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切口深度比对钢纤维混凝土开裂后行为的影响(下)

切口深度比对钢纤维混凝土开裂后行为的影响(下)


切口深度比对钢纤维混凝土开裂后行为的影响(上)


从实验中获得的接近平均法向应力的特征残余应力的评估要求测试之间的分散度较低。这可以通过增加样本数来实现。这将导致统计不确定性因子kx减小,因此结果的变化将较小。

在表4中,示出了两系列的残余强度的分类。根据模型代码2010(MC-2010)[44,45]的建议,对于分类,分别对五个和六个样本进行了测试,系数kxn = 2.33和2.18。没有分类的(a/d)比是没有达到最小特征残余强度1N /mm2的比。

对于系列1的比率(a/ d)= 0和0.08所获得的结果低而不足,不足以达到最小特征残余应力并能够对其残余行为进行分类。相反,比率(a / d)= 0.16和0.33在它们各自的残余响应中显示出完美的塑性行为和硬化行为。

图10. 每个(a / d)比的特征残余强度:(a)系列1和(b)系列2.png

图10. 每个(a / d)比的特征残余强度:(a)系列1和(b)系列2。


如表4所示,系列2的结果表明,通过增加(a/d)比率,也会在残余阶段提高性能,这可能会导致硬化行为,如表4所示。 (a/ d)= 0.33比率。.png

如表4所示,系列2的结果表明,通过增加(a/d)比率,也会在残余阶段提高性能,这可能会导致硬化行为,如表4所示。 (a/ d)= 0.33比率。

这证明了纤维含量足够高,可以在弯曲下表现出硬化行为[50]。这表明,即使通过增加比率(a /d)减小到达第一裂纹的峰值载荷,通过改善残余阶段的性能,纤维的添加也可以达到甚至超过这种载荷。该行为将不取决于破裂表面上的总纤维量,而是取决于对水泥基体的破裂过程的控制有有效贡献的纤维量。


4.5. 钢纤维混凝土的断裂能

如表5所示,系列1的(a / d)比的增加对断裂能产生不利影响,如用断裂功模型1计算的那样。这表明具有纤维的增强基体无能为力。阻止裂纹扩展;这与系列2中观察到的相反,在系列2中,通过使用大量的纤维(即40 kg / m3),即使(a / d)比增加,断裂能也会增加。这种行为意味着,由于存在大量的纤维,通过整个裂纹面的应力的桥接制,裂纹强度会增加,这会在基体中产生多重裂纹条件。

表5. 用模型1 [ 47 ]计算的用纤维增强的样品(系列1和系列2)的断裂能。

表5. 用模型1 [ 47 ]计算的用纤维增强的样品(系列1和系列2)的断裂能.png


这样,由于钢的提取过程,裂化后阶段获得的断裂能将受到位于水泥基体中的纤维量以及残余阶段中传递应力的能力的影响。纤维由于其钩状端的拉直而产生较高的能量消耗。通过限制裂纹的扩展以及限制裂纹的发生,它们也具有减小裂纹上部应力集中的能力[36,37,51-57]。

如前所述,在比率(a / d)= 0.08和0.33的情况下,考虑到系列2的断裂能的平均增量超过100%,断裂能表示纤维在残余阶段的重要贡献。 ,相对于系列1获得的结果。对于比率(a / d)= 0,相差仅为57%;对于这表明样品中没有缺口将无法使纤维有效发挥作用,从而限制了能量断裂的增加。

11a,b显示了用于斜率裂缝工作模型(模型2)的剩余阶段裂缝能量计算的图表。在这些图中,代表了每组测试样品以及韧带的初始大小(样品顶面和缺口尖端之间的面积)。考虑到断裂功与开裂表面成比例,并且开裂的最终面积等于韧带的初始面积[48]。


图11.用斜率断裂功模型2计算断裂能的曲线拟合:(a)系列1和(b)系列2。.png

图11.用斜率断裂功模型2计算断裂能的曲线拟合:(a)系列1和(b)系列2。


在这些图中,对于缺口从上到下的裂隙梁,认为零能量的必要性。这意味着假定曲线从原点开始。此外,曲线的斜率表示裂纹扩展一个深度单元所消耗的能量。通过将该斜率除以梁的宽度(b),可以得出所需的断裂能。

值得一提的是,通过该模型获得的断裂能结果与第一个模型获得的结果相对接近。这些值在表6中表示,其中GF(1)和GF(2)分别代表从模型1和2计算得到的断裂能。

6.通过研究模型计算的断裂能(GF)[58]。

表6.通过研究模型计算的断裂能(GF)[58]。.png

可以看出,第二个模型与结果的变化有直接关系,因为通过获得高变化系数,因子R2也将增加。这可能导致难以获得复合材料的后裂化阶段行为的代表性结果。


5.结论


本文介绍的结果仅限于具有钢纤维的纤维增强混凝土,并且已描述了体积纤维的百分比。因此,需要使用其他类型的纤维(合成纤维和天然纤维)并具有不同的特性进行实验,以扩大改善混凝土开裂后响应的机会范围。

根据结果,可以得出以下结论:

1. 假设在每个研究系列中获得的载荷值都是封闭的,则比例极限下的载荷不受钢纤维添加的影响。这表明,在此阶段,材料的性能主要取决于水泥基质和剩余的混凝土面积。

2. 荷载和应力在比例极限处表现出与缺口深度比成反比的行为,这种比例的增加将导致混凝土易于失效。

3. 纤维剂量的增加导致法向和特征残余应力的改善。

4. 对于系列2,切口深度比(a / d)的增加会增强法向和特征残余性能。对于比率(a / d)= 0,法向残余应力的增量为61%,而对于比率(a / d)= 0.08、0.16和0.33,增量为157%,129%和86 %, 分别。比值(a / d)= 0.08提供了所有考虑的比值中最佳的特征残留性能。

5. 对于系列1,切口深度为25毫米,等于(a / d)的比值为0.16,是满足国际标准中规定的最小残余应力要求的唯一比率。

6. 对于少量的纤维(在这种情况下为20 kg / m 3)和小的(a / d)比(即a / d <0.16),由于残留强度的最小分类是不可能的,这是由于样本无法达到最小值的事实。

7. (a / d)= 0.33可以得到更大的残余强度分类,这意味着开裂后的性能不取决于混凝土,而是取决于纤维传递应力的能力。试样的裂纹面以及位于分析区域的纤维数量。

8. 通过将纤维体积从20 kg / m 3增加到40 kg / m 3,断裂能增加了约97%(模型1)和约35%(模型2)。这意味着钢纤维有助于改善复合材料的残余性能。

9. 对于系列2,即使(a / d)比也增加,断裂能也会增加。大量纤维的存在使抗裂强度增加,并在基质中产生多重裂化条件。

10. 所使用的数学模型显示出相似的结果,尤其是对于混凝土中钢纤维含量高的情况。

11. 相对于标准中推荐的比率,本研究中获得的结果将为不同比率(a / d)提供实验参考框架,这可以有助于对从实验室测试确定的残余应力进行分析的标准。


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