钢纤维混凝土力学性能优化与裂纹扩展特性试验研究

作     者：蒋京泰 李地元 汪小东 余一松 王勇兵 方旭刚 JIANG Jingtai;LI Diyuan;WANG Xiaodong;YU Yisong;WANG Yongbing;FANG Xugang

作者机构：中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 长沙有色冶金设计研究院有限公司湖南长沙410019 云南驰宏锌锗股份有限公司云南曲靖655011 

基　　金：国家自然科学基金项目(No.52074349) 校企合作项目:超深井高地压复杂环境下开采关键技术研究 

出 版 物：《实验力学》 (Journal of Experimental Mechanics)

年 卷 期：2023年第38卷第4期

页      码：455-466页

摘      要：为探究复掺钢纤维下混凝土力学性能和裂纹扩展特性,利用云南会泽某深部矿山现场所取的砂、石、水泥等材料制成不同钢纤维掺量的混凝土试样,通过四点弯曲、劈裂拉伸和单轴压缩等试验获取试样抗折、抗拉和抗压强度,并借助数字图像相关技术(DIC)分析试样破坏和表面应变演化特征,优选出钢纤维混凝土配方应用于矿山竖井衬砌支护。同时对观测图像进行形态学处理,求算裂纹长度与裂纹扩展速度。试验结果表明:相较于对照组,添加钢纤维后混凝土试样的抗拉强度提升了46%~83%、抗折强度提升了24%~39%。钢纤维混凝土配方中,三掺钢纤维配方(40kg/m^(3)长纤维,5kg/m^(3)中长纤维,10kg/m^(3)短纤维)对混凝土抗拉、抗折强度提升效果最佳,对残余强度和韧性指数的提升幅度最大。随着钢纤维尺寸种类的增加,试样位移-荷载峰后曲线斜率逐渐降低,同时混凝土试样内部固结后形成金属网结构的孔隙度降低,混凝土试样表面剥落量和裂纹衍生数量不断减少,到达峰值荷载时试样最大主应变降低。随着钢纤维种类增加,混凝土表面裂纹扩展平均速度减缓,相对起裂应力(起裂应力与峰值应力比值)逐渐降低,三掺钢纤维混凝土试样相对起裂应力最低(71%峰值荷载),平均裂纹扩展速度最慢(7.38mm/s)。

主 题 词：钢纤维混凝土 抗折强度 数字图像相关 裂纹扩展 

学科分类：08[工学] 081304[081304] 0805[工学-能源动力学] 080502[080502] 0813[工学-化工与制药类] 

核心收录：

D　O　I：10.7520/1001-4888-22-212

馆 藏 号：203123602...