發(fā)布時間：2021-02-03 00:40

　　纖維增強混凝土具有良好的抗裂性能。為了研究其抗裂性能,以聚丙烯纖維為增強體,水泥混凝土為基體,采用Rhino Grasshopper建模軟件建立不同纖維摻量的纖維增強混凝土模型。使用有限元軟件ANSYS APDL中的結構靜力模塊模擬纖維增強混凝土的靜態(tài)位移壓縮過程,進而判斷聚丙烯纖維對混凝土抗裂性能的影響規(guī)律。結果表明:混凝土裂縫主要由內部向邊界遞增拓展,聚丙烯纖維可以明顯減少混凝土邊界區(qū)域的裂縫數量,但會造成混凝土局部之間材料屬性的差異,使混凝土的裂縫拓展和分布不均衡,不利于判斷纖維混凝土塑性階段的抗裂性能;混凝土裂縫數量隨纖維摻量的增多呈先增加后減小的趨勢,最佳的纖維摻量為0.9 kg/m³;纖維最大拉伸應力范圍占其拉伸屈服強度的5%～10%,同等摻量條件下適當提高纖維的彈性模量可減少纖維的拉伸應變,增強纖維增強混凝土抗裂性能。 

【文章來源】：硅酸鹽通報. 2020,39(10)北大核心

【文章頁數】：6 頁

【部分圖文】：

400根隨機分布的雜亂纖維

圖1 400根隨機分布的雜亂纖維在ANSYS APDL中使用雙線性等向強化BISO模型擬合纖維的彈塑性本構,并使用TB BISO命令將擬合的纖維彈塑性本構及表2中的纖維主要性能參數輸入纖維單元LINK180中。

由圖3和圖4可知,當位移載荷加載到0.2 s時,未摻纖維的素混凝土和纖維增強混凝土的8個棱角均開始出現裂縫,加載到0.2～0.6 s之間時,兩者棱角處在第一次開裂的基礎上產生少量二次裂縫,但0.6 s時纖維增強混凝土內部區(qū)域先開始出現少量裂縫。其原因是纖維填充占據了混凝土部分區(qū)域,在纖維與混凝土耦合界面處容易產生應力集中,一定程度上削弱了混凝土基體的力學性能,從而會先產生裂縫。加載到0.8～1.0 s之間時,隨著位移載荷持續(xù)加載,素混凝土裂縫沿著載荷方向迅速拓展,呈現明顯的脆性開裂狀態(tài),而纖維增強混凝土的裂縫數量在加載到0.6～1.0 s之間時相對緩慢地增加,且在1.0 s載荷終止時,其數量明顯少于素混凝土的裂縫數量,這說明在混凝土出現裂縫后,纖維的橋接作用抑制了裂縫的進一步張開,混凝土通過張開的裂縫將應力轉化為橫跨裂縫的纖維軸向拉伸應力,使纖維逐漸起到分散混凝土應力的作用,減緩混凝土裂縫拓展的過程,呈現明顯的塑性變形特性。素混凝土由于基體均勻,裂縫拓展及分布狀態(tài)相對規(guī)則,而纖維增強混凝土裂縫分布相對雜亂,對比素混凝土的裂縫拓展過程可以看出,纖維增強混凝土內各區(qū)域的裂縫拓展不規(guī)則,其局部間材料屬性出現顯著的差異性,不同摻量條件下均有此種表現,如圖5所示。圖4 纖維摻量為0.6 kg/m3的纖維增強混凝土裂縫拓展云圖


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