能改善,即纤维增强混凝土 (FRC)。 利用纤维增强混凝土 (FRC)的优势在于拉伸强度和变形能力 的提高以及韧性性能的改善。其基本原理是 FRC中的纤维借 助于从基体到纤维的应力转移,抵抗裂纹扩展。 各种纤维中,钢纤维因其制作便利,弹性模量高,种类 多样以及其与混凝土 良好的粘结而得到广泛应用。迄今为止, 关于钢纤维增强效果的研究,主要考虑钢纤维的几何形状,类 型和体积掺量对抗压、抗拉强度、变形能力和动力性能的影响。 随着研究深入,从宏观、微观角度对钢纤维混凝土中钢纤维 的分布及其对材料力学性能影响的研究也得到开展。 为提高纤维混凝土中纤维增强效率,研究人员提出多种方 法对钢纤维分布进行调整以期获得定向钢纤维混凝土 (Aligned Steel Fiber Reinforced Concrete,ASFRC)。本文主要针对定向 分布钢纤维混凝土,从纤维分布调整方法、调整效果、本构 模型、力学性能以及待研究问题等方面展开叙述。 1 制备方法 1.1 浇筑方式调整钢纤维分布 混凝土未初凝前,表现较高的流动性,因而在构件浇筑 过程中,纤维的分布会随着浇注方式及混凝土的流动而变化, 此时纤维分布主要取决于未初凝混凝土的流动方向。2007年, Ozynrt[1] , St~hlip 等,考虑不同浇筑方式和混凝土流动方向关 收稿日期 :2017-12一l1 作者简介:杨克家 (1980一),男,山西运城人,主要研究方向为纤 维混凝土、建筑结构抗震。 系进行纤维分布评估,并对由此带来试件开裂强度和弯 曲性 能的影响进行了研究。近些年,S.T.Kang,Doo.yeol Yoo 等 人以活性粉末混凝土 (Reactive Powder Concrete,RPC)为基体, 通过不同浇筑方式,调整钢纤维 的分布方向,获得了不同分 布特征的钢纤维 RPC试样,并定量估计钢纤维取 向分布对钢 纤维混凝土的机械性能 (
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