【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 由上表可知混雜纖維混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度比素混凝土略高，%，但從鋼聚丙烯混雜纖維混凝土抗壓試件的破壞形態(tài)來(lái)看，相對(duì)于素混凝土，鋼聚丙烯混雜纖維混凝土試件受壓破壞時(shí)沒(méi)有明顯的碎塊或崩落，只是出現(xiàn)了裂縫和脫皮。說(shuō)明受壓韌性大幅度提高，混凝土脆性破壞轉(zhuǎn)變?yōu)檠有云茐摹? 圖23 立方體抗壓試驗(yàn)圖綜上所述，表明混雜纖維的加入對(duì)混凝土立方體抗壓強(qiáng)度的增強(qiáng)效果不顯著，但可以改善破壞形態(tài)。 彎拉強(qiáng)度試驗(yàn)為了使試驗(yàn)結(jié)果有一定的工程指導(dǎo)意義，本試驗(yàn)配合比保持和現(xiàn)場(chǎng)配合比一致，試件尺寸為100x100x400mm。 試驗(yàn)方法本次試驗(yàn)養(yǎng)護(hù)期為28天，從養(yǎng)護(hù)地點(diǎn)取出試件，擦凈后檢查外觀不得有明顯缺損，在跨中1/3受拉區(qū)內(nèi)不得有直徑大于7mm,深度大于2mm的表面孔洞。將試件成型時(shí)的側(cè)面作為承壓面，試件安放到試驗(yàn)機(jī)上，放穩(wěn)對(duì)中后開(kāi)動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，當(dāng)壓頭與試件接近時(shí)，調(diào)整壓頭和支座使接觸均衡，若接觸不良處應(yīng)予墊平。然后對(duì)試件連續(xù)均勻加荷，本試驗(yàn)混凝土等級(jí)為C50超過(guò)了C30,—。當(dāng)試件臨近破壞變形速度增快時(shí)應(yīng)停止調(diào)整試驗(yàn)機(jī)油門直至破壞記錄最大荷載。分別對(duì)素混凝土和混雜纖維混凝土試件進(jìn)行一組彎拉試驗(yàn)，混凝土的抗折最大荷載見(jiàn)表25和表26。 彎拉強(qiáng)度計(jì)算彎拉強(qiáng)度按下式計(jì)算：， （22）式中： —彎拉強(qiáng)度（MPa） —最大荷載（N）—支座間距(mm)—試件截面寬度（mm）—試件截面高度(mm)由于混凝土離散型比較大，本次試驗(yàn)以5個(gè)試件計(jì)算結(jié)果的算術(shù)平均值作為該組試件的彎拉強(qiáng)度，規(guī)定5個(gè)試件中如有一個(gè)折斷面位于兩個(gè)集中荷載之外（以受拉區(qū)為準(zhǔn)）則該試件的試驗(yàn)結(jié)果無(wú)效?；祀s纖維混凝土抗折強(qiáng)度按另四個(gè)試件的試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算，如有四個(gè)試件的折斷面均位于兩集中荷載之外則該組試件的試驗(yàn)結(jié)果無(wú)效，本試驗(yàn)試件尺寸為100x100x400(mm)。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表25，表26。表 25 素混凝土最大抗折荷載、彎拉強(qiáng)度試件編號(hào) 最大荷載（kN） 彎拉強(qiáng)度(MPa)12345平均值 表 26 混雜纖維混凝土最大荷載、彎拉強(qiáng)度試件編號(hào) 最大荷載（kN） 彎拉強(qiáng)度(MPa)12345平均值 圖23 最大荷載對(duì)比圖 圖24彎拉強(qiáng)度對(duì)比圖由圖23，24和表25，26可知，混雜纖維的加入使混凝土的平均抗折強(qiáng)度提高了7%左右，通過(guò)一些學(xué)者進(jìn)行的試驗(yàn)研究可知，對(duì)纖維混凝土的彎拉強(qiáng)度產(chǎn)生影響的因素很多，其中包括纖維的長(zhǎng)徑比、外觀形狀、以及纖維的摻配率。然而，多次實(shí)驗(yàn)表明[]除了以上分析的因素外，影響纖維混凝土彎拉強(qiáng)度的因素還有許多，主要?dú)w結(jié)為兩大類：其一，基體的性狀包括基體的強(qiáng)度、配合比、外加劑的添加情況等，其二，纖維的性狀包括纖維的抗拉強(qiáng)度、體積摻量、長(zhǎng)徑比等。從宏觀角度來(lái)說(shuō)這些影響因素很復(fù)雜，組合形式不同，其增強(qiáng)效果的差異也很大。從細(xì)觀角度來(lái)看，混凝土開(kāi)裂后鋼纖維橫跨在裂縫兩端能提供一定的拉力抑制裂縫的發(fā)展。而鋼纖維最后是被拉斷還是被從基體中拔出又取決于纖維的抗拉強(qiáng)度、外荷載以及基體與纖維的界面粘結(jié)強(qiáng)度，如果鋼纖維與基體的粘結(jié)強(qiáng)度較小，在荷載的作用下鋼纖維還沒(méi)有達(dá)到其極限抗拉強(qiáng)度就被從基體中拔出。所以，以上討論的宏觀影響因素除了纖維的抗拉強(qiáng)度外都統(tǒng)一為纖維與基體的界面粘結(jié)強(qiáng)度，纖維與混凝土之間的粘結(jié)力主要由以下三部分組成：由于混凝土收縮將纖維握裹而產(chǎn)生的摩擦力、混凝土中的膠凝體與纖維表面產(chǎn)生的化學(xué)膠著力、纖維表面粗糙、凸凹不平與混凝土之間產(chǎn)生的機(jī)械咬合力。由于諸多因素的影響，加上素混凝和混雜纖維混凝土離散性大以及鋼纖維無(wú)規(guī)則的雜亂分布，并且試件數(shù)量多，需要分批次攪拌，每一批混凝土所用的骨料含水量和級(jí)配不會(huì)完全一樣，在攪拌的過(guò)程中會(huì)造成鋼纖維的形狀發(fā)生改變，此外在振動(dòng)臺(tái)上震搗時(shí)也會(huì)影響了鋼纖維的分布情況，這些因素導(dǎo)致混雜纖維混凝土試件靜載強(qiáng)度的變異性比素混凝土大。 疲勞試驗(yàn) 試驗(yàn)依據(jù)本論文試驗(yàn)依據(jù)《纖維混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（CECS38：2004）、《鋼纖維混凝土試驗(yàn)方法》（CECS13：89）、《公路工程水泥及水泥混凝土試驗(yàn)規(guī)程》（302005）及《公路水泥混凝土路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGE402002）等現(xiàn)行法規(guī)規(guī)范進(jìn)行試驗(yàn)研究。彎曲疲勞試驗(yàn)的試件，在標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)28天后進(jìn)行試驗(yàn)。疲勞試驗(yàn)的荷載循環(huán)特征值按現(xiàn)行有關(guān)路面設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定取為，頻率根據(jù)應(yīng)力比的大小來(lái)選擇。 試件分組試件尺寸：100mmx100mmx400mm；試驗(yàn)材料、纖維材料物理力學(xué)特性、試件的制備、混凝土的配合比與彎拉強(qiáng)度試驗(yàn)的試件相同。本次試驗(yàn)的試件分為素混凝土和鋼聚丙烯混雜纖維混凝土兩種類型，每種類型的試件分別在三個(gè)應(yīng)力水平（、）進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，詳細(xì)分組情況見(jiàn)表31 表31 素混凝土分組 應(yīng)力水平試件數(shù)量素混凝土555混雜纖維混凝土565 圖31應(yīng)變片布置圖 圖32電液伺服機(jī)instron 彎曲疲勞試驗(yàn)過(guò)程整個(gè)試驗(yàn)采用英國(guó)Instron公司生產(chǎn)的電液伺服萬(wàn)能疲勞試驗(yàn)機(jī)(Instron Model 1341)，按三分點(diǎn)加荷，試驗(yàn)加載圖如圖33。P/2P/25010050100100P/2P/2圖33試驗(yàn)梁示意圖 靜載試驗(yàn)在做疲勞斷裂試驗(yàn)前用靜載試驗(yàn)確定試件的最大抗折強(qiáng)度，靜載試驗(yàn)加載方式及速率采用數(shù)控方式，加載點(diǎn)位移由試驗(yàn)機(jī)自帶的位移計(jì)測(cè)量，測(cè)量范圍為O～10mm所有數(shù)據(jù)在微機(jī)中顯示保存。靜載試驗(yàn)方法為:向微機(jī)輸入試件加載荷載的單位時(shí)間變化量，測(cè)定荷載－加載點(diǎn)位移曲線。每種試件做36個(gè)試件的靜載試驗(yàn)，記錄下破壞時(shí)的最大荷載及抗折強(qiáng)度。試件斷裂位置必須在試件跨中100mm范圍內(nèi)，否則該試件所得數(shù)據(jù)不予采用。 動(dòng)載試驗(yàn)用砂布清理試件底部跨中100mm試件表面，用丙酮清洗，然后用502將應(yīng)變片貼在小梁底部，根據(jù)平均彎拉荷載和應(yīng)力水平確定、將循環(huán)荷載作用于試件上，在試驗(yàn)過(guò)程中，用應(yīng)變動(dòng)態(tài)采集儀全程采集試件底部動(dòng)應(yīng)變，試件在及下的疲勞壽命由Instron 1341自帶的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自動(dòng)采集并保存于微機(jī)內(nèi)，，每個(gè)應(yīng)力水平下加載36根試件。循環(huán)荷載施加于試件跨中三分點(diǎn)位置。 測(cè)試步驟（1）試驗(yàn)前一天取出試件，晾干表面，擦凈后檢查外觀，不得有明顯缺損，在跨中1/3受拉區(qū)內(nèi)不得有直徑大于7mm、深度大于2mm的表面孔洞，標(biāo)定加載點(diǎn)和支撐點(diǎn)的位置。（2）在試件純彎曲段的受拉區(qū)底面中部平行布置應(yīng)變片(如圖31)，用以監(jiān)測(cè)受拉區(qū)混凝土應(yīng)變的發(fā)展。（3）取試件成型時(shí)的側(cè)面作為承荷面，安放在支座上，檢查支座及壓頭位置，校準(zhǔn)加載點(diǎn)和支撐點(diǎn)的位置，另外還要聯(lián)合伺服試驗(yàn)機(jī)的使用方法進(jìn)行。（4）試件放穩(wěn)對(duì)中后開(kāi)動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，當(dāng)壓頭與試件接近時(shí)，調(diào)整壓頭和支座，使接觸均衡。若壓頭及支座不能前后傾斜，各接觸不良處應(yīng)予墊平。（5）對(duì)試件連續(xù)、均勻加荷。若試件在受拉面跨度三分點(diǎn)以外斷裂，則此試驗(yàn)結(jié)果無(wú)效。（6）在施加循環(huán)荷載前應(yīng)先對(duì)試件進(jìn)行預(yù)加荷載，使儀表工作正常，同時(shí)消除因接觸不良造成的誤差。然后將荷載加到上限荷Pmax，再卸荷，重復(fù)兩次，穩(wěn)定后即可進(jìn)行疲勞試驗(yàn)即按正弦波形式對(duì)試件施加荷載進(jìn)行交變?cè)囼?yàn)。（7）循環(huán)荷載作用下的動(dòng)態(tài)應(yīng)變采用動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀自動(dòng)采集。（8）在循環(huán)荷載作用下試件不能再繼續(xù)承受荷載時(shí)停止試驗(yàn)。 試驗(yàn)結(jié)果及分析 次應(yīng)變是用動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀全程采集，應(yīng)變片的連接如圖34，然后根據(jù)時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系描繪出曲線，如圖35，圖36 圖34 應(yīng)變片連接圖圖3圖36是通過(guò)動(dòng)態(tài)應(yīng)變采集儀測(cè)得的素混凝土和混雜纖維混凝土的曲線。 （a） 素混凝土應(yīng)變—疲勞壽命曲線 （b）素混凝土應(yīng)變—疲勞壽命曲線 （c）素混凝土應(yīng)變—疲勞壽命曲線圖35 素混凝土在各應(yīng)力水平下應(yīng)變—疲勞壽命曲線 （a）混雜纖維混凝土應(yīng)變—疲勞壽命曲線 （b）混雜纖維混凝土應(yīng)變—疲勞壽命曲線 （c）混雜纖維混凝土應(yīng)變—疲勞壽命曲線圖36 混在纖維混凝土在各應(yīng)力水平下應(yīng)變—疲勞壽命曲線分析圖35，圖36可知，在循環(huán)荷載的作用下，素混凝土和混雜纖維混凝土應(yīng)變隨循環(huán)次數(shù)的變化呈三段式發(fā)展，即應(yīng)變快速產(chǎn)生階段，應(yīng)變穩(wěn)定發(fā)展階段和應(yīng)變加速發(fā)展階段。但素纖維混凝土的三段式特點(diǎn)更加明顯，在第二階段素混凝土的斜率明顯大于混雜纖維混凝土，說(shuō)明素混凝土的裂縫發(fā)展快于混雜纖維混凝土。 混雜纖維混凝土彎曲疲勞方程 疲勞的幾個(gè)基本概念（1）疲勞破壞疲勞是指當(dāng)材料和結(jié)構(gòu)受到多次重復(fù)變化的載荷作用后，應(yīng)力值雖然始終沒(méi)有超過(guò)材料的強(qiáng)度極限也可能發(fā)生破壞，這種在循環(huán)載荷重復(fù)作用下材料或結(jié)構(gòu)發(fā)生的破壞現(xiàn)象稱作疲勞破壞。（2） 疲勞強(qiáng)度疲勞強(qiáng)度是指材料或構(gòu)件在交變載荷作用下的強(qiáng)度，是用來(lái)衡量材料或構(gòu)件疲勞性能好壞的指標(biāo)（3）疲勞極限疲勞極限是指在一定循環(huán)特征R下，材料或構(gòu)件可以承受無(wú)限次循環(huán)而不發(fā)生疲勞破壞的最大應(yīng)力Smax，是用來(lái)衡量疲勞強(qiáng)度的指標(biāo)。（4）疲勞壽命疲勞壽命是指發(fā)生疲勞破壞時(shí)的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，或從開(kāi)始受循環(huán)載荷到發(fā)生斷裂所經(jīng)過(guò)的時(shí)間稱為該材料或構(gòu)件的疲勞壽命。疲勞壽命的長(zhǎng)短取決于應(yīng)力水平的高低，施加的應(yīng)力水平越高，則疲勞壽命越短。（5） 應(yīng)力比 R (41)式中，—彎拉荷載平均值；