早期钢纤维混凝土与钢筋混凝土平板实验比较中英文对照

早期钢纤维混凝土与钢筋混凝土平板实验研究比较作者丁一宁,,WolfggangKKusterrle奥地利Innnsbrucck大学建材与材料料测量学会1999年5月月2日1999年7月30日发表摘要最近在一些些地下建筑物物中，钢纤维维混凝土取代代钢筋混凝土土已经越来越越普遍，因此此对钢纤维混混凝土和传统统混凝土进行行比较是非常常重要的。假假使钢纤维混混凝土在隧道道中使用，获获得一个牢固固稳定的效果果非常重要,,为了避免爆爆破或钻探对对纤维混凝土土的破坏，在在早期获得强强度指标是非非常重要的。与与实际强度相相比，隧道孔孔避在喷射完完混凝土后就就已经提前满满载，因此大大多数事故发发生在早期，为为了评估板的的抗剪和弯曲曲延性的发展展,符合EFNARRC标准混凝土土实验已经进进行，测量是是在样品的早早期进行，大大约在10小时到48小时。所有有版权归ElsebiierScciencee公司所有。重要词汇：纤维维混凝土；钢钢纤维；钢网网；早期；平平板实验1.介绍众所周知纤维对对混凝土的影影响是在后期期，但是在目目前，纤维混混凝土与其他他纤维混凝土土和钢筋混凝凝土的比较研研究却很少,,尤其是龄期期从2小时到两天天。喷射混凝凝土获得早期期强度是非常常重要的。在在Innsbbruck大大学建材与材材料测试实验验室里,带有纤维混混凝土的喷射射混凝土与传传统混凝土的的早期强度的的初步实验已已经完成，考考虑喷射混凝凝土的回弹，反反映原始喷射射混凝土的级级配曲线被使使用。实验混混凝土的表现现与EFNAARC相符。在平板实验中钢钢筋网的位置置与配筋率是是很重要的。对对这些实验，金金属被放置在在中间，被理理想的放置在在受拉面。在在地下支护中中，网孔或栅栅栏被直接固固定在挖空面面上是平常被被采用的，钢钢筋的最小配配筋率是被用用到的。2.测试钢纤维混凝土平平板的混合设设计如下：隧隧道水泥（普普通的波特兰兰水泥）450kg//m3,合计计（沙子0-8mm）1770kkg/m3,,可塑性1%，水泥含水水率0.45，钢纤维含含量是20，40,和60kg/mm3,并且纤纤维的长度是是30mm，直径0.5mm,,末端带钩的的纵横比是60。根据奥地地利的标准，钢钢筋面积的网网孔比率（CCQS,直径径6mm,距离100mm，μ=0.199%）应满足加加强平板的最最小配筋率。平平板钢筋的质质量是0.7144kg,就象钢钢纤维混凝土土平板的纤维维含量是20kg/mm3.为了研究钢纤维维混凝土的延延展性和能量量吸收性，非非常有名的实实验已经完成成。相同的梁梁的弯曲实验验已经被研究究，由于如下下的原因，板板的实验被认认为能够比梁梁能更好的检检测材料的性性能。梁是一个静态的的系统并且只只遭受纵向的的弯曲。板是一个不确定定的系统并且且遭受两个方方向的弯曲，静静态不确定系系统当达到第第一个最大荷荷载时，允许许压力从新分分配到另一个个方向，板被认为在描绘绘隧洞和采矿矿的壳体结构构是的两个方方向弯曲比梁梁更实际一块600*6600*1000mm的实验板板的四个边被被钢性金属结结构支撑并且且在板的中间间加载，加载载面是100*1100（如图1），中间点点的变形速度度是1.5mm每分钟图1.板的实验加载的变形曲线线（如图2）板的中间间规定挠度是是25mm,从加载载的开始曲线线就是挠度，给给予能量是产产生挠度的原原因。2.结果平板实验材料的的韧性评估标标准是能量吸吸收等级韧性等级能量吸收量（到到25mm))a500b700c1000表12.110hh时的性能挠度(mm)图2图2显示的是不不同纤维的纤纤维混凝土与与在中间设置置钢网的钢筋筋混凝土的在在10小时的性能能比较曲线。正正如先前所提提到的，钢网网的重量与容容量是20kg/mm3的纤维混混凝土中的纤纤维重量相同同，但是钢筋筋混凝土的延延展性和能量量吸收性低于于容量是20kg/mm3的钢纤维维混凝土，在在图2中插入的平平板曲线是典典型的平板实实验，它于梁梁的实验完全全不同，因为为与板相比梁梁只受限与一一个方向,作用于两个个方向的板在在发生第一次次裂纹后表现现出更大的承承载能力。这个实验说明如如下：1．在第一次达达到最大荷载载是，由于在在第二个方向向上的压力重重分配，钢纤纤维混凝土比比同种纤维的的梁表现的更更稳定。2.钢纤维混凝凝土板比配有有同等质量的的钢筋混凝土土板能够吸收收更多的能量量。3.SFRC440的韧性和能能量吸收性与与SFRC600相等或更好好。图3，4，5，6展示的是不不同钢纤维的的钢纤维混凝凝土与钢筋混混凝土在龄期期为18，30和48小时的性能能比较。图32.2期为118小时的性能能与图2相比，钢钢筋混凝土比比SFRC448和SFRC660有更好的抗抗裂纹性能，知知道挠度达到到7mm时，它才才能看到裂纹纹。1.到达极限荷荷载时，钢筋筋混凝土继续续承载的能力力比SFRC440和SFRC600下降的更快快，显示一个个非常不稳定定的区域。2.在这个不稳稳定的区域，SFRC400和SFRC660显示比钢钢筋混凝土更更好的继续承承载能力。3.SFRC660的延性和能能量吸收能力力比SFRC440好。4.在10h的的时候，配有有相同质量钢钢筋的混凝土土板由于有更更坚硬的混凝凝土块，能比比SFRC220和SFRC440吸收更多的的能量。图42.3龄期为330小时的性能图4可以看出如如下：SFRC40的的性能与SFRC660的性能几乎乎相同。SFRC40和和SFRC660的延展性和和能量吸收能能力比SRC好。与在18小时的的性能相似，配配有同种质量量钢筋的混凝凝土板比SFRC220的板能够吸吸收更多的能能量.混凝土在30小小时时比10小时时更加加坚硬，钢筋筋网和混凝土土之间的拈合合物和摩擦力力变的更强，因因此在整个挠挠度区域,混凝土板表表现的比SFRC220更好。图52.448小小时时的性能能如图5，6所示示如下：图6与图4相比，在在延展性和能能量吸收方面面，SFRC440和SFRC660有明显的不不同。SRC的能量吸吸收能力比SFRC440高。在整个挠曲区域域，只有SFRC660的延展性和和能量吸收性性好于SRC。平均值的计算结结果在表2，表2和表1的比较如下下：在龄期30小时时，SFRC220在挠度为15mm获得一个个等级a,在挠度在20-25超过等级b..SFRC40,,SFRC660和SFC在30小时超过等等级c,挠度为25mmm。在不同时期的混混凝土作比较较表明，从10小时到48小时只有延延展性和能量量吸收性SFRC660超过SRC。E(10mm))E(15mm))E(20mm))E(25mm))PLF20100135181.5214235.5PLF20188212299355393.33PLF20300446.67615.67740.67831.67PLF20488415.67594.67725.67827.67PLF40100159218.33255279.33PLF40188276385451.33493PLF40300711.331034.6771269.3331444PLF40488530.33783.67953.331067PLF60100145.67201.67236258.33PLF60188401545.67632.33686PLF6030073210421238.51368PLF60488712103912621416.677PLM10108133.33154.67171.67PLM18421562652731PLM30534.33824.671001.6771115.333PLM481080.6771080.6771080.6771080.677表2一般来说，在表表1中需求的能能量吸收值不不是太高，它它不可能被20kg/mm3低纤维含含量达到或超超过。与平板实验研究究相比，实验验梁的挠曲强强度和能量吸吸收能力和抗抗压强度，抗抗压强度和挠挠曲强度的结结果已经已经经总结在表3，表4。增加钢纤维帮助助混凝土有脆脆性变成延性性，提高抗压压强度的未凝凝结混凝土，然然而在早期明明显的提高混混凝土抗压性性能的趋向没没有发现。根据德国规范，梁梁的相同挠曲曲强度和能量量吸收的结果果写在表4..压强8h10h18h30h48h72h无纤维混凝土1.864.0313.8925.8732.5636.06SFRC202.355.1118.6326.3332.6537.52SFRC402.55.0815.523.532.4437.13SFRC601.83.8152533.337表3纤维混凝土龄期βbzDfbz2Equβbz22Dfbz3Equβbz33Dbz(kg/m3))(h)(N/mm2))kN*mm(N/mm2))kN*mm(N/mm2))(kN*mm))SFRC20100.390.450.162.330.142.71SFRC20182.132.540.916.140.9518.77SFRC20303.925.541.9729.321.7433.54SFRC20484.366.742.439.832.3644.93SFRC40100.651.110.47.80.468.47SFRC40183.357.352.5246.52.7650.29SFRC40303.528.042.8645.692.7149.69SFRC40486.314.755.2582.434.8889.91SFRC60100.772.120.7510.730.6411.53SFRC60182.756.972.4839.812.4342.88SFRC60303.969.033.2150.142.9754.77SFRC60484.1212.064.2968.594.0873.59SRC100.542.50.8914.230.8414.79SRC181.796.452.2932.381.9234.28SRC303.6810.893.8785.715.0889.97SRC484.2611.494.0886.285.1191.38表43.讨论地上工程和地下下工程有明显显的区别，在在地上的建筑筑物由于有明明显的设计标标准，评估28天的性能就就以足够安全全。然而，作作为地下建筑筑物，仅评估估混凝土的龄龄期就不能充充分估计安全全因素，因为为荷载变形条条件和混凝土土的性能在早早期可能变化化非常快，所所以调查SFFRC和SRC过一段时间间的性能变化化是有必要的的，这个发展展在初期可能能有统计学的的意义。图7图7展示的是失失败的钢筋混混凝土平板模模型10小时后的情情况，混凝土土平板是冲剪剪破坏，正如如早期所提及及的，由于在在进行隧道开开挖的情况下下，钢筋应满满足最小配筋筋率，没有抗抗剪强度，而而且钢筋和未未成型的混凝凝土之间的摩摩擦力和粘接接物是特别底底的，所以他他不能提高抗抗剪作用。随着混凝土的凝凝结，由于混混凝土变硬和和钢筋和混凝凝土之间摩擦擦力和拈结力力增强，他能能承受比10小时时承受受更大的剪压压力。因此，混混凝土板破坏坏的主要形式式是剪切破坏坏，在10，30，48h出现一些弯弯曲破坏的证证据。图8图8展示的是在在30h是低低含量的纤维维混凝土的破破坏形式和裂裂纹形式。与与SRC的破坏形式式相比，SFRC板的破坏形形式是伴有剪剪切破坏的弯弯曲破坏，随随着荷载的增增加在板的下下边从中心加加载出现一连连窜的裂纹。破破坏的原因主主要由于纵向向裂纹，板在在加载曲线出出现裂纹的地地方稳定。板的破坏形式从从剪切破坏到到弯曲破坏这这表明：在板中两向或三三向分布的纤纤维，在一定定程度上抗剪剪，因此钢纤纤维可以极大大的提高抗剪剪能力由于额外的纤维维，也可以极极大的提高延延展性4.讨论很多板的实验用用来调查不同同的钢纤维和和钢筋对混凝凝土和喷射混混凝土的影响响（1）纤维长度30mm,直径0.5mm,,纵横比60（2）满足最小小配筋率的钢钢筋放在中间间。实验性的的和统计学的的研究结果得得到如下结论论：钢纤维提高了抗抗剪性能。当钢纤维密度超超过20kg/mm3时有传统统的钢筋混凝凝土剪切破坏坏变为钢纤维维混凝土的弯弯曲破坏。SFRC40被被以为比SFRC220更高的韧性性和能量吸收收性，钢纤维维能显著提高高韧性。可是是在30小时时，SFRC440的能量吸收收比SFRC660高，这就意意味着从40到60kg/mm3剂量区域域，40kg/mm3可能是一一个经济点。在10小时的时时候SFRC220比SRC有更高的能能量吸收性，可可是18小时后却比SRC低。这是一一个重要的现现象，钢纤维维对混凝土初初期有更多的的影响。只有纤维是600kg/m33的纤维混凝凝土可以取代代配有最小配配筋率的钢筋筋混土。既然然这样，每块块SFRC660配的钢筋的的重量是SRC的3倍。5.符号μ:配筋率E(10mm)):挠度10mm的能量吸吸收量E(15mm)):挠度15mm的能量吸吸收量E(20mm)):挠度20mm的能量吸吸收量E(25mm)):挠度25mm的能量吸