在冷解环境下研究缺陷的玄武岩纤维混凝土材料的动态断裂特性
Guangzhao Pei1, Dingjun Xiao1, Miaomiao Zhang1
1Department of Mining Engineering, School of Environment and Resources, Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621010, China.
冷解周期降解了玄武岩纤维增强混凝土 (BFRC),增加了裂纹速度并降低了断裂性. 纤维特性,如长度和方向,显著影响抗裂能力,特别是在I模式断裂时.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 土木工程 土木工程是指土木工程.
- 混凝土技术 混凝土技术
背景情况:
- 混凝土结构容易受到环境因素的降解,例如结解周期 (FTC).
- 基岩纤维增强混凝土 (BFRC) 被探索为一种耐用替代品,但其在极端条件下的抗裂性需要彻底调查.
研究的目的:
- 为了评估BFRC的抗裂性能,BFRC受到了不同数量的FTC.
- 分析基岩纤维 (BF) 特性 (方向,位置,长度) 对应力强度因子的影响.
- 了解FTC和纤维增强对混凝土破裂行为的联合影响.
主要方法:
- 冲击压缩测试使用分离霍普金森压力杆 (SHPB) 装置以5米/秒的速度对暴露在0,10,20和30个FTC的BFRC标本进行了冲击压缩测试.
- 使用数值模拟来补充实验数据并分析压力强度因子.
- 研究了预制裂纹倾斜度 (0°,15°,28.89°) 和纤维参数对裂纹传播的影响.
主要成果:
- 增加FTC导致了更高的动态裂传播速度,并减少了不同裂倾向的模式I和模式II裂性.
- 对于0°裂纹倾斜,动态裂纹速度从311.84 m/s增加到449.92 m/s,I模式裂纹性从0.6266降至0.4902 MPa·m0.5.
- 数字模拟表明,更接近,更长,更垂直于裂纹尖端的纤维显著降低了模式I压力强度因子,对模式II的影响最小.
结论:
- FTCs显著损害了BFRC的裂抵抗力,表现为加速裂传播和减少断裂性.
- 玄武岩纤维的特性,特别是它们与裂纹尖端相对的近距离,长度和方向,在缓解裂纹传播方面发挥着至关重要的作用,特别是在I模式负载下.
- 该研究提供了对玄武岩纤维保护机制的定量见解,以防止混凝土中结解引起的损伤.
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