纤维编织网在细粒混凝土中的黏结和搭接性能.pdf
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1、第 1 5卷第 1 期 2 01 2年 2月 建筑材料学报 J OURNAL OF BUI LDI NG MATE RI AL S Vo 1 1 5, No 1 Fe b , 2 0 12 文章编号 : 1 0 0 7 9 6 2 9 ( 2 0 1 2 ) 0 1 - 0 0 3 4 0 8 纤维编织 网在 细粒 混凝 土 中的黏 结和搭接性能 尹世 平 , 徐 世娘。 , 王 菲 ( 1 中国矿业 大学 深 部 岩土力 学 与地下 工程 国家重 点 实验室 ,江苏 徐州 2 2 1 0 0 8 ; 2 中国矿业 大学 力学 与建 筑工程 学 院 ,江苏 徐 州 2 2 1 1 1 6 ;3
2、 浙 江大学 建 筑工 程学 院 , 浙 江 杭 州 3 1 0 0 5 8 ) 摘要 :通过 薄板试 件 的拉 拔 试验 和 四点 弯曲试验研 究 了纤维编 织 网在 细 粒混凝 土 中的黏 结 和搭接 性能 结果表明: 纤维编织网的表面处理和经 向纤维束对纤维编织 网和 细粒混凝土的界 面黏结性 能有 着较 为 明显的 影响 ; 无论 纤 维编织 网是 粘砂还 是 不 粘砂 , 随 着碳 纤维 柬初 始 埋 长 的增 加 , 平 均 界 面黏 结强度 有 降低 的趋 势 ; 当碳 纤维 束初 始埋 长 大于 3 5 mm 时 , 可保 证 碳 纤 维束 与 细 粒 混凝 土 有足 够 的黏
3、 结而 不被拔 出 对 于粘细砂 处理 的绑 扎 搭接 试 件 , 碳 纤维搭 接 长度 不 小 于 6 0 mm 可满 足 纤维束 间应 力传 递 的要 求 ; 在 同样 的搭 接 长度 下 , 绑扎 搭接 纤 维柬 的增 强效果要 优 于黏 结搭接 关键 词 :纤 维编 织 网;黏 结 ; 搭 接 长度 ; 表 面 处理 中 图分类 号 : TU5 2 8 5 6 文 献标 志码 : A d o i : 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 7 9 6 2 9 2 0 1 2 0 1 0 0 7 I n v e s t i g a t i o n o n Bo n d i
4、 ng a nd Ov e r l a p pi n g Pe r f o r m a n c e o f Te x t i l e i n Fi ne Gr a i n e d Co nc r e t e N Shi pi n g ,X U Shi l a ng。 ,W AN G Fe i , ( 1 S t a t e Ke y La b o r a t o r y f o r Ge o me c h a n i c s De e p Un d e r g r o u n d E n g i n e e r i n g,Ch i n a Un i v e r s i t y o f Mi
5、n i n g a n d Te c h n o l o g y, Xu z h o u 2 2 1 0 0 8,Ch i n a ;2 S c h o o l o f Me c h a n i c s& Ci v i l En g i n e e r i n g,Ch i n a Un i v e r s i t y o f Mi n i n g a n d Te c h n o l o g y , Xu z h o u 2 2 1 1 1 6 ,Ch i n a ;3 C o l l e g e o f Ci v i l En g i n e e r i n g a n d Ar c h
6、i t e c t u r e ,Z h e j i a n g Un i v e r s i t y ,Ha n g z h o u 3 1 0 0 5 8 ,C h i n a ) Ab s t r a c t:The pu l l o ut a nd f our po i n t t e s t s o f t hi n wa l l e d pl a t e s pe c i me ns we r e c a r r i e d o ut t o i n ve s t i ga t e t he b on di n g a nd o v e r l a pp i ng p e r f
7、o r ma nc e o f t e xt i l e i n f i n e g r a i ne d c o nc r e t e The e xpe r i me nt a l r e s u l t s s ho w t ha t t h e wa r p y a r ns a nd t he s ur f a c e t r e a t m e nt o f t he t e x t i l e ha ve s i g ni f i c a nt i n f l ue nc e s o n t he i nt e r f a c i a l bo nd p e r f o r ma
8、 nc e b e t we e n t he t e x t i l e a n d t h e f i n e gr a i n e d c o nc r e t e I n a d di t i o n,f o r t he t e x t i l e c o v e r e d wi t h or wi t h ou t s a nd,wi t h t h e i nc r e a s e o f t h e i n i t i a l b on d l e n gt h of c a r b o n f i b e r ya r n,t he a v e r a ge i n t e
9、 r f a c i a l b on d s t r e ng t h ha s a f a l l i n g t r e n d,a n d whe n t he i n i t i a l b on d l e n gt h i s l on ge r t ha n 3 5 mm ,i t i s e no ug h t o e ns ur e t h a t c a r bo n f i be r y a r ns c a n ha v e s uf f i c i e n t bo nd t o t he f i ne gr a i ne d c o nc r e t e a nd
10、 c a n no t be p ul l e d ou t Fo r t he t e x t i l e c o v e r e d wi t h f i ne s a nd,i f t he o ve r l a p pi ng l e ng t h o f c a r bo n f i b e r i s l o n ge r t h a n 6 0 m m , t he r e qu i r e me n t f o r t h e s t r e s s t r a n s f e r be t we e n f i be r y a r ns c a n b e m e t At
11、 t h e s a m e o v e r l a p pi n g l e n gt h, t he e n ha nc e m e n t c a p a c i t y o f t he t e xt i l e u s i n g t he b i nd i ng o v e r l a p pi ng a r e be t t e r t ha n t h a t of t h e t e x t i l e u s i ng t he s t i c k i ng o v e r l a p pi n g Ke y wo r d s:t e x t i l e;bo nd;o v
12、 e r l a pp i ng l e ng t h;s u r f a c e t r e a t me n t 近十年 来 , 采 用 纺织 材 料 增 强 水 泥基 材 料 得 到 了广泛 的关 注 纤 维 编 织 网增 强 混 凝 土 ( t e x t i l e r e i n f o r c e d c o n c r e t e , TR C ) 是一种新型复合材料 , 它 是 由多轴纤维编织网和细粒混凝土结合 而成 1 , 5 6 由于所 采用 的纤 维 材 料 ( 如 耐 碱 玻 璃 纤 维 、 碳 纤 维 、 芳族聚酰胺纤维 、 玄武岩纤维等) 具有耐腐蚀性 , 因 收
13、稿 日期 : 2 0 1 0 1 0 2 1 ;修订 日期: 2 0 1 1 - 0 1 - 0 6 基金项 目: 国家 自然科学基金资助项 目( 5 1 1 0 8 4 5 1 , 5 0 4 3 8 0 1 0 ) ; 中央高校基本科研业务费专项 资金 资助项 目( 2 0 1 0 QNA4 5 , 2 0 1 1 F Z A 4 0 1 7 ) 第一作者 : 尹世平( 1 9 7 8 一) , 男 , 山东高密人 , 中国矿业大学讲师 , 博士 E ma i l : y in s h i p i n g 7 8 0 8 y a h o o c o rn c n 学兔兔 w w w .x
14、u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 1 期 尹世平 , 等 : 纤维编织 网在细粒混凝 土中的黏结和搭接性能 3 7 力增加 ( 2 ) 随着碳纤维束初始埋长的增加 , 平均界 节点的位置纬向碳纤维束 由于经向玻璃纤维束的存 面黏结强度( r ) 有降低 的趋势 这可能是 因为碳纤 在而略微屈曲 , 从而拉拔力 中必有一部分力克服环 维束的初始埋长越长, 则受力后 的黏结应力分布越 氧树脂的黏结力和经 向玻璃纤维束的约束力 , 使 r 不均匀 , 试件破坏时的平
15、均黏结强度越小 ( 3 ) 经向 随着经向玻璃纤维束根数的增加变大 ( 4 ) 无论是否 玻璃纤维束对纬向碳纤维束的界面黏结性能有着较 进行纤维编织网的表面粘砂处理 , 当碳纤维束的初 为 明显 的影 响 这 是 由于 纬 向碳 纤 维 在 节 点 处 通过 始埋 长 大于 3 5 mm 时 , 可保 证碳 纤 维 束 与细 粒混 凝 环氧 树脂 紧紧 地 和 经 向玻 璃 纤 维 固定 在 一起 , 且 在 土 有足 够 的黏结 而不 被拔 出 表 4 最大拉拔荷载及平均界面黏结强度 r a b l e 4 Pe a k v a l u e o f pu l l o u t l o a d
16、a n d a v e r a g e i n t e r f a c i a l b o n d s t r e n g t h l mm n F a i l u r e mo d e o f y a r n s F k N r MP a I m p r e g na t e d wi t h e p ox y r e s i n,wi t h o u t s a n d c o v e r e d Pu l l o u t Pu l l o u t 0 9 7 7 O 1 O3 7 3 Av e r a g e v a l u e 2 1 1 8 Te n s i l e r u p t
17、u r e Te n s i l e r u p t u r e 1 7 03 5 l _ 6 8 1 8 I mp r e gn a t e d wi t h e p o x y r e s i n a n d c o ve r e d wi t h s a n d ( d 0 6ram ) Pu l 1 o u t Pu l l o u t 1 03 3 0 1 07 0 2 Av e r a g e v a l u e 2 2 1 1 Te n s il e r u p t ur e Te n s il e r u p t u r e 1 6 8 2 0 1 9 5 4 8 不同的碳纤维
18、束和细粒混凝土有着不同的界面 黏结 ( 见图 4 ) 文献E 9 , 1 6 的研究表明, 在碳纤维束 的拉拔过程中, 靠 近加载端 的碳纤维束将最先脱黏 失效 , 界面仅仅残留摩阻力和机械咬合力 ; 在外载作 用下 , 脱 黏不 断 向试 件 深处发 展 , 当 自由端 处 的碳 纤 维束脱黏后 , 脱黏区域扩展到整个黏结面 , 碳纤维束 逐渐被拔 出 而在对本文不粘砂处理的碳纤维束 的 拉拔过程中, 在临近峰值荷载时 , 自由端出现轻微滑 移 , 但 此处 的化 学黏 结力 未完 全丧 失 , 因此 随着 相 对 滑移的增加 , 会有一拉拔荷载略微 的增加或基本保 持不变 的过程 ; 当达
19、到峰值拉拔荷载时, 界面力完全 由摩阻力和机械咬合力提供 ; 此后 , 随着碳纤维束的 缓慢拔 出, 碳纤维束的表面被慢慢磨平 , 机械咬合力 逐渐降为 0 , 界面只有摩阻力 在对本文粘砂处理的 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 3 8 建筑材料学报 第 1 5 卷 碳纤维束的拉拔过程中, 当达到峰值拉拔力时, 其值 陡降, 这表明碳纤维束上的粘砂部分 已经剥落, 碳纤 维束和细粒混凝土的界面大部分 已破坏 ; 但 由于 自 由端 附 近界 面未 完 全破 坏 , 外 力 还 需 要 进 一 步克 服 碳纤 维束 和细 粒 混凝 土之 间的 界 面力 , 因 此
20、拉 拔 荷 载又有一增加或基本保持不变( 碳纤维束初始埋长 较 小) 的发展 过程 , 直 到 自由端 有 较 大 滑移 ; 此后 的 发展过程与未粘砂的碳纤维束类似 另外 , 当碳纤维 束初始埋长超过 2 0 mm, 拉拔力降到 0 2 0 3 k N 左右时 , 2种表面处理 的碳纤维束和细粒混凝土 的 界 面都会 有一 强 化 过 程 , 这 可 能是 由于 纬 向碳纤 维 束需克服节点位置处经 向玻璃纤维束的约束所致 , 纬向碳纤维束在此处由于经 向玻璃纤维束的存在而 略微屈 曲 在 试验 中还 发现 , 对于碳 纤 维束初 始 埋 长 较 小 的试件 , 如初 始埋 长为 2 0 m
21、m 的大 部分 试 件 和 Re l a t i v e s l i p mm 2 5 mm 的部 分试 件 , 在碳 纤 维 束 拔 出 的 过程 中会 带 动端部经向玻璃纤维束的移动, 从而导致试件沿碳 纤维束和细粒混凝土界面劈裂; 而对于初始埋长较 大 的试 件 , 碳 纤 维束 可能 直接拔 出或拉 断 2 2搭接试 验 根据有 关 的研 究结 果 l 1 , 为 了 防 止沿 碳 纤 维 束径 向 的应 力 过 大而 导 致 混 凝 土保 护 层 的剥 离 , 在 弯曲试验 中所有试件 的纤 维编织 网都进 行粘砂处 理 , 其 中 S F S表 示 粘 细 砂 ( 粒 径 0 0
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