有关钢纤维在混凝土中的分布及其弯曲性能的实验

  众所周知，在当前现代化建筑工程施工过程中，混凝土作为不可或缺的一员，已经得到广泛的应用。混凝土具有众多优点，如具有比较高的抗压强度、原材料比较容易获得和具体施工比较简单等。然而由于普通混凝土脆性比较高，在实际的工程应用中，会出现微裂缝的扩展，极大的影响工程质量。

  纤维混凝土与普通混凝土相比，可以明显提高普通混凝土的抗拉强度，改善混凝土的韧性，并且可以阻止混凝土基体内部微裂缝的扩展，延缓混凝土宏观裂缝的出现和扩大。因此纤维混凝土目前是普通混凝土最好的升级产品。在各类纤维混凝土中，使用最广泛，最被人能所接受的是钢纤维混凝土。

  本次实验采用的标准分别是德国工业标准(DIN)和国际材料与结构联合会推荐标准(RILEM TC162-TDF)，对于钢纤维混凝土的韧性，国际上一般采用钢纤维混凝土的抗弯性能来衡量其韧性。我们采用同一品质的钢纤维，分别从纤维掺量、基体强度、破坏截面纤维根数和钢纤维在梁截面上的分布等角度分析其对混凝土的弯拉强度和弯曲韧性的影响。通过分析十几种不同的钢纤维在混凝土中的分布情况，提出了单位体积纤维根数和单位面积纤维根数之前的数学关系表达式，并且统计并分析单位体积钢纤维根数和钢纤维间距的关系。利用分层法得出单位体积纤维根数与等效抗弯强度的关系;根据弯曲荷载-挠度曲线,利用反分析方法求得了简化的受拉本构模型及应力-裂缝口扩展位移(σ-ω)关系。

  通过分析本次实验结果，得到如下结论：

  1、钢纤维混凝土梁的能量吸收值和等效抗弯强度与钢纤维惨量成正相关。

  2、钢纤维混凝土开裂后的性能与钢纤维掺量和破坏界面的钢纤维分布有关，由于存在钢纤维掺量低而钢纤维混凝土韧性较高的试验梁，因此，相比之下破坏界面的钢纤维分布对钢纤维混凝土开裂后性能的影响比钢纤维掺量更为重要。

  3、通过对试验数据的回归分析，得到了单位体积钢纤维根数与单位面积钢纤维根数的数学关系，由此可以预测不同纤维掺量时钢纤维混凝土中破坏界面的钢纤维根数。

  4、由以上结论，可以根据单位体积的钢纤维根据来预测钢纤维混凝土中的钢纤维间距和其等效抗弯强度。