Экспериментальное исследование свойств полипропиленфибробетона при осевом растяжении

Том 13 научных докладов, Номер статьи: 16383 (2023) Цитировать эту статью

237 Доступов

Подробности о метриках

Для исследования свойств бетона, армированного полипропиленовой фиброй, на осевое растяжение в данной статье разработано устройство для испытания бетона на осевое растяжение. Устройство состоит из трех частей: жесткой рамы, сферического шарнира и съемника и рабочей части образца. Испытательное устройство может точно измерять предел прочности и пиковую деформацию бетона при растяжении и прекрасно решает проблему эксцентриситета бетонных образцов, находящихся под напряжением. Он может измерять растягивающую деформацию после пикового сегмента, так что можно получить всю кривую растяжения-деформации процесса. Испытание полипропиленфибробетона на осевое растяжение было проведено с использованием вышеуказанного испытательного устройства, и результаты показывают, что прочность бетона на растяжение может быть значительно улучшена путем добавления полипропиленовой фибры, что приводит к тому, что разрушение бетона при растяжении демонстрирует определенные пластические характеристики. Результаты испытаний показывают, что с увеличением содержания волокна предел прочности бетона сначала увеличивается, а затем снижается. Было изучено влияние содержания полипропиленовой фибры и времени затвердевания на свойства бетона при растяжении и определено оптимальное содержание полипропиленовой фибры. При содержании волокна 0,9 кг/м3 предел прочности бетона достигает максимального значения. Одновременно проводились испытания бетона на раскалывание в тех же условиях. Проведено сравнение и анализ явления повреждения и результатов испытаний бетона на осевое растяжение и испытание на раскалывание бетона, а также подтверждена применимость нового разработанного устройства при испытании бетона на осевое растяжение.

Добавление полипропиленовых волокон в бетон может обеспечить значительные преимущества, повысить экономичность и устойчивость. Например, сочетание волокна и бетона может повысить трещиностойкость бетона1,2. Полипропиленовое волокно обладает отличными механическими свойствами, хорошей коррозионной стойкостью и невысокой ценой. Добавление необходимого количества полипропиленовой фибры в бетон, очевидно, может улучшить механические свойства и устойчивость бетона к растрескиванию3,4,5. Пластическую усадку бетона можно снизить на 12–25 % при добавлении 0,1–0,3 % полипропиленовой фибры. Кроме того, можно увеличить прочность бетона на раскалывание и изгиб через 7 и 28 дней, а соотношение растяжения и сжатия через 28 дней можно увеличить на 46%. Очевидно, что полипропиленовые волокна могут значительно улучшить характеристики бетона6,7,8.

В настоящее время большинство исследований механических свойств бетона сосредоточено на характеристиках бетона при сжимающих и изгибающих нагрузках, тогда как исследования поведения бетона при осевом растяжении проводятся редко. В настоящее время прочность бетона на растяжение в основном измеряется косвенным методом, включая испытание на раскалывание9,10 и испытание на изгиб11. Прочность на разрыв рассчитывают по эмпирической формуле, тогда как внутреннее напряженное состояние образца более сложное; ошибка измерения прочности на растяжение больше, а предельная деформация при растяжении и кривая растяжения бетона не могут быть измерены12. Испытание на осевое растяжение является наиболее подходящим методом проверки прочности бетона на растяжение13. Несколько учёных провели эксперименты в этом направлении.

Джулия и др.14 одновременно провели испытание на трехточечный изгиб и испытание на осевое растяжение. При испытании на осевое растяжение использовались цилиндрические образцы бетона. Кроме того, было разработано устройство для испытания на осевое растяжение. Два конца образцов зажимались металлическим приспособлением для приложения растягивающего усилия, но при этом подходе не предпринимаются какие-либо меры по устранению эксцентриситета. Ким и др.15 использовали образец-гантель с переменным сечением, а концентрация напряжений была уменьшена за счет переменного сечения, так что средняя часть образца представляла собой однородную зону растяжения. Ляо и др.16 разработали комплект устройства и зажима для осевого растяжения бетона и одновременно провели испытания бетона на прямое и косвенное растяжение. Касагани и Рао17 разработали внешний зажим для бетона, который фиксирует верхний и нижний концы бетона и устанавливает натяжные кольца на обоих концах для устранения эксцентриситета образца. Этот метод был использован для измерения восходящего участка кривой растяжения бетона. Экспериментальная работа проводилась при одноосном растяжении с объемами моностекловолокон 0,1%, 0,2%, 0,3%, 0,4%, 0,50%, и результаты показали, что прочность, деформационная способность и способность поглощения энергии были выше для Градиентный бетон, армированный стекловолокном, чем монобетон, армированный стекловолокном.