轻骨料纤维喷射混凝土力学性能及破坏特征数值研究

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20210428.004

复合材料科学与工程 ›› 2021, Vol. 0 ›› Issue (4): 28-34.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20210428.004

轻骨料纤维喷射混凝土力学性能及破坏特征数值研究

孙秋荣¹, 刘磊²

1.江苏建筑职业技术学院建筑建造学院,徐州221116;
2.江苏地质矿产设计研究院(中国煤炭地质总局检测中心),徐州221116

收稿日期:2020-08-17 出版日期:2021-04-28 发布日期:2021-04-30
作者简介:孙秋荣(1973-),女,硕士,副教授,主要从事建筑材料、建筑节能方面的研究,hunningtu815@163.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目(41877272);2017江苏省高等教育教学改革研究课题重点项目(2017JSJG060)

STUDY ON THE MECHANICAL PROPERTIES AND FAILURE CHARACTERISTICS OF LIGHTWEIGHT AGGREGATE FIBER SHOTCRETE

SUN Qiu-rong¹, LIU Lei²

1. School of Architectural Construction, Jiangsu Jianzhu Institute of Architectural Technology, Xuzhou 221116, China;
2. Jiangsu Design Institute of Geology for Mineral Resources (Key Laboratory of Mineral Resources in Coal Measures of China National Administration of Coal Geology), Xuzhou 221116, China

Received:2020-08-17 Online:2021-04-28 Published:2021-04-30

摘要/Abstract

摘要： 以喷射混凝土配比为基准,将3种不同掺量的陶粒和玄武岩纤维进行组合,配制出9组轻骨料喷射混凝土(Lightweight Aggregate Fiber Shotcrete,简称“LAFS”)来探究陶粒与玄武岩纤维对LAFS抗压、抗拉及抗剪强度的影响规律,根据试验结果建立了LAFS强度预测模型,同时借助RFPA^2D软件模拟得到了LAFS受力过程中陶粒及玄武岩纤维的受力特征和破坏规律。结果表明:陶粒掺量与玄武岩纤维掺量对LAFS抗压、抗拉及抗剪强度的影响是交互的。试验分析得到陶粒掺量为116.248 kg/m³、玄武岩纤维掺量为5.26 kg/m³时LAFS性能最优。陶粒与LAFS的充分粘结是保证LAFS强度的关键,纤维在LAFS受力过程中整体性良好,在LAFS破坏之前可与混凝土基体共同受力。本研究可为工程上发展LAFS提供试验及理论依据。

关键词: 轻骨料喷射混凝土, 力学性能, 陶粒, 玄武岩纤维, RFPA^2D, 复合材料

Abstract: On the basis of the shotcrete ratio, the 3 different amounts of ceramsite and basalt fiber are combined. Nine groups of Lightweight Aggregate Fiber Shotcrete (LAFS) were prepared to explore the influence of ceramsite and basalt fiber on the compression, tensile and shear strength of LAFS. Based on the test results, a LAFS strength prediction model was established. At the same time, with the help of RFPA^2D software simulation, the force characteristics and failure laws of ceramsite and basalt fiber in the process of LAFS are obtained. The results show that the content of ceramsite and basalt fiber has an interactive effect on the compressive, tensile and shear strength of LAFS. Test analysis shows that the LAFS performance is the best when ceramsite is mixed with 116.248 kg/m³ and basalt fiber is mixed with 5.26 kg/m³. Adequate bonding of ceramsite and LAFS is the key to ensure the strength of LAFS. The fiber has good integrity during the LAFS stress process. Before LAFS breaks, it can bear the force together with the concrete matrix. This research can provide experimental and theoretical basis for the development of LAFS in engineering.

Key words: lightweight aggregate shotcrete, mechanical properties, ceramsite, basalt fiber, RFPA^2D, composites

中图分类号:

TB332

孙秋荣, 刘磊. 轻骨料纤维喷射混凝土力学性能及破坏特征数值研究[J]. 复合材料科学与工程, 2021, 0(4): 28-34.

SUN Qiu-rong, LIU Lei. STUDY ON THE MECHANICAL PROPERTIES AND FAILURE CHARACTERISTICS OF LIGHTWEIGHT AGGREGATE FIBER SHOTCRETE[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2021, 0(4): 28-34.

参考文献

[1] 李运华, 李珍, 原华. 轻骨料喷射混凝土在公路隧道漏水治理中的应用研究[J]. 公路工程, 2020, 45(2): 163-167.
[2] 白明举. 轻骨料喷射混凝土用于喀斯特地区渗水隧道处治的探讨分析[J]. 公路工程, 2018, 43(6): 236-240, 303.
[3] 张俊儒, 欧小强. 适用于高岩温隧道中的高性能隔热轻骨料喷射混凝土[J]. 混凝土, 2016(9): 140-144.
[4] 杨健辉, 张哲, 袁慧童, 等. 少量陶粒对普通混凝土物理力学性能的改善效果[J]. 混凝土, 2018(11): 122-126.
[5] 任晓光, 石云兴, 屈铁军, 等. 微孔混凝土基本力学性能试验研究[J]. 混凝土, 2018(6): 43-46.
[6] 姜平伟, 方江华, 庞建勇, 等. 植物纤维喷射混凝土力学性能及微观性能分析[J]. 长江科学院院报, 2020, 37(8): 137-141, 149.
[7] 焦华喆, 韩振宇, 陈新明, 等. 玄武岩纤维对喷射混凝土力学性能及微观结构的影响机制[J]. 复合材料学报, 2019, 36(8): 192.
[8] 李军伟. 混凝土单轴压缩损伤演化过程的声发射定位量化分析[D]. 秦皇岛: 燕山大学, 2019.
[9] 卢玉斌, 朱万成. 混凝土类材料翼型裂纹模型及RFPA数值模拟验证[J]. 混凝土, 2013(11): 32-36.
[10] 张梅丽, 梁正召, 高敏, 等. 含交叉裂隙岩体力学性质数值模拟研究[J]. 地下空间与工程学报, 2020, 16(3): 758-769.
[11] 赵威, 王之宇, 周春生, 等. 陶粒粒径及级配对陶粒混凝土力学性能的影响[J]. 非金属矿, 2020, 43(3): 37-39.
[12] 张培辉, 方圣恩, 洪华山. 不同纤维增强混凝土力学性能和破坏形态对比试验[J]. 玻璃钢/复合材料, 2019(6): 73-79.
[13] 喷射混凝土应用技术规程: JGJ/T 372—2016[S]. 北京: 中国建筑工业出版, 2016.
[14] 纤维混凝土应用技术规程: JGJ/T 221—2010[S]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2010.
[15] 黄鑫, 庞建勇, 黄金坤, 等. 聚丙烯纤维混凝土强度正交试验研究[J]. 硅酸盐通报, 2019, 38(4): 1183-1190.

轻骨料纤维喷射混凝土力学性能及破坏特征数值研究

STUDY ON THE MECHANICAL PROPERTIES AND FAILURE CHARACTERISTICS OF LIGHTWEIGHT AGGREGATE FIBER SHOTCRETE

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	李辉, 赵春江, 梁建国, 曾光, 王蕊, 边强. 变刚度复合材料层合板力学特性及失效机理分析[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 5-10.
[2]	宫唯康, 刘晓阳, 荆玉才, 项俊宁, 李相国, 杨国涛. 预应力CFRP板加固钢-混凝土组合梁受弯性能的有限元分析[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 11-19.
[3]	赵雄翔, 孙鹏文, 李建东. 基于应变能的风力机叶片铺层结构优化设计[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 20-24.
[4]	冯钰茹, 王军利, 张宝军, 刘志远, 李金洋, 张宝升. 复合材料叶片建模及铺层参数对强度的影响分析[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 25-31.
[5]	常腾飞, 湛利华, 李树健, 潘阳. 不同成型方法的树脂基复合材料帽形结构共固化成型质量研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 32-38.
[6]	黄东辉, 曾少华. 自组装蒙脱土-碳纳米管对玻纤增强复合材料力学及界面性能的影响[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 39-44.
[7]	满珈诚, 侯进森, 李哲夫, 岳广全, 徐鹏, 姜碧羽, 刘卫平. 连续碳纤维增强热固性预浸料压实性能的试验研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 45-51.
[8]	林梅, 张铁军, 冯宇, 王旗, 武梦科. 湿热/干燥环境交替作用下碳纤维复合材料的吸湿/脱湿特性[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 52-59.
[9]	高慧, 罗发, 渠永平, 王春海. SiC_f/Al₂O₃/Mullite复合材料的制备及吸波性能[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 60-65.
[10]	王东萍. 磁性聚吡咯基复合材料吸附电镀废水中铜离子[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 66-70.
[11]	鲁晓锋, 张颜明, 蒙丹, 苏成功. 全尺寸叶片静力测试中ANSYS梁模型应用与研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 71-74.
[12]	宦胜民, 黄小波, 杨润苗, 向萌. 超支化不饱和聚酯的制备及其应用研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 75-80.
[13]	王雅娜, 赵魏. 复合材料Ⅱ型分层ENF试验数据处理方法对比分析[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 81-92.
[14]	田会方, 张国武, 吴迎峰, 任政. 水处理罐缠绕工艺中玻璃纤维团打结装置设计与分析[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 93-98.
[15]	冯倩倩, 朱方龙. 聚合物辅助沉积法制备导电玄武岩纤维[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(7): 99-102.