地下室侧墙纤维混凝土抗裂性能研究(4)

纤维混凝土上的抗裂性能研究

第1期周　露等:地下室侧墙纤维混凝土抗裂性能研究

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与截面温度分布完全不同,侧墙截面温度值为中间大,两边小,温度由里向外逐渐降低;而Rx为中间小,两边大,由里向外逐渐增大,侧墙表面应力

最大;由于木模板的导热系数小,对混凝土有很好的保温作用。第7天拆模后,混凝土表面放热系数突然增大,温度降低,混凝土拉应力明显增大。浇筑初期,由于纤维混凝土弹性模量很小,故收缩应力小,随着混凝土逐渐结硬,弹性模量增加,墙体内出现较大的拉应力。

2.6　侧墙纤维混凝土的抗裂效应

在Rx最大的区域,取节点2258(0,0.2,0),将ANSYS计算出的该节点各龄期Rx值列于表1。

表1　节点2258各龄期的Rx值

龄期/d1234应力/-0.80-1.61-0.080.03龄期/d7应力/MPa0.33

91.65

101.93

111.58

51.24140.72

60.26

第10d拉应力达到最大值,该节点应力曲线与相应的素混凝土抗拉强度曲线相交于2点,说明在交点2对应时刻,墙体混凝土拉应力Rx达到或超过素混凝土抗拉强度,混凝土出现裂缝。掺入体积率为0.9%的聚丙烯纤维后,聚丙烯纤维混凝土的抗拉强度曲线始终位于素混凝土抗拉强度曲线之上,说明聚丙烯纤维的掺入,提高了混凝土抗拉强度,避免了裂缝出现。

　　根据前苏联水工科学院所做的试验,混凝土抗拉强度的变化规律服从下式[7]:

2/3

ft(S)=0.8ft0(lgS),

图8　应力与混凝土抗拉强度比较

(4)

根据公式(2)计算出的聚丙烯纤维混凝土抗拉强度仅限于弹性阶段,掺入聚丙烯纤维后,纤维混凝土的延性和韧性大大提高,在塑性阶段纤维混凝土的抗拉强度与素混凝土相比增幅将更为显著,图8中聚丙烯纤维混凝土的抗拉强度被低估。

式中,ft(S)为不同龄期混凝土的抗拉强度;S为混凝土的龄期;ft0为混凝土28d龄期的抗拉强度。依式(4)可得C40混凝土各龄期的抗拉强度,列于表2。

表2　C40混凝土各龄期的抗拉强度龄期/d强度/MPa龄期/d强度/MPa

20.8671.71

31.1791.85

41.36101.90

51.51111.96

61.62142.09

3　结　论

(1)低掺量纤维掺入混凝土中不改变混凝土的化学性质,但能显著提高混凝土的抗裂、抗渗、抗冲击性能以及韧性。

(2)地下室侧墙浇筑后,沿墙长方向,中间温度较高,墙顶和墙底与底板连接处温度较低。

(3)地下室侧墙截面内温度场云图呈圈状分布,中心的温度最高,沿着墙高、厚两个方向温度依次降低。

(4)混凝土受温度作用产生变形,当变形受到约束时产生应力,侧墙沿墙长方向的应力开始为压应力,随着侧墙温度升高,压应力逐渐增大,之后随着墙体温度的降低压应力逐渐减小并发展成拉应力。

(5)地下室侧墙截面内沿墙长方向拉应力的分布与截面温度的分布完全不同,侧墙截面温度值为中间大、两边小,温度由里向外逐渐降低;而Rx为中间最小、两边大,由里向外逐渐增大,表面应力值最大。

　　聚丙烯纤维混凝土的抗拉强度可按(2)式计算。由于聚丙烯纤维的弹性模量约为混凝土的1/10,故n取值10;纤维在混凝土中三维乱向分布,

0取0.637。按式(2)可得各龄期聚丙烯纤维混凝G

土的抗拉强度,列于表3。

表3　聚丙烯纤维混凝土各龄期的抗拉强度龄期/d强度/MPa龄期/d强度/MPa

20.9071.80

31.2391.94

41.43102.00

51.59112.06

61.70142.19

　　图8给出了节点2258各龄期的应力与混凝土抗拉强度的关系。侧墙纤维混凝土浇筑早期,由于侧墙内水泥水化放热,侧墙温度升高,墙体内产生压应力。随着侧墙内温度不断降低,压应力开始转化为拉应力。当纤维混凝土抗拉强度曲线高于侧墙同龄期拉应力曲线时,墙体不会开裂;当两条曲线相交时,则在交点对应时刻混凝土开裂。

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