配筋钢纤维自应力混凝土抗拉性能试验研究

摘要

钢纤维自应力混凝土是一种新型的高性能纤维增强复合材料，将短切钢纤维添加到自应力混凝土中后，通过钢筋、钢纤维对自应力混凝土膨胀变形的约束产生自应力、同时钢纤维对混凝土的阻裂增韧性能以及钢纤维三维乱向分布所形成的多向自应力能够显著提高混凝土构件的开裂荷载和开裂后的延性。钢纤维自应力混凝土充分发挥了钢纤维混凝土和膨胀混凝土各自的优点，能够显著提高混凝土的抗拉性能。
　　钢纤维自应力混凝土优良的工程性能在混凝土压力管道抗裂、桥梁和房屋加固改造上得到良好的应用。但是，近些年来随着国内外钢纤维的生产工艺和规模不断提高，钢纤维的性能较之前亦有很大的改善，因此现在大部分的工程中常用的钢纤维含量已经从最初的80kg/m3以上较高掺量降低为80kg/m3以下的相对较低的掺量，甚至达到20kg/m3。基于这一实际工程现状，为了适应工程的实际情况，尚需填补之前研究的空白。本文重点考察了低掺量下配筋钢纤维自应力混凝土的限制膨胀变形规律和抗拉性能研究，特别是对钢纤维自应力混凝土抗拉应力-应变全曲线的分析中考虑了混凝土初始自应力的消压过程，这样就为结构分析中提供了完整的钢纤维自应力混凝土受拉应力-应变全过程发展规律。论文的主要研究内容如下:
　　(1)测量不同钢纤维掺量（20kg/m3-80kg/m3）和不同配筋率下的24组钢纤维自应力混凝土棱柱体试件随龄期发展的限制膨胀变形规律。
　　(2)结合自应力混凝土膨胀机理讨论了钢纤维掺量、钢筋配筋率对自应力混凝土膨胀变形限制的影响，给出钢纤维自应力混凝土的初始自应力值的计算式。
　　(3)对24组钢纤维自应力混凝土试件进行标准静态拉伸试验，测量得到配筋钢纤维自应力混凝土的荷载变形曲线，并通过计算得到钢纤维自应力混凝土的抗拉应力-应变曲线，结合钢纤维自应力混凝土的初始自应力值，得到考虑初始自应力消压过程的钢纤维自应力混凝土在不同钢纤维掺量和不同配筋率下的抗拉应力-应变全过程曲线。