【正文】 承載力及抗彎剛度，并且不同纖維的混雜使混凝土在提高強度和抗彎剛度的同時，可以有效增加纖維改性混凝土構(gòu)件延性。（c） 混雜纖維的摻入對混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大影響，通過光學(xué)顯微鏡試驗，混雜纖維混凝土的塑性裂縫數(shù)量較少、寬度明顯較小，混凝土內(nèi)部空隙較少，使混凝土內(nèi)部原生缺陷部分地得到減少。層布方式的鋼纖維使得在鋼纖維很低用量的情況下獲得了混凝土性能的大幅改善。層布式鋼纖維聚丙烯腈纖維混凝土的表現(xiàn)明顯不同，其劈拉試驗試件破壞時雖然開裂但仍能保持為整體，抗壓試件裂縫細密， 抗彎拉試件的裂縫有一個由下向上開展、寬度增加的過程，具有很好的延性。層布式鋼纖維聚丙烯腈纖維混凝土試件的破壞形態(tài)與素混凝土有較大的區(qū)別。鋼纖維雖然用量很少，但它分布在彎曲應(yīng)力較大的上下表層，因此使混凝土的抗彎折能力增強。但是由于聚丙烯腈纖維彈性模量較低，當(dāng)混凝土受到荷載時，它的阻裂作用是有限的，這時，具有高彈性的模量的鋼纖維將發(fā)揮突出的增強作用。 光學(xué)顯微鏡試驗 The test of optics electronic microscope當(dāng)混凝土受到荷載作用出現(xiàn)裂縫時，聚丙烯腈纖維的存在又使得裂縫尖端的發(fā)展受到限制，裂縫只能繞過纖維或把纖維拉斷來繼續(xù)發(fā)展，這就需要消耗較大的能量來克服纖維對裂縫發(fā)展的限制作用。聚丙烯腈纖維對混凝土的早期原生裂縫及微觀裂縫的引發(fā)起到的這種約束作用, 使混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)得以改善。聚丙烯腈纖維的存在能夠限制混凝土的塑性開裂。（a）混凝土軸心受壓應(yīng)力應(yīng)變圖（b）混凝土受彎荷載位移曲線 試驗曲線 the curve of test （a）素混凝土 （b）聚丙烯腈纖維混凝土（c）層布式鋼纖維聚丙烯腈纖維混凝土 彎拉破壞形態(tài) The shape of bend and break在混凝土硬化過程中，由于水分的蒸發(fā)和轉(zhuǎn)移，混凝土內(nèi)部的抗拉應(yīng)變能力低于塑性收縮產(chǎn)生的應(yīng)變，因而引起混凝土內(nèi)部塑性裂紋的產(chǎn)生，形成了混凝土的原始內(nèi)部缺陷。從破壞過程來看，素混凝土一旦開裂就迅速脆斷((a))，而兩種纖維混凝土在主裂紋出現(xiàn)后并不立即斷開，隨著承受荷載逐步下降過程還可以繼續(xù)變形，表現(xiàn)出明顯的延性，其中層布式鋼纖維聚丙烯腈纖維混凝土的變形能力很大((b), (c))。而且從破壞形態(tài)來看，素混凝土在破壞時表現(xiàn)為典型的脆斷，一旦出現(xiàn)開裂就迅速斷為兩截，而兩種纖維混凝土則表現(xiàn)出一定的延性，開裂后裂縫有一個開展過程。由此可見，對混凝土的塑性開裂產(chǎn)生約束。 加載裝置 The device of loding 力學(xué)實驗結(jié)果 the experimental results of Mechanics混凝土種類抗壓強度劈拉強度抗彎拉強度抗彎拉彈性模量素混凝土3060聚丙烯腈纖維混凝土3010層布式鋼纖維 3080就抗壓強度而言，從表中結(jié)果可見，由于層布式鋼纖維的加入，彌補了加入合成纖維通常會使混凝土抗壓強度下降的缺點。 Pa配制, 配合比為(kg/m ): 水泥360，石子1300，砂子620，水170， kg(體積分數(shù)0. 1%)，鋼纖維在試件上下表層(各厚2 cm)%。為了對各種纖維混凝土進行力學(xué)性能對比, 上述各項試驗分別對層布式鋼纖維聚丙烯腈纖維混凝土、聚丙烯腈纖維混凝土和素混凝土進行。1)水泥: 華新普通硅酸鹽水泥；2)鋼纖維：武漢東洲鋼纖維有限公司生產(chǎn)的剪切型鋼纖維；3)聚丙烯腈纖維: 深圳市海川現(xiàn)代工程材料有限公司生產(chǎn)的路威 2002 纖維。通過層布式鋼纖維聚丙烯腈纖維混凝土力學(xué)性能試驗研究我們可以得到相應(yīng)結(jié)論。鋼纖維和PVA纖維的協(xié)同作用提高了混凝土的特性，對混凝土阻裂作用明顯，特別是由于混雜纖維的摻入混凝土的抗彎韌性指數(shù)得到很大提高。當(dāng)鋼纖維摻配率為 %，層布LSF波紋形鋼纖維的混凝土梁抗彎韌性指數(shù)為層布浪形圓絲鋼纖維的混凝土梁的 68~87%。%，長徑比為 ，PVA ~，混凝土梁的抗彎韌性指數(shù)、和比素混凝土梁分別提高了 ~、~~。%，長徑比為50~ 時，混凝土梁的抗彎韌性指數(shù)、~、~ ~。PLS混凝土梁韌性指數(shù)相對于PS2混凝土梁降低較多，表明LSF波紋形鋼纖維增韌效果明顯不如浪形圓絲鋼纖維，原因可能是同樣摻量的 LSF 波紋形鋼纖維 與浪形圓絲鋼纖維相比，單根纖維體積較大，層布時撒布的均勻性不如浪形圓絲鋼纖維，且撒布出的鋼纖維層較厚，水泥漿體不能很好地包裹住鋼纖維限制了鋼纖維增強增韌作用的發(fā)揮；另外，在同樣摻量的情況，LSF波紋形鋼纖維根數(shù)較少，比表面積小，能提供的增強增韌作用比浪形圓絲鋼纖維小。層布式鋼纖維混凝土梁中PVA纖維的摻入進一步提高了抗彎韌性指數(shù)，且提高倍數(shù)隨著 PVA 纖維摻量的增大而增大，表明 PVA 纖維與鋼纖維混雜產(chǎn)生了良好的協(xié)同效應(yīng)，顯著改善了混凝土梁的抗彎韌性。表明層布式鋼纖維混凝土梁的韌性比素混凝土梁有顯著提高，且提高幅度隨長徑比的增大而增大。 ASTMC1018 法韌性指數(shù)計算示意圖 The NOMADIK of toughness index with the way of ASTMC1018 計算的韌性指標結(jié)果Table The result of the toughness indicators試件類型美國ASTMC1018 法 CS1S2PS1PS2PLS式中AAAA4分別表示混凝土梁初裂撓度δ之前、δ~3δ、3δ~、~。 各混凝土梁的荷載撓度曲線 The concrete elements of the loading curve在這個試驗中分別采用美國 ASTMC101日本 JSCESF和 Nemkumar 方法計算了各試件的抗彎韌性指標，這里只介紹美國的ASTMC1018方法，從這一方法中我們可以得出混雜纖維混凝土的一些特性。從曲線的上下振蕩情況可以近似了解試件上微裂縫的產(chǎn)生與擴展程度， 進而可以近似反映出鋼纖維和PVA纖維阻裂作用的大小。另外，荷載撓度曲線的下降段出現(xiàn)了上下振蕩的情況。試件澆筑24h后脫模編號，在標準養(yǎng)護室中養(yǎng)28d，試驗前3h從養(yǎng)護室取出并晾干。 纖維摻量 the amount of fabric試件類型PVA纖維摻量/（kg/m）鋼纖維摻配率/%質(zhì)量/（kg/m）長徑比C000S1050S20PS1PS2PLS首先加入全部石子、砂和70%的水?dāng)嚢?5s，然后加全部水泥和PVA纖維攪拌30s，再加余下的水?dāng)嚢?min，最后卸料并人工拌和幾次。PVA 纖維：羅洋科技有限公司提供，所用鋼纖維是由贛州某公司提供的浪形圓絲鋼纖維和 LSF 波紋形鋼纖維， 纖維材性 The propertities of fabric material纖維種類纖維直徑/mm纖維長度/mm密度（kg/cm3）抗拉強度/MPa彈性模量/GPa PVA 纖維15≥1400﹥30浪型圓絲鋼纖維~30~50700~1150200LSF波紋型鋼纖維50≥750200混凝土的配合比為：水172kg/m，水泥400kg/m，細骨料640kg/m，粗骨料1188kg/m，減水劑3kg/m，水泥為P 混雜纖維提高混凝土的抗彎韌性的研究 鋼纖維具有很好的增韌作用，而混摻在鋼纖維混凝土中的PVA纖維可以與鋼纖維產(chǎn)生很好的協(xié)同作用，增韌效果更加明顯，混凝土的抗彎韌性得到較大提高，并且纖維不同的長徑比以及摻配率對混凝土的抗彎韌性有不同的提高，這一結(jié)論從層布式鋼纖維與混摻PVA纖維混凝土梁的抗彎韌性試驗研究中我們可以得到。 70 山東科技大學(xué)工程碩士學(xué)位論文 混雜纖維提高混凝土梁以及組合梁特性的成果分析2 混雜纖維提高混凝土梁以及組合梁特性的成果分析本章介紹了混雜纖維在提高混凝土特性方面的研究分析，混雜纖維由于混雜效應(yīng)提高了混凝土的抗彎拉效應(yīng)、承載力、剛度，并能減緩混凝土裂縫的產(chǎn)生，通過對已有的研究成果的分析，證明了混雜纖維混凝土這些特性。鄧宗才等人研究了不同長徑比、外形的鋼纖維與不同摻量 PVA 纖維對混凝土梁抗彎韌性的影響，用不同的方法計算了抗彎韌性指標并進行了比較。另外，層布式鋼纖維混凝土鋼纖維的幾種撒布方式中經(jīng)濟性最高，增強效果又比較突出的是在混凝土下表層撒布鋼纖維。但層布式鋼纖維混凝土的大部分仍為素混凝土，這部分素混凝土的抗裂性能和韌性較差，成了層布式鋼纖維混凝土構(gòu)件的軟肋。而構(gòu)件的其余部分仍為素混凝土。對于合成纖維混凝土的抗?jié)B和抗凍融性要求，可根據(jù)工程設(shè)計確定，且其抗?jié)B性和抗凍融性指標宜通過試驗確定，其試驗方法應(yīng)符合有關(guān)普通混凝土試驗方法標準規(guī)定。對硬化混凝土有增韌要求的合成纖維混凝土，應(yīng)進行彎曲韌性試驗，試驗方法可參照鋼纖維混凝土試驗方法的有關(guān)規(guī)定進行。它必將在水利工程領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。如果通過合理的設(shè)計，使鋼纖維、碳纖維等高彈模纖維與其它低彈模纖維(如聚丙烯、聚丙烯睛，尼龍等)相混雜，相互取長補短，在不同層次和受荷階段發(fā)揮“正混雜效應(yīng)”來增強混凝土，從復(fù)合材料的觀點及改善性能和經(jīng)濟上考慮都是可行的。目前在低彈模合成纖維混凝土的研究方面，一般將合成纖維當(dāng)作非結(jié)構(gòu)性補強材料。加之出于環(huán)保和文化等原因，當(dāng)然主要還有經(jīng)濟原因，也迫切需要對老舊混凝土結(jié)構(gòu)進行修復(fù)加固，延長建筑的使用壽命。改革開放以來，建筑業(yè)市場較為混亂，造成建筑工程質(zhì)量低劣，工程事故屢有發(fā)生，已引起人們的重視。民用建筑從70年代末以來也大量使用?；炷两Y(jié)構(gòu)在我國的國民經(jīng)濟建設(shè)中也普遍使用。人們預(yù)測，如果沒有根本性的技術(shù)革新和不能充分重視這些問題，幾十年后社會將無法負擔(dān)龐大的基礎(chǔ)設(shè)施的維修和管理費用。同時對于現(xiàn)代化基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和發(fā)展雜記規(guī)模、性能和財政等方面和過去相比有了很大變化，技術(shù)要求越來越高。 研究的背景和意義混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)至今已有150年左右，真正現(xiàn)代工程意義上的混凝土結(jié)構(gòu)從本世紀初出現(xiàn)，至今也只有100年左右。誠然，組合梁的造價比鋼筋混凝土梁要高30%~40%，但是，組合梁帶來的綜合效益如結(jié)構(gòu)高度降低，自重減輕，地震作用減少，豎向構(gòu)件截面尺寸減少，基礎(chǔ)造價降低，延性提高，施工費用降低，施工速度加快等是相當(dāng)可觀的。鋼混凝土組合梁現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用于多層工業(yè)廠房像1988年開始建設(shè)的國家重點建設(shè)項目太原第一熱電廠五期工程，高層建筑像北京國際技術(shù)培訓(xùn)中心，橋梁結(jié)構(gòu)像北京國貿(mào)橋等。鋼—混凝土組合結(jié)構(gòu)越來越廣泛地在工程實踐中被采用。清華大學(xué)、東北大學(xué)等還相繼進行了鋼—高強混凝土組合梁和鋼—輕骨料混凝土組合梁的試驗研究。1995年起，清華大學(xué)等單位對部分剪力連接組合梁進行了試驗研究。20世紀80年代初,鄭州工學(xué)院對2根采用槽鋼剪力連接件的簡支組合梁進行了試驗，證明截面變形近似符合平截面假定，并在相繼試驗中得到了槽鋼剪力連接件的破壞形態(tài)極限承載力計算公式和極限承載力上限值等。1993年由北京市政設(shè)計研究院設(shè)計的北京國貿(mào)橋的三個主跨采用了連續(xù)組合梁結(jié)構(gòu)，這是該結(jié)構(gòu)在國內(nèi)城市立交橋中首次應(yīng)用。黑龍江電力設(shè)計院也曾多次將組合梁應(yīng)用于實際生產(chǎn)。武漢長江大橋上層公路橋的縱梁就采用了組合梁。這個時期可以認為是組合梁進一步深入研究，推廣應(yīng)用,進一步完善規(guī)范的設(shè)計方法的階段。1971年成立了由歐洲國際混凝土協(xié)會(CEB)和歐洲鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(ECSS)共同組成的組合結(jié)構(gòu)委員會，并于1981年發(fā)布了《組合結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》。這個時期可以認為是組合梁的研究起步階段。各國陸續(xù)將組合梁的相關(guān)內(nèi)容加入了規(guī)范。1933年Voellmy提出壓拉實驗的方法。隨后即出現(xiàn)了在鋼梁與覆蓋的混凝土之間加入各類連接件的構(gòu)造方法。1933年,，提出剪力連接件的設(shè)計計算方法。, BridgeCompony進行了2根外包混凝土鋼梁試驗。 鋼混凝土組合梁在國內(nèi)外的研究及其應(yīng)用1. 組合梁在國外的研究狀況1901年Sewell為了提高建筑中柱的剛度,在方形鋼管柱內(nèi)填充了混凝土。 6. 石家莊鐵道學(xué)院材料科學(xué)與工程研究所的華淵、姜稚清以及武漢工業(yè)大學(xué)北京研究生部的王志宏研究了碳纖維、聚丙烯纖維增強混雜纖維混凝土(CPHFRC)材料在疲勞荷載作用下的損傷積累和演化規(guī)律,建立了相應(yīng)的疲勞損傷模型,利用該模型對CP HFRC材料進行了壽命預(yù)測,該模型有較高的精度。試驗按照美國 ASTM C1018 規(guī)范要求，用三分點加載梁進行試驗，梁凈跨為 300 mm。實驗結(jié)果表明:Nemkumar 等定義的韌性指標合理描述了荷載峰值后纖維混凝土能量吸收情況 ,和撓度曲線變化規(guī)律符合完好。、王現(xiàn)衛(wèi)通過與 ASTM C1018 和JSCE SF4 兩種韌性分析方法的比較 ,Nemkumar 等定義了新的纖維混凝土韌性指標。3. 華南理工大學(xué)的郭永昌、黃培彥以及廣東工業(yè)大學(xué)的朱江、劉鋒對采用杜拉纖維和鋼纖維混雜改性的混凝土梁外貼碳纖維布和玻璃纖維布 (CFS／GFS)進行混雜加固抗彎試驗，對構(gòu)件的開裂及發(fā)展情況以及構(gòu)件加固后剛度的變 化進行了對比分析研究．試驗結(jié)果表明，摻入杜拉纖維和鋼纖維，可以延緩混凝土構(gòu)件微小裂縫的出現(xiàn)，控制裂紋擴展，提高混凝土材料的強度，這種混雜纖維混凝土梁在試驗過程中表現(xiàn)出比單一纖維混凝土梁更為優(yōu)良的材料性能．采用不同形式的纖維布加固混凝土梁得到的加固效果有較大的不同，按試驗方案采用 CFS／GFS層間混雜加固纖維混凝土梁是一種有效的加固方法，在保證提高承載力的前提下，既提高了纖維混凝土構(gòu)件的延性，又可降低加固成本?？箯澙嚰捎?50mm150mm550mm 梁式試件 , 彎曲韌