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    188宝金博页面版: 纤维间距理论缺陷分析

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    内容提示： 安徽建筑２０ １１年第２期（ 总１７ ７ 期）纤维间距理论缺陷分析Ｄ ｅ ｆ ｅ ｃ ｔＡ ｎ ａ ｉｙ ｓＬ ｓ ｏ ｆ Ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｙｏ ｆ Ｆ ｉｂ ｅ ｒＳ ｐ ａ ｃ ｉｎ ｇ胡， Ｊ、 庆， 王永生（ 中国地质大学（ 武汉）工程学院， 湖北武汉４ ３０ ０ ７ ４ ）摘要： 混凝土是建筑工程中最重要的材料． 但混凝土的弱点是抗拉强度很低． 因脆性很容易产生裂缝， 对结构来说极为不利。 纤维的使用可以改善其性能。 纤维问距理论阐明了纤维对水泥基材的增强机理． 该理论很好地说明了纤维的存在能够阻止裂纹在基体中的扩散， 从而改变了基体的损伤历程。 但是， 这一理论并不是完美无缺的， 在很多方面都存在缺陷。 最主要的是忽略了复合材料增强机理和纤维与基体问的粘结力对混凝土强度的影响。...

    文档格式：PDF | 页数：2 | 浏览次数：142 | 上传日期：2015-04-02 14:24:45 | 文档星级：
    安徽建筑２０ １１年第２期（ 总１７ ７ 期）纤维间距理论缺陷分析Ｄ ｅ ｆ ｅ ｃ ｔＡ ｎ ａ ｉｙ ｓＬ ｓ ｏ ｆ Ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｙｏ ｆ Ｆ ｉｂ ｅ ｒＳ ｐ ａ ｃ ｉｎ ｇ胡， Ｊ、 庆， 王永生（ 中国地质大学（ 武汉）工程学院， 湖北武汉４ ３０ ０ ７ ４ ）摘要： 混凝土是建筑工程中最重要的材料． 但混凝土的弱点是抗拉强度很低． 因脆性很容易产生裂缝， 对结构来说极为不利。 纤维的使用可以改善其性能。 纤维问距理论阐明了纤维对水泥基材的增强机理． 该理论很好地说明了纤维的存在能够阻止裂纹在基体中的扩散， 从而改变了基体的损伤历程。 但是， 这一理论并不是完美无缺的， 在很多方面都存在缺陷。 最主要的是忽略了复合材料增强机理和纤维与基体问的粘结力对混凝土强度的影响。关键词： 纤维间距理论； 增强机理； 缺陷中图分类号： Ｔ Ｕ ５０ ２文献标识码： Ｂ文章编号： １０ ０ ７ － ７ ３５９ （ ２０ １ １）０ ２－ ０ ０ ７ ３－ ０ ２１概述混凝土的组成材料中的水泥是一种无机粉状水硬性胶凝材料． 水泥经过加水搅拌后成为塑形浆体， 能在空气和水中硬化， 并把砂、 石等材料牢固的胶结在一起， 使混凝土具有较高的抗压强度。 然而水泥抗拉强度低、 抗变形能力差等弱点。 纤维混凝土是当代迅速发展的新型复合材料， 建筑Ｔ 程纤维在混凝土中的作用主要是阻裂、 增韧、 增强。纤维与水泥基体复合的主要目的在于克服后者的弱点。 纤维混凝土的最大特点就在于韧性的显著改善。 向混凝土中加入纤维后， 当任何一条微裂缝发生、 并且可能向任意方向发展时，该裂缝将在平均间距内遇到横档在它前方的一根纤维。 由于这个纤维的存在， 使微裂缝发展受阻， 形成无害的封闭空腔或是非常细小的孔洞． 从而约束了裂缝的发生和发展。纤维间距理论是在１９ ６３年由Ｊ． Ｐ ． Ｒ ｏ ｍ ｕ ａ ｌｄ ｉ和Ｂ ． Ｂ ａ ｔｓｏ ｎ 提出的。 该理论建立在线弹性断裂力学的基础上， 认为混凝土内部有尺度不同的微裂缝、 孔隙和缺陷， 在施加外力时， 孔、 缝部位产生大的应力集中， 引起裂缝的扩展， 最终导致混凝土破坏。因此。 在脆性基体中掺入钢纤维后， 在复合材料结构形成和受力破坏过程中， 有效地提高了复合材料受力前后阻止裂缝引发与扩展能力， 达到纤维对混凝土增强与增韧的目的。２纤维间距理论简介该理论是Ｒ ｏ ｍ ｕ ａ ｌｄ ｉ与Ｂ ａ ｔｓｏ ｎ 于１９ ６ ３年一１９ ６ ４ 年提出， 根据线弹性断裂力学基本原理【１】 提出的。 按照断裂力学的观点，在混凝土内部原来就有尺度不同的微裂缝、 孔隙和缺陷， 在外力作用下引起裂缝的扩展。 一种材料的抗拉强度主要取决于其内部存在的缺陷（ 微裂纹、 空洞等）。 而水泥基材中不可避免地会有缺陷存在。 在没有纤维的情况下， 由于脆性材料抵抗断裂的能力是极其微弱的。 混凝土在外力作用下易出现裂缝， 并贯穿整个材料。 在混凝土中加入一定数量的纤维后， 由于纤维的断裂应变大大高于水泥的开裂应变， 纤维能完好的跨接在缝口，抑制裂缝增长。纤维间距理论的提出： 根据弹性断裂力学基本原理， 对顺收稿日期： ２０ １１－ ０ ２－ ２３作者简介： 胡小庆（ １９８９一）， 女， 湖北孝感人． 中国地质大学（ 武汉）工程学院在读学士， 专业： 土木工程。向连续纤维增强混凝土， 假定纤维沿拉力方向以棋盘状分布于基体中， 当复合材料实际应力强度因子Ｋ Ｔ 大于或等于临界应力强度因子Ｋ ． 。 时， 材料发生破坏。 根据这一理论， Ｒ ｏ ｍ ｕ ａ ｌｄ ｉ等提出纤维间距ｓ对混凝土抗拉强度有显著影响等观点。 若设２ａ ＝ ｓ、 ／。 则纤维混凝土抗拉强度名计算公式为：红且： 垡堕Ｋ ： ｊＬ’ Ｙ 诟Ｙ 、 ／Ｓ 、 ／ｓ式中： Ｋ ， ， —钢纤维混凝土临界应力强度因子Ｙ 一与裂缝形状有关的常数Ｋ ?与Ｋ 。 Ｙ 有关的常数劈一定向长纤维平均间距Ｒ ｏ ｍ ｕ Ｍ ｄ ｉ对定向钢纤维混凝土试件进行了弯拉与劈拉实验， 进一步提出钢纤维混凝土的强度只由纤维平均间距控制的观点。 然而大量的实验表明。 理论计算值与实验结果相差较大，说明该理论自身仍存在一定的缺陷。３缺陷分析纤维间距理论很好地说明了纤维的存在能够阻止裂纹在基体中的扩散， 从而改变了基体的损伤历程。 纤维间距理论表明， 纤维的存在改变了基体的性能。 基体改变了原有的“一裂即断” 的特性． 具有一定韧性。 纤维间距理论为研究纤维混凝土提供很好的依据。 但理论分析与实验结果均表明， 钢纤维混凝土的强度不是只由纤维平均间距控制。 经过总结， 该理论在以下一些方面存在缺陷。３． １忽略了不同纤维材料复合增强的作用的影响众所周知， 在纤维间距一定的条件下， 粗纤维复合材料的性能将优于细纤维。 产生这种差异的原因是纤维间距理论忽略了纤维自身的复合增强作用。 这是该理论的最大不足。 而我们结合复合材料理论中复合材料的力学混合法则【ｌ】 ， 在单向受力纤维顺向均匀分布的条件下， 纤维混凝土的应力为纤维应力乘以其体积率与基体应力乘以体积率之和． 纤维混凝土弹性模量为纤维弹性模量乘以其体积率与基体弹性模量乘以其体积率之和。 即：Ｅ 庐印广卜Ｅ —垆Ｅ ｐ—Ｅ ｍ （ １—ｐｆ）（ １）ｏ ＇ｆ ，＝ ｏ ＇ｐｒｃ－ ｅｒ． ｐ． ，＝ ｏ ＇ｐ＃ － ｏ ＇＝ （ １－ ｐｆ ）Ｅ 、 盯、 Ｐ ——分别为弹性模量、 应力、 体积率。下标ｆ ｃ、 ｆ 、 ｍ 分别表示复合体、 纤维、 基体。施工技术研究与应用匡兰筑＿万方数据

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