摘要:纤维埋深是影响粘结强度的重要因素之一,国内外已经作了大量的试验研究,结果表明长径比越大,纤维的增强增韧作用越明显。其主要原因是长径比大时,纤维与水泥基体的接触面积大,抗剪切作用较大,从而提高了粘结力,随着纤维埋深的增加,拉拔力亦增加,但平均粘结强度τ 减小,即粘结强度随埋深的增加而降低。原因是埋深较大时,应力分布很不均匀,高应力区相对较短,故平均粘结强度较低;埋深较小时,高应力区相对较大,应力丰满,平均粘结强度较高,且随埋深的增加,当埋深到达一定数值后,粘结应力的变化趋于平缓。
基体强度为M1时,当纤维埋深从10mm变为15mm时,纤维粘结强度从2.41MPa下降到2.25MPa,下降比较明显,随着纤维埋深的增加,拉拔力亦增加,但平均粘结应力τ 减小,即平均粘结强度随埋深的增加而降低。
基体强度为M2时,纤维-基体粘结强度表现出先上升后略微下降的趋势,其10mm、15mm和20mm的粘结强度分别为4.64MPa、4.94 MPa和3.71 MPa,高低应力区和应力丰满分布表现地更加明显,这种反常现象可能是由于高应力区分布的原因,使得埋深15mm的纤维-基体平均粘结强度大于埋深为10mm的纤维基体平均粘结强度。
基体强度为M3时,纤维-基体粘结强度在埋深从10mm变化为15mm时最明显,其粘结强度分别为4.40MPa和3.35 MPa,下降比较明显。埋深为20mm、25mm时,纤维粘结强度3.13MPa和3.06MPa,纤维-基体平均粘结强度变化不大。
当基体强度为43.9MPa时,埋深为10mm、15mm和20mm的纤维-基体粘结强度大致相等,即粘结强度跟纤维的深度关系不大,粘结强度分别为2.41MPa、2.25MPa和2.23MPa。即埋深为10mm的纤维-基体粘结强度分别为埋深为15mm和20mm的纤维-基体粘结强度的107%和108%。
当基体强度为52.2MPa时,埋深为10mm、15mm和20mm的纤维-基体粘结强度变化比较大,其中埋深为15mm时的纤维-基体粘结强度最大,约为4.95MPa。埋深为20mm的纤维-基体粘结强度最小,约为3.71MPa。
当基体强度为65.0MPa时,埋深为10mm的纤维-基体粘结强度最大,为4.40MPa,埋深15mm、20mm的纤维-基体粘结强度分别为3.12 MPa和3.06 MPa。随着砂浆强度的增加,粘结强度先增加后趋于平缓,原因主要是M3试件的水灰比较小,试件未采用恒温恒湿养护,在常温条件下养护时,由于表面失水过多而导致粘结强度下降。理论讲上应该呈粘结强度增加趋势。
临界埋深是指纤维拉拔使即将断裂时的埋深,总的粘结力接近纤维的极限拉力。此时,纤维多数发生脱粘滑移破坏,纤维在滑移的过程中吸收更多的能量,也提高混凝土的韧性、断裂能等。
大量的试验表明:降低水灰比,可以显著地提高界面粘结强度。当界面水灰比减少时,提高了离子浓度,改善了界面孔结构和大小,提高界面致密性,除水灰比显著地影响粘结性能外,水泥标号、砂率以及外加剂均对粘结性能有一定影响。
纤维-基体界面粘结力的测定方法很多(即测量纤维与混凝土的粘结强度),主要有:纤维拉拔、压头顶出、单根纤维碎断、微脱粘法等,较为常用的方法是纤维的拉拔试验;另外,还包括化学定量分析法和光谱分析法等。这些方法难度较大,采用较少,且不宜确定粘结强度。纤维拉拔试验是测量纤维与基体粘结强度的最简便有效的方法之一,国内外已经有很多学者对纤维拉拔试验进行了试验研究,取得了很多成果。李建辉,邓宗才等对粗合成纤维进行了拉拔试验,采用作者自己制作的加载装置对不同埋深,不同基体强度的纤维进行试验,试件尺寸为100 mm×100mm×100 mm,试验装置如图所示。本试验采用此方法研究纤维-基体的粘结强度。
为了研究纤维埋深、基体强度等因素对粘结强度的影响,试验采用三种不同的埋置深度和三种不同强度的基体,分别采用PO32.5和PO42.5普通硅酸盐水泥配制普通强度和高强度砂浆,其配合比见表1-1,表中M1、M2、M3 分别代表低强、中强、高强砂浆,它们实测抗压强度分别为43.9 MPa、52.2 MPa和65.0MPa。
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