【正文】 上的劈裂抗拉強(qiáng)度和變形性能。試驗(yàn)表明鋼纖維類型是影響高強(qiáng)混凝土劈拉強(qiáng)度的重要因素。鋼纖維外形和長(zhǎng)徑比的改變，影響鋼纖維與高強(qiáng)混凝上粘結(jié)性能，從而影響鋼纖維高強(qiáng)混凝上的劈拉強(qiáng)度。劈拉強(qiáng)度尺寸效應(yīng)對(duì)高強(qiáng)混凝上的影響較普通混凝上明顯。隨鋼纖維摻量的增大，初裂荷載、初裂撓度和極限荷載、極限撓度均有相應(yīng)的提高，荷載一位移曲線下所包圍的面積增大。因此，鋼纖維的加入，提高了高強(qiáng)混凝上劈拉破壞的強(qiáng)度，改善了高強(qiáng)混凝上劈拉破壞的變形性能；在相同鋼纖維摻量下，不同類型的鋼纖維對(duì)高強(qiáng)混凝上劈拉破壞的強(qiáng)度和韌性的提高幅度是不同的。 纖維混凝土的抗彎性能 韌性是衡量纖維混凝土工作性能的重要指標(biāo), 也是纖維混凝土較之素混凝土的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)之一。韌性是材料延性和強(qiáng)度的綜合，可定義為材料或結(jié)構(gòu)從荷載開(kāi)始作用到失效為止吸收能量的能力?；炷潦且环N準(zhǔn)脆性材料，隨著強(qiáng)度的提高，其脆性也顯著增大。纖維的加入，改變了高強(qiáng)混凝土的脆性破壞特征而呈現(xiàn)較好的延性，提高了開(kāi)裂后的承載能力，減小了裂縫的間距，降低了裂縫的寬度，顯著提高混凝土的韌性和延性，從而有效地避免了無(wú)征兆的脆性破壞的發(fā)生。對(duì)材料韌性高低的衡量，過(guò)去多使用能量法，即采用應(yīng)力應(yīng)變曲線（或荷載撓度曲線）下包圍的面積表示。纖維混凝土的韌性包括壓縮韌性、彎曲韌性、剪切韌性等，目前廣泛采用彎曲韌性作為衡量纖維混凝土韌性的主要指標(biāo)，因?yàn)槭軓澠茐氖窃趶?、拉、壓三種受力狀態(tài)下，破壞過(guò)程更能綜合反映出纖維的增韌效果。 纖維混凝土彎曲韌性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 許多國(guó)家都設(shè)立了針對(duì)纖維混凝土彎曲韌性的試驗(yàn)方法和評(píng)價(jià)體系，包括：美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)ASTM C1018標(biāo)準(zhǔn)、中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)CECS 13: 89標(biāo)準(zhǔn)、日本土木學(xué)會(huì)JSCE標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)際材料和結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)RILEM標(biāo)準(zhǔn)、歐盟EFNARC標(biāo)準(zhǔn)、德國(guó)纖維混凝土DBV標(biāo)準(zhǔn)等。下面我們重點(diǎn)介紹以下應(yīng)用較為廣泛的彎曲韌性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。 美國(guó)材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（ASTM C1018)ASTM標(biāo)準(zhǔn)要求試驗(yàn)為位移控制，一次加載時(shí)間至少為15min，跨中撓度至少應(yīng)超過(guò)相對(duì)于韌性指標(biāo)撓度的10%，兩點(diǎn)加載，荷載作用點(diǎn)距支座距離為梁跨度的1/3。ASTM標(biāo)準(zhǔn)提出了纖維混凝土彎曲韌性及第一條裂縫出現(xiàn)時(shí)強(qiáng)度的測(cè)量方法，并引入了三個(gè)評(píng)價(jià)韌性的指數(shù)： （1）梁初裂（即第一條裂縫出現(xiàn)時(shí)）的跨中撓度； （2）韌性指數(shù)I； （3）殘余強(qiáng)度指數(shù)R。 梁的加載方式韌性指數(shù)I根據(jù)試件第一條裂縫出現(xiàn)時(shí)的撓度及相對(duì)應(yīng)的能量來(lái)確定。ASTM定義了三個(gè)韌性指數(shù)：、和，和處曲線下的面積與（即第一條裂縫出現(xiàn)時(shí)的撓度）處曲線下的面積之比，即： （） （） （） ASTM韌性指數(shù)計(jì)算示意圖 對(duì)于殘余強(qiáng)度指數(shù)R，ASTM引進(jìn)兩個(gè)系數(shù)和，由下式計(jì)算： （） () 對(duì)理想彈塑性材料來(lái)說(shuō)，R = 100，低于該值則說(shuō)明材料具有相對(duì)較低的塑性性能，一般素混凝土的R值是趨近于0。ASTM標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)是：（1）明確的物理意義，能夠確切地反映出鋼纖維混凝土的工作狀態(tài)，通過(guò)、和表征與理想彈塑性材料的偏離程度；（2）便于在實(shí)際工程中的應(yīng)用，以初裂點(diǎn)撓度的倍數(shù)確定終點(diǎn)撓度，與工程常用的延性比類似，選用，和等位置為特征點(diǎn)與設(shè)計(jì)實(shí)情相近；（3）能夠在一定程度上反映纖維體積率及混凝土基體特性對(duì)鋼纖維混凝土韌性的改善程度；（4）不受試件形狀、尺寸的影響，可用用來(lái)計(jì)算不同試件尺寸和不同性能的鋼纖維混凝土。 但是ASTM標(biāo)準(zhǔn)也存在明顯的不足之處[21]： （1）韌性指數(shù)I和殘余強(qiáng)度指數(shù)R的計(jì)算都依賴于準(zhǔn)確地判定第一條裂縫出現(xiàn)時(shí)的值，而第一條裂縫及其相應(yīng)的變形()的確定存在較大的主觀性。不僅如此，試驗(yàn)加載控制模式對(duì)初裂撓度有明顯的影響，尤其當(dāng)荷載接近峰值荷載時(shí)，荷載撓度曲線顫動(dòng)明顯，從而使初裂點(diǎn)的確定變得十分困難。 （2）ASTM標(biāo)準(zhǔn)只適用于纖維摻量較高的混凝土，因?yàn)檩^高的纖維摻量可以確保梁在開(kāi)裂時(shí)擁有較為穩(wěn)定的荷載撓度曲線，以減少對(duì)I和R的計(jì)算影響；而對(duì)于低摻量的合成纖維混凝土來(lái)說(shuō)，當(dāng)荷載達(dá)到峰值荷載后，裂縫迅速擴(kuò)展，荷載－撓度曲線不穩(wěn)定現(xiàn)象，極大影響了I和R的準(zhǔn)確計(jì)算。 （3）韌性指數(shù)I、殘余強(qiáng)度指數(shù)R與梁的截面形狀、尺寸及跨度等因素有關(guān)。若試件幾何尺寸不同，則I隨跨度及梁高的增大而減?。划?dāng)梁的截面形狀、跨度不變時(shí)，I隨梁寬度的增大而增大。ASTM標(biāo)準(zhǔn)推薦的試件尺寸為100 mm100mm350mm，跨度為300 mm。（4）韌性指數(shù)I是指試件吸收能量的相對(duì)值，是一個(gè)無(wú)量綱的比值，與工程設(shè)計(jì)中常用的強(qiáng)度指標(biāo)或承載力等無(wú)法銜接，從而給具體施工設(shè)計(jì)和質(zhì)量檢測(cè)帶來(lái)不便。 中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)(CECS 13: 89) CECS標(biāo)準(zhǔn)首先確定初裂點(diǎn)A，并將A點(diǎn)的縱坐標(biāo)記為初裂荷載，橫坐標(biāo)記為初裂撓度，面積記為初裂韌度。按照，和或者試驗(yàn)要求的初裂撓度的倍數(shù)確定出D、F、H等點(diǎn)，從而求得、和。與ASTM標(biāo)準(zhǔn)類似，CECS標(biāo)準(zhǔn)定義了三個(gè)韌性指數(shù)：、可按下列公式計(jì)算： CECS13: 89彎曲韌性計(jì)算示意圖 () () () CECS標(biāo)準(zhǔn)在ASTM標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上增加了承載能力變化系數(shù)這一表征承載能力變化的指標(biāo)。最后將所得結(jié)果與理想彈塑性材料的承載能力變化系數(shù)比較，評(píng)定試件的彎曲韌性； ()式中，—，； —與給定撓度對(duì)應(yīng)的一組試件的平均彎曲韌度指數(shù)； —與初裂荷載對(duì)應(yīng)的初裂撓度。與ASTM標(biāo)準(zhǔn)類似，CECS標(biāo)準(zhǔn)也存在確定試件初裂時(shí)刻（即第1條裂縫出現(xiàn)）的困難，因?yàn)榱撼惺芎奢d時(shí)是先產(chǎn)生微裂縫，再發(fā)展延伸成宏觀上的可見(jiàn)裂縫，初裂荷載和初裂撓度的確定存在較大的人為性，勢(shì)必會(huì)對(duì)韌性指數(shù)的準(zhǔn)確計(jì)算帶來(lái)不良影響。 日本土木學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)（Japan JSCE G552） JSCE標(biāo)準(zhǔn)引入有量綱的等效抗彎強(qiáng)度來(lái)衡量纖維混凝土的韌性和能量吸收能力。試驗(yàn)采用三點(diǎn)加載，位移控制。規(guī)定梁的跨中撓度至少應(yīng)達(dá)到跨度的1/150（大約3mm）,從而使能量計(jì)算達(dá)到上限。等效抗彎強(qiáng)度按下式計(jì)算： ()式中，—跨中撓度為時(shí)的荷載撓度曲線下的面積； 、—試件的寬度、高度及跨度。 JSCE計(jì)算示意圖 將等效抗彎強(qiáng)度與初裂彎拉強(qiáng)度的比值，定義為韌度比： ()式中，—纖維混凝土的初裂彎拉強(qiáng)度。 根據(jù)荷載曲線上升段出現(xiàn)明顯拐點(diǎn)時(shí)對(duì)應(yīng)的荷載計(jì)算。與ASTM和CECS標(biāo)準(zhǔn)相比，JSCE標(biāo)準(zhǔn)有其明顯的優(yōu)點(diǎn):（1）避免了對(duì)初裂點(diǎn)（梁出現(xiàn)第一條裂縫）及其撓度的判斷；（2）在ASTM標(biāo)準(zhǔn)中影響I、R取值的荷載—撓度曲線非穩(wěn)定區(qū)域在JSCE標(biāo)準(zhǔn)中并不存在；當(dāng)纖維含量較低時(shí)荷載—撓度曲線失穩(wěn)區(qū)的面積對(duì)整條曲線的影響不大。（3）等效抗彎強(qiáng)度的定義帶有相應(yīng)的安全系數(shù)，在計(jì)算時(shí)考慮了纖維混凝土的一些重要特性但是該標(biāo)準(zhǔn)提供的評(píng)價(jià)方式比較概括，無(wú)法精確地對(duì)比區(qū)分混凝土開(kāi)裂前后彎曲性能的變化。而且跨中跨度（一般為23mm），已經(jīng)明顯超過(guò)正常使用容許撓度。 德國(guó)纖維混凝土DBV標(biāo)準(zhǔn) DBV標(biāo)準(zhǔn)引入等效抗彎強(qiáng)度和變形能的概念來(lái)表述纖維混凝土的韌性及其能量吸收能力，并用和取代ASTM中的和，其中表示纖維混凝土梁所吸收的能量，表示纖維混凝土梁的等效抗彎強(qiáng)度。試件尺寸為150mm150mm700mm，跨度=600mm，加載方式與ASTM標(biāo)準(zhǔn)相同：兩點(diǎn)加載，加載點(diǎn)距支座距離為200mm，試驗(yàn)由位移控制。 DBV標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)加載方式示意圖 纖維混凝土梁所吸收的能量： () 纖維混凝土梁的等效抗彎強(qiáng)度： ()式中，—（kN）； ，—梁的跨度、截面寬度及高度（mm）?？缰袚隙葹闀r(shí)的等效荷載與等效抗彎強(qiáng)度按下式計(jì)算： () ()跨中撓度為時(shí)的等效荷載與等效抗彎強(qiáng)度按下式計(jì)算： () ()式中，—與最大承載力對(duì)應(yīng)的梁的跨中撓度（mm）； —跨中撓度； —跨中撓度； —跨中撓度為時(shí)纖維對(duì)混凝土貢獻(xiàn)的能量吸收值（）； —跨中撓度為時(shí)纖維對(duì)混凝土貢獻(xiàn)的能量吸收值（）； —跨中撓度為時(shí)的等效抗彎強(qiáng)度（MPa）； —跨中撓度為時(shí)的等效抗彎強(qiáng)度（MPa）； ，—梁的跨度、截面寬度及高度（mm）。注：，n=1, 2?！w維混凝土的能量吸收值()，n=1, 2；—混凝土開(kāi)裂前混凝土貢獻(xiàn)的能量吸收值，對(duì)應(yīng)開(kāi)裂荷載點(diǎn)與跨中位移為(+)的連線與荷載位移曲線共同包括的面積（）。 DBV韌性指標(biāo)計(jì)算示意圖與其他標(biāo)準(zhǔn)相比，DBV標(biāo)準(zhǔn)的主要優(yōu)點(diǎn)是：（1）DBV標(biāo)準(zhǔn)有較為實(shí)用的計(jì)算體系，不但給出了纖維混凝土靜力計(jì)算的基礎(chǔ)，還包括了不同齡期的纖維與混凝土的粘結(jié)、耐久性、抗?jié)B性和安全系數(shù)等的計(jì)算方法；（2），避免了確定第一條裂縫的困難。 國(guó)際材料和結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)RILEM標(biāo)準(zhǔn)RILEM標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)梁的荷載—撓度曲線下的面積來(lái)評(píng)價(jià)纖維混凝土開(kāi)口梁的彎曲韌性，用CMOD（跨中裂縫口擴(kuò)展寬度，即Crack Mouth Opening Displacement）與荷載、跨中撓度的關(guān)系研究纖維混凝土的裂縫擴(kuò)展。本試驗(yàn)方法可用于確定：（1）比例極限（LOP：the limit of proportionality），即荷載—撓度曲線（Load—Deflection）或荷載－裂縫口擴(kuò)展寬度（Load—CMOD）曲線上對(duì)應(yīng)點(diǎn)FL的應(yīng)力作為比例極限；（2）等效抗彎強(qiáng)度和，分別對(duì)應(yīng)跨中撓度為和，用以鑒定材料性能；（3）達(dá)到給定撓度或CMOD時(shí)的剩余彎拉強(qiáng)度，用以鑒定材料性能。如果試驗(yàn)的目的是計(jì)算等效抗彎強(qiáng)度，則必須測(cè)量跨中撓度；如果僅是計(jì)算剩余抗彎強(qiáng)度，可在撓度和CMOD之間有選擇的進(jìn)行測(cè)量。標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)試件為尺寸為150 mm150 mm550mm的混凝土梁試件，鋼纖維長(zhǎng)度超過(guò)60mm，骨料最大粒徑超過(guò)32mm的混凝土不能用于制作標(biāo)準(zhǔn)試件。，其中第一部分應(yīng)該是第二部分的兩倍。澆筑時(shí)，一次填料量應(yīng)近似達(dá)到試件高度的90％，然后繼續(xù)加料填滿模具，抹平，同時(shí)進(jìn)行振搗密實(shí)，注意應(yīng)采用外部振搗器振搗密實(shí)。對(duì)于鋼纖維自密實(shí)混凝土，澆筑時(shí)應(yīng)一次性填料、抹平，不需振搗密實(shí)。在混凝土澆筑后的2448小時(shí)之間拆模，然后置于溫度為177。20℃，相對(duì)濕度≥95％的環(huán)境中養(yǎng)護(hù)。 試件澆注和模具填充順序采用濕法開(kāi)口，每根梁由澆筑面翻轉(zhuǎn)90176。，然后在跨中沿梁寬鋸開(kāi)，開(kāi)口后，在相同的養(yǎng)護(hù)條件下繼續(xù)養(yǎng)護(hù)試件至少三天。因開(kāi)口造成的養(yǎng)護(hù)間斷時(shí)間不應(yīng)超過(guò)3小時(shí)，所以試驗(yàn)前應(yīng)留出充足的準(zhǔn)備時(shí)間，包括測(cè)量裝置和傳感器的定位，一般在試件養(yǎng)護(hù)28天時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)。開(kāi)口寬度不超過(guò)5mm，不開(kāi)口深度為125mm177。1mm。，試件各邊尺寸偏差不超過(guò)2mm，試件相對(duì)面的總尺寸之差不應(yīng)超過(guò)3mm。 梁試件的切口位置及深度因?yàn)樵囼?yàn)要求等速位移控制，所以要求使用能夠使試件的撓度或CMOD以恒定速率增加的儀器。為避免F—曲線或F—CMOD曲線出現(xiàn)不穩(wěn)定區(qū)域，試驗(yàn)儀器的剛度必須足夠大，試驗(yàn)過(guò)程中曲線出現(xiàn)不穩(wěn)定區(qū)域的試驗(yàn)必須舍棄。兩個(gè)支座及加載裝置均為直徑30mm177。1mm的鋼制輥軸，三個(gè)輥軸應(yīng)能夠繞其軸線自由轉(zhuǎn)動(dòng)，以避免對(duì)試件產(chǎn)生水平力。 RILEM標(biāo)準(zhǔn)試件三點(diǎn)加載示意圖要求測(cè)量設(shè)備能夠準(zhǔn)確測(cè)量試件的跨中撓度，以及加載設(shè)備和支座的變形在內(nèi)的與試驗(yàn)無(wú)關(guān)的變形。正常情況下位移是通過(guò)測(cè)量試件一邊的變形得出的，而且位移傳感器要求小心安置以使試件轉(zhuǎn)動(dòng)最小化。測(cè)量CMOD的參考點(diǎn)之間的初測(cè)距離不超過(guò)40mm，建議開(kāi)口位移測(cè)量系統(tǒng)沿梁試件的跨中縱軸安裝，以使試件底部和測(cè)量系統(tǒng)軸線之間的距離為5mm或更少。 RILEM標(biāo)準(zhǔn)位移測(cè)量示意圖試驗(yàn)為三點(diǎn)加載，跨長(zhǎng)為500mm。等速位移控制，直到給定的終點(diǎn)撓度，荷載與跨中撓度值連續(xù)記錄下來(lái)。當(dāng)通過(guò)CMOD控制試驗(yàn)時(shí)，加載速率為：在0－，CMOD以50的恒定速率增加，直至試驗(yàn)結(jié)束。在試驗(yàn)開(kāi)始的前兩分鐘內(nèi)，數(shù)據(jù)采集頻率不應(yīng)小于5，之后直至試驗(yàn)結(jié)束，數(shù)據(jù)采集頻率不應(yīng)小于1。同等試驗(yàn)條件下至少應(yīng)測(cè)試六個(gè)試件。RILEM標(biāo)準(zhǔn)的抗彎強(qiáng)度（又叫比例極限）和等效抗彎強(qiáng)度分別通過(guò)下面的三式講行計(jì)算: ()