2018年第41期河南建材2019基于Abaqus对钢纤维增强混凝土断裂性能的研究李妍曲畅姜麒任（130118）吉林建筑大学土木工程学院摘要:将1.5%的钢纤维掺入到混凝土当中形成新型复合材料———钢纤维混凝土。由于钢纤维能够延缓混凝土裂缝扩展，从而使其断裂性能较素混凝土有明显的提升。文章通过Abaqus软件对素混凝土梁和钢纤维混凝土分析对比钢纤维对混凝土梁的增强机理。梁的三点弯曲数值模拟，并运用纤维间距理论，纤维间距理论关键词:钢纤维；断裂性能；三点弯曲；0引言混凝土材料是现如今国际上应用最广泛的建筑材料遥但是随着越来越多的自然灾害出现袁混凝土的自重大尧脆性大尧抗拉强度低等弱点使其应用得到了遥因此袁近年来一种新型复合材料纤维混凝土在国内外很快的发展起来袁其中钢纤维混凝土的发展尤为迅速遥它以其优良的抗弯尧抗拉尧抗剪尧阻裂尧高韧性尧耐疲劳尧耐冲击等性能得到更多陷和微裂缝袁在外部施加荷载时袁裂缝周围将发生大的应力集中现象袁尤其是裂缝尖端部位袁会加速裂缝的扩展袁最终导致承载力丧失遥因此袁缩小裂缝的尺寸和减少裂缝的数量袁提高混凝土一类脆性材料的抗拉强度尧提高抑制裂缝引伸与发展的能力袁延缓裂缝尖端应力集中程度是至关重要的遥因此袁在脆性基体中掺入钢纤维后袁在复合材料受力破坏和结构形成的过程中袁很好地提高了复合材料受力前后阻止裂缝引发和扩展的能力袁达到纤维对混凝土增强与增韧的目的遥1.1纤维间距理式=13.8Romualdi提出计算纤维间距s的表达式为f试验研究工程的青睐遥近年来袁随着国内外对钢筋混凝土抗震性能要求的提高袁混凝土结构的断裂行为成为国际上研究的热点遥浙江大学长江学者的徐世烺[1]教授提出了裂缝扩展的双K断裂准则遥长沙理工大过程的数值模拟方法[2]遥文章基于模拟软件Abaqus学的唐雪松教授提出了钢筋混凝土结构损伤破坏平台袁运用纤维间距理论[3耀5]来分析钢纤维对混凝土断裂性能的增强机理遥1纤维间距理论纤维间距理论是建立在线弹性力学的基础上袁认为在混凝土初期袁内部会有不同程度的空隙尧缺3.3其他方面技术人员应当总结岩土工程测试过程中的常见问题袁针对性的制订解决方案袁加强监督与管理袁并对相关工作人员进行技能培训遥通过系统化的教育模式袁使人员培训更加科学化尧规范化袁切实提高技术人员的综合实践能力袁使土工测试技术人员具有较高的责任意识袁并在实践工作中发挥自身的专业优势袁熟练应用各类测试设备袁保证测试结果的准确性与可靠性遥除此之外袁还应完善测试相关的规定袁制订健全的法律规章袁结合工程建设的需求袁顺应现阶段建筑行业的发展趋势袁为岩土工程勘测土工试验工作提供制度保障遥1.2钢纤维增强混凝土基体的理论分析钢纤维混凝土是以纤维的延性增强混凝土脆性基体袁在利用纤维间距理论和复合力学理论分析要纤维体积百分要要式中:要要要纤维的平均间距曰f要要要纤维直径曰姨1验过程中的常见问题进行分析袁然后提出了相应的解决方案袁希望能为有关的业内人士提供借鉴与参考遥要提高对于土工试验工作的重视袁营造良好的工作环境袁加强对技术人员的技能培训袁完善与测试工作相关的法律规章袁提高试验结果的准确度及可靠性袁使之更具参考价值遥参考文献:[1]高琦.工民建项目中岩土工程勘察工作要点分析[J].住宅与房地产,2017,18(6):251-282.[2]魏浩.岩土工程勘察土工试验中的常见问题探讨[J].建筑工程技术与设计,2018,10(13):4400.4结语综上所述袁文章主要针对岩土工程勘察土工试722019年第4期河南建材其增强效果时袁在应用和实践中不断修正尧完善和充实所发展的遥因为复合力学理论是在纤维增强金属尧纤维增强树脂的基础上发展起来的遥这一理论体现了纤维间距尧黏结状态和相对掺量对复合材料载转移给纤维承担后袁只要f>性能的影响遥对钢纤维混凝土而言袁当基体开裂袁荷fcrit续承受荷载袁并且可以承担更大的应力袁才达到其消失袁复合材料已不是弹性阶段的性质曰基体作用只通过与纤维间的截面黏结得到发挥遥故此袁钢纤维混凝土的初裂强度主要由基体控制袁极限强度主要由纤维控制遥图2钢纤维混凝土梁裂纹扩展过程通过图1和图2的应力对比可以看出袁掺加了钢纤维的混凝土梁能够承受最大应力明显要比素混凝土梁高了很多遥极限承载力强度遥因此袁基体开裂后袁mm袁复合材料仍可继的作用已2含预制切口的混凝土梁三点弯数值模拟2.1有限元模型文章采用的是有限元软件Abaqus来进行数值模拟袁对含有初始裂缝的素混凝土梁和掺入1.5%钢纤维的混凝土梁在三点弯曲试验下的裂纹扩展路径遥两个梁试件和初始裂缝尺寸相同袁均为6m伊中间位置遥模型支座采用刚体假设遥2.2荷载和边界条件0.5m伊0.3m尧0.01m伊0.4m袁裂缝位于梁试件底部的3结语文章对含预制切口的素混凝土梁和钢纤维混凝土梁进行了三点弯数值模拟袁得到以下结论遥钢纤维可以增强混凝土断裂性能的原因之一遥1冤Romualdi提出的纤维间距理论袁成为了解释2冤素混凝土梁脆性较大袁将钢纤维掺入到混凝作用下裂纹的扩展路径及使试件产生疲劳破坏的极限承载力袁因此荷载施加方式采用向压头的Y方向多次施加向下的0.01mm的位移遥1冤荷载:文章主要研究混凝土梁在拟静力荷载土梁当中袁可以延缓裂缝的扩展袁提高梁试件的耐久性遥参考文献:[1]ShilangXu，ReinhardtHW.ASimplifidemethodfordeter-miningdouble－Kfractureparametersforthreepointbend-ingtests[J].InternationalJournalofFracture，2000.104(2):181－200.[2]唐雪松.疲劳裂纹扩展行为的跨尺度分析方法[J].工程力学,2012.29(10):20-26.[3]J.P.RomualdiandG.B.Batson.MechanicsofCrackArrestinConcrete,Proc.ASCE,Vol.,EM3,June1963,147-168.[4]J.P.Romualdi,Proc.Int.Conf..TheStructureofConcrete,BrooksA.E.andK.Newman（eds）,London,1968,190-250.[5]王启成,吴科如.不同弹性模量的纤维对高性能混凝土力学性能的影响[J].混凝土与水泥制品,2002,(3):36-37.（20170414018GH）*吉林省科技发展计划项目（JJKH20190871KJ)。吉林省教育厅项目试验研究处约束为除Y方向之外的所有自由度遥2.3有限元结果及分析对比2冤边界条件:两支座均为固定端约束曰集中荷载图1耀图2给出了在位移加载作用下袁素混凝土梁和钢纤维混凝土梁的裂纹扩展过程袁裂纹由最初的预制裂缝袁最终扩展成贯穿裂缝袁使梁最后完全失去承载能力遥图1素混凝土梁裂纹扩展过程73
