纖維增強(qiáng)混凝土按纖維力學(xué)性能可分為高彈性模量纖維混凝土和低彈性模量纖維混凝土。高彈性模量纖維混凝土在未產(chǎn)生裂紋之前,因纖維彈性模量較高,根據(jù)“混合定律”,復(fù)合材料的彈性模量隨纖維摻量增加而增加,開裂后主要是纖維受力。低彈性模量纖維混凝土一般易發(fā)生較大的蠕變,在裂縫形成發(fā)展階段,纖維承受大部分應(yīng)力,在持續(xù)的高應(yīng)力作用一定時間后,復(fù)合材料會產(chǎn)生顯著的變形。目前,高彈性模量纖維混凝土和低彈性模量纖維混凝土中比較典型的和應(yīng)用廣泛的分別是鋼纖維混凝土和聚丙烯纖維混凝土,我們的研究就是圍繞這兩種纖維混凝土展開的。
  纖維增強(qiáng)混凝土材料之所以能夠得到廣泛的應(yīng)用,就是因為它具有比普通混凝土更好的韌性,即荷載作用致破壞過程中具有更優(yōu)異的能量吸收能力。材料的韌性指標(biāo)通常用一定尺寸構(gòu)件抗彎試驗的荷載-變形曲線下面積或應(yīng)力一應(yīng)變曲線下面積所表示。迄今為止,公開發(fā)表的測試韌性的標(biāo)準(zhǔn)有ASTMC1018一94b,JCIS4F一83,JSCES4F一84,ACICommittee544以及BANTHIA提出的裂后強(qiáng)度法。目前,對纖維混凝土材料韌性指標(biāo)的研究多集中于靜載情況下,關(guān)于動載下材料韌性的研究還相當(dāng)少。本文以sHpB(SplitHopkinsonerPssuerBar)試驗所得應(yīng)力一應(yīng)變曲線所圍面積作為韌性指標(biāo),對素混凝土、鋼纖維混凝土以及五種含量的聚丙烯纖維混凝土在沖擊荷載下增韌特性進(jìn)行了對比分析研究,其結(jié)果對纖維混凝土結(jié)構(gòu)在高速沖擊以及爆炸條件下動力響應(yīng)等間題的研究具有一定意義。

  對于短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,纖維與基體彈性模量的比值對其力學(xué)性能有非常大的影響。中國科學(xué)院力學(xué)研究所唐春安等〔7’曾利用材料破壞過程分析程序MFPAZD對不同彈性模量纖維的增強(qiáng)復(fù)合材料靜力破壞過程進(jìn)行數(shù)值模擬,得到的荷載一加載步曲線如圖1所示(模型I為基材,模型11的纖維與基體彈性模量和強(qiáng)度比為3,模型111的纖維與基體彈性模量和強(qiáng)度比為6)。由該圖可以看出纖維彈性模量的提高可以明顯增加復(fù)合材料的破壞強(qiáng)度,材料延性也有一定的提高,彈性模量較低的纖維使復(fù)合材料強(qiáng)度略有減小,但其延性得到了大大的增加。由此可見,高彈性模量纖維混凝土的韌性提高是由于材料強(qiáng)度和延性兩方面的增強(qiáng)所引起的,而低彈性模量纖維混凝土主要通過提高材料延性來增加其材料韌性。

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