水泥基体中异型钢纤维静态和动态拔出性能试验研究

作     者：梁伟 

作者单位：天津大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郝洪

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：钢纤维混凝土 端钩型钢纤维 螺旋钢纤维 扭型钢纤维 拔出试验 

摘      要：钢纤维混凝土由于优良的力学特性,在我国工程建设领域有广泛的应用。然而,普通钢纤维与基体间薄弱的界面粘结导致钢纤维的阻裂性能难以完全发挥,目前普遍采用的增强钢纤维与基体之间粘结性能的方法是改变钢纤维的形状,增加钢纤维与基体之间的机械锚固力进而增强钢纤维混凝土的宏观力学性能。本文对端钩型钢纤维和螺旋型钢纤维与水泥基体的静态和动态粘结性能进行了系统的试验研究,深入研究了钢纤维与水泥基体间不同嵌入角度、埋入深度以及拔出速率的拔出行为。通过分析发现两种钢纤维只能有限地增加与基体之间粘结性能,为了更好地发挥钢纤维的阻裂性,本文提出一种扭型钢纤维,通过与另外两种纤维在与水泥基体的静态和动态粘结性能方面作对比,发现扭型钢纤维无论是在增加纤维的极限粘结强度、纤维利用率还是纤维效率方面都有明显的优势。本文主要研究内容和结论如下:（1）对端钩型钢纤维与水泥基体的静态和动态粘结性能进行了系统的试验研究,分析了端钩型钢纤维与水泥基体间不同嵌入角度、埋入深度以及拔出速率对纤维破坏模式及粘结滑移曲线特征的影响。（2）对三种不同尺寸的螺旋型钢纤维与水泥基体的静态和动态粘结性能进行了系统的试验研究,并深入分析嵌入角度、埋入深度及拔出速率对纤维破坏模式及粘结滑移曲线特征的影响。根据试验数据,研究螺旋型钢纤维绕径和螺距对纤维拔出行为的影响,虽然埋深相同,但绕径和螺距较长的钢纤维在拔出过程中会需要更大的拔出荷载。同时发现,绕径较大的纤维在拔出过程中增加相同的荷载需要更大的滑移值,而螺距较大的纤维在拔出过程中增加相同的荷载则需要滑移值会更小。（3）本文针对扭型钢纤维与水泥基体的静态和动态粘结性能进行了系统的试验研究,分析了端钩型钢纤维与水泥基体间不同嵌入角度、埋入深度以及拔出速率对纤维破坏模式及粘结滑移曲线特征的影响。同时,比较三种类型钢纤维在相同的嵌入角度、埋入深度以及拔出速率的滑移曲线。（4）根据纤维拔出试验数据,对三种不同类型的钢纤维在纤维效率及纤维利用率方面对比分析,结果表明扭型钢纤维与基体的粘结性能更具优势。此外,通过单轴拉伸试验,通过比较端钩型钢纤维和扭型钢纤维的极限抗拉强度和纤维拔出功耗进一步证实了扭型钢纤维的优势。