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,WolfgangKusterle奥地利Innsbruck大学建材与材料测量学会1999年5月2日1999年7月30日发表摘要最近在一些地下建筑物中，钢纤维混凝土取代钢筋混凝土已经越来越普遍，因此对钢纤维混凝土和传统混凝土进行比较是非常重要的。假使钢纤维混凝土在隧道中使用，获得一个牢固稳定的效果非常重要,为了避免爆破或钻探对纤维混凝土的破坏，在早期获得强度指标是非常重要的。与实际强度相比，隧道孔避在喷射完混凝土后就已经提前满载，因此大多数事故发生在早期，为了评估板的抗剪和弯曲延性的发展,符合EFNARC标准混凝土实验已经进行，测量是在样品的早期进行，大约在10小时到48小时。所有版权归ElsebierScience公司所有。重要词汇：纤维混凝土；钢纤维；钢网；早期；平板实验1.介绍众所周知纤维对混凝土的影响是在后期，但是在目前，纤维混凝土与其他纤维混凝土和钢筋混凝土的比较研究却很少,尤其是龄期从2小时到两天。喷射混凝土获得早期强度是非常重要的。在Innsbruck大学建材与材料测试实验室里,带有纤维混凝土的喷射混凝土与传统混凝土的早期强度的初步实验已经完成，考虑喷射混凝土的回弹，反映原始喷射混凝土的级配曲线被使用。实验混凝土的表现与EFNARC相符。在平板实验中钢筋网的位置与配筋率是很重要的。对这些实验，金属被放置在中间，被理想的放置在受拉面。在地下支护中，网孔或栅栏被直接固定在挖空面上是平常被采用的，钢筋的最小配筋率是被用到的。2.测试钢纤维混凝土平板的混合设计如下：隧道水泥（普通的波特兰水泥）450kg/m3,合计（沙子0-8mm）1770kg/m3,可塑性1%，水泥含水率0.45，钢纤维含量是20，40,和60kg/m3,并且纤维的长度是30mm，直径0.5mm,末端带钩的纵横比是60。根据奥地利的标准，钢筋面积的网孔比率（CQS,直径6mm,距离100mm，μ=0.19%）应满足加强平板的最小配筋率。平板钢筋的质量是0.714kg,就象钢纤维混凝土平板的纤维含量是20kg/m3.为了研究钢纤维混凝土的延展性和能量吸收性，非常有名的实验已经完成。相同的梁的弯曲实验已经被研究，由于如下的原因，板的实验被认为能够比梁能更好的检测材料的性能。梁是一个静态的系统并且只遭受纵向的弯曲。板是一个不确定的系统并且遭受两个方向的弯曲，静态不确定系统当达到第一个最大荷载时，允许压力从新分配到另一个方向，板被认为在描绘隧洞和采矿的壳体结构是的两个方向弯曲比梁更实际一块600*600*100mm的实验板的四个边被钢性金属结构支撑并且在板的中间加载，加载面是100*100（如图1），中间点的变形速度是1.5mm每分钟图1.板的实验沟加载的变形曲惯线（如马图阴2拆）板的中间规沃定挠度是皱25皇mm唐,由从加载的开始聋曲线就是挠度敌，给予能量是鞠产生挠度的原贫因。2.结果肥平板实验材料事的韧性评估标闻准是能量吸收菌等级壤韧性等级技能量吸收量（撤到最25mm蛇)任a甜500存b缩700渐c坚1000表1县2.110察h职时的性能此蚕搁雀瓜极有晚事众浆或粥挠度明(千mm)间省萝羡逗膝尺喊图录2饺图宅2类显示的是不同未纤维的纤维混盟凝土与在中间手设置钢网的钢撕筋混凝土的航在蹦1并0幸小时的性能比砍较曲线。正如绞先前所提到的傻，钢网的重量拣与容量是宝20肾kg鸽/m3茂的纤维混凝土语中的纤维重量饥相同，但是钢昼筋混凝土的延得展性和能量吸辨收性低于容量拣是宁20丘kg先/m3僚的钢纤维混凝件土，在削图革2咐中插入的平板塔曲线是典型的爱平板实验，它迫于梁的实验完足全不同，因为脊与板相比梁只坟受限与一个方尽向守,申作用于两个方软向的板在发生瞧第一次裂纹后驱表现出更大的跪承载能力。型这个实验说明浸如下：佛1取．在第一次达垒到最大荷载是刘，由于在第二命个方向上的压浑力重分配，钢滩纤维混凝土比姐同种纤维的梁秋表现的更稳定铅。孔2湖.灶钢纤维混凝土俩板比配有同等感质量的钢筋混瓶凝土板能够吸燃收更多的能量蛙。匀3.SFRC运4改0合的韧性和能量沃吸收性执与煎SFRC红60粗相等或更好。梦图棒3质，旨4层，瓶5设，需6嚼展示的是不同嫌钢纤维的钢纤念维混凝土与钢逃筋混凝土在龄植期急为稳1苏8盘，让3指0内和浊4荡8财小时的性能比杜较。招晌但弄贱宪茫期图再3洋2.2琴麻期跟为附1撞8若小时的性能婶与眨图搬2蜂相比，钢筋混摧凝土烫比赞SFRC4牧8场和臂SFRC6御0李有更好的抗裂亩纹性能，知道坦挠度达到咐7役mm尖时，它才能看恢到裂纹。讯1线.汤到达极限荷载吉时，钢筋混凝蚊土继续承载的型能力色比药SFRC4摘0袍和专S医FRC60素下降的更快，翻显示一个非常低不稳定的区域卷。判2富.呼在这个不稳定除的区域饿，室S鼓FRC40佩和录SFRC60辽显示比钢筋混巨凝土更好的继绳续承载能力。客3.SFRC侵6茂0母的延性和能量渣吸收能力他比荡SFRC4宜0撕好。贪4匀.淋在絮10屿h说的时候，配有祖相同质量钢筋衣的混凝土板由与于有更坚硬的胁混凝土块，能爸比丑SFRC2腊0沾和梦SFRC4呈0障吸收更多的能餐量。气懂斧米蛾门呼假图退4地2.裂3蚕龄期膊为蒜3寸0揭小时的性态能斜巨图额4够可以看出如下龄：希SFRC4剂0着的性能宽与果SFRC6伙0呜的性能几乎相咬同。纺SFRC4尺0历和靠SFRC6并0棋的延展性和能椅量吸收能力廊比植SR非C贿好。宗与抵在暖1盘8鸣小时的性能相懒似，配有同种倚质量钢筋的混势凝土板士比俯SFRC2午0杯的板能够吸收棍更多的能量持.邮混凝土剃在定3筑0句小时时道比爸1吃0龙小时时更加坚肝硬，钢筋网和繁混凝土之间的壤拈合物和摩擦母力变的更强，裁因此在整个挠埋度区域畜,叛混凝土板表现阀的魂比讯SFRC2还0迹更好。愁叠宝扣柜贤客扯图吃5担2.44柱8贵小时时的性能洞如逃图议5平，穿6近所示如下：图6叠与允图途4洁相比，在延展鸭性和能量吸收竖方面吩，毫SFRC4皱0化和扮SFRC6丸0碌有明显的不同谅。闻SR字C爷的能量吸收能劲力煎比们SFRC4肠0毁高。夏在整个挠曲区衔域，只鸡有圆SFRC6剩0醋的延展性和能炸量吸收性好疯于李SR碍C传。傅平均值的计算涉结果在另表健2摧，危表馒2束和请表渗1冷的比较如下：挠在龄棒期汇3阀0鞠小时同，崭SFRC2同0矿在挠度为板15喉mm交获得一个等级荒a,蹲在挠度驻在孩20-2宜5估超过等级迫b.头SFRC40退,SFRC6底0盒和伤SFC冈在护3延0棒小时超过等级冈c,智挠度为究25mm碍。窝在不同时期的锋混凝土作比较递表明，撑从丘1震0晕小时漂到告4裳8朴小时只有延展年性和能量吸收傲性疮SFRC6雕0兰超赞过卸SR事C睛。赛窃E(拾10mm残)绵E(旷15mm看)酷E(朝20mm左)暖E(茎25mm魂)触PLF201嗓0神135协181.5引214摩235.5峰PLF201孤8扁212炸299荡355滔393.33译PLF203故0互446.67舰615.67绣740.67士831.67殊PLF204肯8湿415.67竟594.67错725.67民827.67勾伶石缺呼乔PLF401漫0虫159凭218.33蜻255甘279.33笑PLF401抽8桂276东385凝451.33担493夜PLF403座0漫711.33旅1034.6覆7撤1269.3内3猛1444兰PLF404某8榴530.33俘783.67粒953.33仁1067尘丸贯且践堡PLF601解0园145.67铁201.67版236劲258.33洞PLF601送8严401银545.67川632.33用686例PLF603管0饭732阵1042刺1238.5熊1368注PLF604扛8把712共1039置1262游1416.6境7步粉衰锦鼻驱PLM10决108待133.33库154.67叨171.67侵PLM18备421雁562泰652教731幼PLM30律534.33偶824.67垮1001.6女7燥1115.3山3芝PLM48谦1080.6牵7古1080.6喉7剥1080.6武7塔1080.6捐7表2浅一般来说，在柄表宋1靠中需求的能量坛吸收值不是太备高，它不可能席被壳20捕kg养/m3厨低纤维含量达拳到或超过。谦与平板实验研棋究相比，实验躲梁的挠曲强度伪和能量吸收能铲力和抗压强度航，抗压强度和住挠曲强度的结共果已经已经总该结在乞表悦3季，系表歼4确。焦增加钢纤维帮央助混凝土有脆柿性变成延性，累提高抗压强度辱的未凝结混凝龙土，然而在早坝期明显的提高撞混凝土抗压性肝能的趋向没有绒发现。摊根据德国规范鸡，梁的相同挠核曲强度和能量皆吸收的结果写密在表弊4.容在搁直演压强腾8h涝10h忌18h浅30h阔48h原72h烘无纤维混凝土沙1.86搅4.03销13.89姥25.87欣32.56珍36.06宏SFRC20偏2.35泊5.11禁18.63哄26.33阔32.65吧37.52庭SFRC40企2.5手5.08场15.5否23.5碰32.44渴37.13啦SFRC60拖1.8艳3.8孔15己25织33.3夫37线档拉爽轻奖陶表想3芹纤维混凝土鼓龄期秩β宜bz定D秤fbz2菠Equ裕β枣bz2困D气fbz3爬Equ置β萍bz3昂D填bz蒸(占kg/m3)撒(h)当(键N/mm2)衔kN*mm冰(秧N/mm2)舟kN*mm婚(箭N/mm2)颜(翠kN*mm)远SFRC20淡10恒0.39撑0.45怜0.16示2.33雷0.14蹦2.71困SFRC20禁18泽2.13墙2.54绢0.9贵16.14霸0.95蜂18.77祝SFRC20赢30南3.92摆5.54僻1.97钟29.32奸1.74可33.54费SFRC20置48剑4.36坚6.74连2.4拼39.83浙2.36悄44.93育SFRC40路10哪0.65灾1.11崭0.4深7.8耍0.46青8.47藏SFRC40制18普3.35蠢7.35测2.52餐46.5皆2.76旷50.29秩SFRC40即30倦3.52蹄8.04陈2.86禾45.69才2.71衔49.69误SFRC40殃48庙6.3济14.75绒5.25颂82.43寄4.88幅89.91坛SFRC60祸10狭0.77喂2.12鹰0.75啄10.73会0.64蜓11.53差SFRC60划18督2.75桌6.97悄2.48妇39.81恼2.43耻42.88泼SFRC60伯30颂3.96蜜9.03装3.21绢50.14旺2.97纹54.77盟SFRC60绵48婆4.12呆12.06齿4.29疑68.59弹4.08易73.59透SRC太10殖0.54葱2.5砌0.89祥14.23岗0.84叠14.79压SRC舒18带1.79血6.45孝2.29沾32.38示1.92妻34.28貌SRC储30扩3.68灵10.89露3.87筐85.71篮5.08派89.97闹SRC阶48貌4.26杠11.49稿4.08赚86.28革5.11顾91.38鸣龙乡耽域劳表漫43.讨论项地上工程和地臣下工程有明显墙的区别，在地强上的建筑物由况于有明显的设亭计标准，评掘估杨2虫8青天的性能就以例足够安全。然牲而，作为地下瑞建筑物，仅评揭估混凝土的龄影期就不能充分宫估计安全因素霉，因为荷载变利形条件和混凝着土的性能在早娃期可能变化非许常快，所以调辜查旦SFRC傲和斧SR东C么过一段时间的谱性能变化是有温必要的，这个辉发展在初期可赵能有统计学的域意义。属知窑难纸连查图久7横图嫌7津展示的是失败跌的钢筋混凝土便平板模钉型晓1益0亚小时后的情况驱，混凝土平板输是冲剪破坏，声正如早期所提吧及的，由于在徐进行隧道开挖划的情况下，钢冻筋应满足最小排配筋率，没有菊抗剪强度，而匹且钢筋和未成存型的混凝土之磁间的摩擦力和朋粘接物是特别辅底的，所以他宋不能提高抗剪厨作用。尤随着混凝土的关凝结，由于混膏凝土变硬和钢逗筋和混凝土之逼间摩擦力和拈兴结力增强，他盆能承受插比栽1桌0然小时时承受更悟大的剪压力。包因此，混凝土花板破坏的主要貌形式是剪切破弱坏，好在示1算0栗，殖3亩0撒，俭48乐h充出现一些弯曲刺破坏的证据。震挨挂量谋糟斩奴图朱8轧图壶8畏展示的是在高30h串是低含量的纤续维混凝土的破匪坏形式和裂纹胞形式。夜与朱SR挺C灰的破坏形式相慰比戏，剧SFR桌C俭板的破坏形式询是伴有剪切破妇坏的弯曲破坏座，随着荷载的谈增加在板的下件边从中心加载拌出现一连窜的贝裂纹。破坏的齿原因主要由于蠢纵向裂纹，板旋在加载曲线出设现裂纹的地方端稳定。递板的破坏形式看从剪切破坏到蜂弯曲破坏这表挖明：尝在板中两向或诞三向分布的纤振维，在一定程蓄度上抗剪，因留此钢纤维可以盒极大的提高抗因剪能力社由于额外的纤愿维，也可以极途大的提高延展槐性4.讨论闸很多板的实验雨用来调查不同气的钢纤维和钢盟筋对混凝土和齿喷射混凝土的揪影响崖（婚1护）纤维长度叼30惭mm骄,符直径惨0.5衡mm途,限纵横怠比承60瓣悔（棕2硬）满足最小配绣筋率的钢筋放亭在中间。实验流性的和统计学特的研究结果得藏到如下结论：融钢纤维提高了袋抗剪性能。没当钢纤维密度溪超过稻20澡kg效/m3惹时有传统的钢免筋混凝土剪切配破坏变为钢纤插维混凝土的弯宋曲破坏。恨SFRC40绘被以为践比编SFRC2晕0盗更高的韧性和辽能量吸收性，她钢纤维能显著果提高韧性。可愧是确在存3元0谱小时时贫，垫SFRC4疼0畜的能量吸收阿比寒SFRC6岛0津高，这就意味救着室从召4截0晨到奥60矮kg小/m3词剂量区域，破40报kg复/m3抛可能是一个经宰济点。铸在白1尝0库小时的时亩候谢SFRC2低0表比绣SR蜓C侵有更高的能量康吸收性，可解是严1庆8允小时后却义比框SR树C切低。这是一个挽重要的现象，绪钢纤维对混凝祖土初期有更多贡的影响。踪只有纤维是僻60魄kg赌/m3瞧的纤维混凝土贿可以取代配有功最小配筋率的冠钢筋混土。既启然这样，每巴块魔SFRC6达0渠配的钢筋的重佛量纵是懂SR啄C排的消3要倍。5.符号μ:配筋率弟E(引10mm纺):聋挠度倍10趟mm绒的能量吸收量对E(踪15mm胡):淘伯挠度间15影mm速的能量吸收量贴E(聚20mm惊):今挠度跳20葡mm舍的能量吸收量浸E(吵25mm存):逃挠度拴25竟mm敢的能量吸收量比Dbe:饼钢纤维混凝土旷梁能