加载速率对钢纤维与超高性能混凝土黏结性能的影响

作     者：袁明 吴晓娟 颜东煌 刘昀 黄练 YUAN Ming;WU Xiao-juan;YAN Dong-huang;LIU Yun;HUANG Lian

作者机构：长沙理工大学土木工程学院湖南长沙410114 湖南交通职业技术学院路桥工程学院湖南长沙410132 

出 版 物：《长安大学学报（自然科学版）》 (Journal of Chang’an University(Natural Science Edition))

年 卷 期：2022年第42卷第5期

页      面：62-72页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家重点基础研究发展计划(“九七三”计划)项目(2015CB057706) 国家自然科学基金项目(52078054,51878074) 湖南省教育厅科学研究项目(18B140) 湖南省交通科技项目(201932) 湖南省研究生科研创新项目(CX20190650)。 

主　　题：桥梁工程 超高性能混凝土 钢纤维 黏结性能 加载速率 基体强度 

摘      要：为深入了解超高性能混凝土(UHPC)的黏结性能,进一步明确钢纤维与UHPC基体黏结界面在不同加载速率下的破坏方式,以及影响纤维速率敏感性的因素,分析不同加载速率下UHPC基体中嵌入高强度钢纤维的单纤维拉拔性能,以更深入了解UHPC的黏结性能。试验变量为纤维类型(直圆形、端钩形、波纹形)、加载速率(0.5~5 mm/min)和基体强度(77.10、90.50、111.33 MPa),共制作27组试件。在不同加载速率下,对纤维的最大拉应力、拉拔能、等效黏结强度和平均黏结强度等参数进行表征和分析,并在扫描电子显微镜(SEM)下对纤维拔出后的表观形态以及基体隧洞形貌进行观察和探讨。试验结果表明:不同纤维的拉拔性能从大到小依次为直圆形纤维、端钩形纤维、波纹形纤维;在SEM中观察到所有拔出纤维的表面上有不同程度的刮伤,附着微小的基体颗粒,基体隧洞产生了不同程度的微裂纹,端钩形纤维的拔出会造成拔出口附近的基体剥落;纤维的速率敏感性与基体强度有关,随着基体强度增加,直圆形纤维的速率敏感性先减小后增大,最大拔出荷载、拉拔功、等效黏结强度、材料的强度利用率分别提升了42.9%、160.7%、160.8%、21%;端钩形纤维的速率敏感性减小,但最大拔出荷载达到了226.71 MPa,材料的强度利用率高达134%;波纹形纤维的速率敏感性增大,最大断裂荷载增加了8.9%,最大材料强度利用率达到68%;纤维的速率敏感性还与纤维种类有关,其速率敏感性从大到小依次为波纹形纤维、端钩形纤维、直圆形纤维。此外,UHPC基体具有速率敏感性,其速率敏感性与直圆形纤维和端钩形纤维呈正相关,与波纹形纤维呈负相关。该研究可为深入了解钢纤维增强超高性能混凝土的力学性能提供参考。