纤维增强混凝土按纤维力学性能可分为高弹性模量纤维混凝土和低弹性模量纤维混凝土。高弹性模量纤维混凝土在未产生裂纹之前,因纤维弹性模量较高,根据“混合定律”,复合材料的弹性模量随纤维掺量增加而增加,开裂后主要是纤维受力。低弹性模量纤维混凝土一般易发生较大的蠕变,在裂缝形成发展阶段,纤维承受大部分应力,在持续的高应力作用一定时间后,复合材料会产生显著的变形。目前,高弹性模量纤维混凝土和低弹性模量纤维混凝土中比较典型的和应用广泛的分别是钢纤维混凝土和聚丙烯纤维混凝土,我们的研究就是围绕这两种纤维混凝土展开的。
  纤维增强混凝土材料之所以能够得到广泛的应用,就是因为它具有比普通混凝土更好的韧性,即荷载作用致破坏过程中具有更优异的能量吸收能力。材料的韧性指标通常用一定尺寸构件抗弯试验的荷载-变形曲线下面积或应力一应变曲线下面积所表示。迄今为止,公开发表的测试韧性的标准有ASTMC1018一94b,JCIS4F一83,JSCES4F一84,ACICommittee544以及BANTHIA提出的裂后强度法。目前,对纤维混凝土材料韧性指标的研究多集中于静载情况下,关于动载下材料韧性的研究还相当少。本文以sHpB(SplitHopkinsonerPssuerBar)试验所得应力一应变曲线所围面积作为韧性指标,对素混凝土、钢纤维混凝土以及五种含量的聚丙烯纤维混凝土在冲击荷载下增韧特性进行了对比分析研究,其结果对纤维混凝土结构在高速冲击以及爆炸条件下动力响应等间题的研究具有一定意义。

  对于短纤维增强复合材料,纤维与基体弹性模量的比值对其力学性能有非常大的影响。中国科学院力学研究所唐春安等〔7’曾利用材料破坏过程分析程序MFPAZD对不同弹性模量纤维的增强复合材料静力破坏过程进行数值模拟,得到的荷载一加载步曲线如图1所示(模型I为基材,模型11的纤维与基体弹性模量和强度比为3,模型111的纤维与基体弹性模量和强度比为6)。由该图可以看出纤维弹性模量的提高可以明显增加复合材料的破坏强度,材料延性也有一定的提高,弹性模量较低的纤维使复合材料强度略有减小,但其延性得到了大大的增加。由此可见,高弹性模量纤维混凝土的韧性提高是由于材料强度和延性两方面的增强所引起的,而低弹性模量纤维混凝土主要通过提高材料延性来增加其材料韧性。

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