纖維混凝土作為一種高性能混凝土建筑材料,在我國工程建設(shè)領(lǐng)域得到非常廣泛的應(yīng)用。為了適應(yīng)纖維混凝土向高強(qiáng)度、高性能方向的發(fā)展和應(yīng)用趨勢,根據(jù)中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會的要求,我們對鋼纖維與高強(qiáng)砂漿的粘結(jié)性能,鋼纖維高強(qiáng)混凝土的基本力學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)的試驗(yàn)研究深入分析了鋼纖維與基體間的界面粘結(jié)機(jī)理,以及鋼纖維對高強(qiáng)混凝土的增強(qiáng)、增韌作用考慮鋼纖維混凝土的韌性,提出了新的鋼纖維混凝土工業(yè)建筑地面設(shè)計(jì)方法。

                                                      
  通過進(jìn)行鋼纖維與高強(qiáng)度水泥砂漿粘結(jié)拉拔試驗(yàn),聯(lián)系現(xiàn)有文獻(xiàn)的試驗(yàn)資料,系統(tǒng)地研究了種鋼纖維其中有種為異型鋼纖維與種強(qiáng)度等級高強(qiáng)砂漿基體的粘結(jié)性能。分析了基體強(qiáng)度、鋼纖維類型和自身強(qiáng)度對界面極限粘結(jié)強(qiáng)度、纖維破壞形態(tài)的影響,討論了不同類型鋼纖維適用的基體強(qiáng)度范圍。同時(shí)發(fā)現(xiàn),隨著基體砂漿強(qiáng)度的升高,在鋼纖維與基體間界面粘結(jié)剪力的各個(gè)組分中,沿鋼纖維體長分布的粘著力和廣義摩擦力的提高最為顯著。比較了鋼纖維形狀和砂漿基體強(qiáng)度對粘結(jié)滑移曲線特征和粘結(jié)拔出功的影響,當(dāng)纖維出現(xiàn)拔斷現(xiàn)象時(shí),其增韌效果會大大降低。通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸得出了不同類型鋼纖維與高強(qiáng)水泥砂漿基體間極限粘結(jié)強(qiáng)度計(jì)算公式。
  針對原有規(guī)程《鋼纖維混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程》適用強(qiáng)度等級偏低的問題,我們對鋼纖維高強(qiáng)混凝土的抗壓、抗拉、彎曲、抗剪等基本力學(xué)性能進(jìn)行了詳細(xì)的試驗(yàn)研究,分析了鋼纖維形狀和自身強(qiáng)度、基體強(qiáng)度、鋼纖維摻量等因素對鋼纖維高強(qiáng)混凝土基本力學(xué)性能的影響。對基于復(fù)合材料理論的基本強(qiáng)度計(jì)算公式進(jìn)行了回歸,研究了鋼纖維高強(qiáng)混凝土軸拉、彎曲荷載一變形全曲線的特性,提出了統(tǒng)一的鋼纖維混凝土韌性評價(jià)模式。給出了鋼纖維高強(qiáng)混凝土劈拉強(qiáng)度、軸拉強(qiáng)度和彎拉強(qiáng)度的關(guān)系式。通過試驗(yàn)建立了鋼纖維高強(qiáng)混凝土單軸拉伸曲線計(jì)算模型。給出了鋼纖維高強(qiáng)混凝土彎拉初裂強(qiáng)度和彎拉極限強(qiáng)度的關(guān)系公式。并且提出了新的鋼纖維混凝土抗剪強(qiáng)度的計(jì)算公式,公式的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合較好。
  研究發(fā)現(xiàn),在使用鋼纖維來改善混凝土受壓性能時(shí),宜選取大長徑比、自身強(qiáng)度高、小直徑的線狀鋼纖維提高鋼纖維摻量對高強(qiáng)混凝土抗拉強(qiáng)度的改善作用比對普通強(qiáng)度混凝土明顯,而對于軸拉初裂強(qiáng)度的提高與對于普通混凝土的提高基本相同摻量相同時(shí),不同類型的鋼纖維對混凝土初裂彎拉強(qiáng)度的增強(qiáng)效果近似,而對混凝土極限彎拉強(qiáng)度的增強(qiáng)效果有較大差別經(jīng)過對己有計(jì)算評價(jià)方法的比較,選用了鋼纖維高強(qiáng)混凝土彎曲韌性的評價(jià)方法,該方法客觀準(zhǔn)確,計(jì)算和應(yīng)用比較簡單方便,已編入我國《纖維混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》中此外,研究還發(fā)現(xiàn),鋼纖維的截面性質(zhì)對鋼纖維高強(qiáng)混凝土抗剪強(qiáng)度的影響很大。結(jié)合鋼纖維高強(qiáng)混凝土粘結(jié)拔出試驗(yàn),對鋼纖維的粘結(jié)拔出界面機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的分析,并以剪滯理論為基礎(chǔ),將作為三相體增強(qiáng)相、被增強(qiáng)相、界面相進(jìn)行研究,提出了新的異型鋼纖維與高強(qiáng)砂漿基體間的粘結(jié)拉拔模型通過對粘結(jié)界面機(jī)理的分析和基本力學(xué)性能試驗(yàn),以鋼纖維混凝土復(fù)合材料理論為基礎(chǔ),系統(tǒng)的分析了異型鋼纖維對高強(qiáng)混凝土基體的增強(qiáng)、增韌效能,并且給出了新的計(jì)算模型。
  針對國內(nèi)關(guān)于鋼纖維混凝土工業(yè)建筑地面設(shè)計(jì)理論的空白,以的地面板屈服線理論和我國現(xiàn)行《建筑地面設(shè)計(jì)規(guī)范》為基礎(chǔ),參照英國混凝土學(xué)會技術(shù)報(bào)告等相關(guān)規(guī)范和資料,提出了基于韌性分析的鋼纖維工業(yè)建筑地面板的設(shè)計(jì)方法。該方法給出了在各種荷載情況下鋼纖維混凝土地面板板厚計(jì)算公式,充分地考慮了鋼纖維混凝土優(yōu)良的裂后韌性對地面板承載能力的改善作用。