一种基于四点弯曲试验的新型钢纤维混凝土梁实验方法技术

本发明专利技术公开了一种基于四点弯曲试验的新型钢纤维混凝土梁实验方法，包括如下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种基于四点弯曲试验的新型钢纤维混凝土梁实验方法


[0001]本专利技术涉及一种基于四点弯曲试验的新型钢纤维混凝土梁实验方法
。

技术介绍

[0002]混凝土因抗拉强度低
、
脆性大
、
抗冲击性能差等缺点，限制了其在某些工程领域的推广应用
。
国内外学者普遍认为提高混凝土抗裂性能和韧性的有效措施是采用纤维增强的方式，纤维混凝土是以水泥浆
、
砂浆或混凝土为基体，以金属纤维等纤维为增强材料组成的复合材料，加入混凝土中的纤维能够阻止混凝土内部裂纹的产生和发展，可显著地改善混凝土的抗拉
、
抗弯
、
抗冲击及抗疲劳性能
。
钢纤维混凝土
(Steel Fiber Reinforced Concrete
，简称
SFRC)
是一种使用钢纤维增强的混凝土材料，在混凝土中加入一定量的钢纤维，钢纤维随机均匀地乱向分布在混凝土基体中，能够控制混凝土结构内部因各种因素产生的裂缝，有效改善混凝土梁的抗拉强度
、
耐久性及韧性
。SFRC
因其良好的安全性和经济性，已广泛应用于公路
、
桥梁
、
隧道
、
地铁及煤矿等领域
。
[0003]在钢纤维混凝土梁的设计和评估过程中，弯曲抗拉试验是一种常用的方法，用于评估梁的受力性能和抗拉能力
。
弯曲抗拉试验通过施加弯曲力矩于梁上，模拟实际使用条件下的受力情况
。
试验的目的是确定钢纤维混凝土梁在弯曲荷载下的承载能力
、
延性和破坏模式
。
国内弯曲抗拉试验通常遵循国际或国家标准规范，在规范中常利用切口梁进行三点弯曲梁试验，确定钢纤维混凝土梁在弯曲荷载下的受力性能和抗拉能力
。
[0004]参阅文献和规范可知，由于钢纤维混凝土内部钢纤维的随机分布，其破坏截面往往发生在钢纤维数量较少
、
分散状态差的位置，然而利用切口梁进行三点弯曲梁试验将人为的设定钢纤维混凝土梁的破坏发生在切口位置，与钢纤维混凝土实际软弱部位不相符合，且由于钢纤维的随机分布，不同受压面体现的钢纤维混凝土梁力学性能
、
韧性及破坏模式皆不同，因此缺乏科学合理的方法评判钢纤维混凝土梁准确的力学性能
、
韧性
、
破坏模式以及其内部钢纤维混凝土分散情况，导致难以实现钢纤维混凝土结构的安全合理设计
。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于针对现有技术所存在的不足而提供一种基于四点弯曲试验的新型钢纤维混凝土梁实验方法的技术方案，该方法充分考虑钢纤维对混凝土结构的影响机制，取缔切口梁抗弯试验方法规定破坏截面的方式，能够准确得到钢纤维混凝土结构内部实际软弱部位，揭示钢纤维对混凝土力学强度
、
韧性的影响机制；同时基于不同面进行加载，揭示混凝土结构内部纤维分布的不确定性，探究混凝土梁内部钢纤维分布对其力学性能的影响，获得钢纤维混凝土梁结构真实的力学性能
。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种基于四点弯曲试验的新型钢纤维混凝土梁实验方法，其特征在于包括如下步骤：
[0008]S1、
试验件制备与选取；
[0009]S2、
设计监测方案；
[0010]S3、
加载试验，采用闭环等速位移控制将试验件依次进行四点弯曲抗弯试验，直至试验件加载破坏，所述四点弯曲抗弯试验包括钢纤维混凝土梁四点弯曲试验和钢纤维混凝土梁破坏拉断试验；
[0011]S4、
数据分析处理，探究钢纤维混凝土梁力学性能
。
[0012]该方法充分考虑钢纤维对混凝土结构的影响机制，取缔切口梁抗弯试验方法规定破坏截面的方式，能够准确得到钢纤维混凝土结构内部实际软弱部位，揭示钢纤维对混凝土力学强度
、
韧性的影响机制；同时基于不同面进行加载，揭示混凝土结构内部纤维分布的不确定性，探究混凝土梁内部钢纤维分布对其力学性能的影响，获得钢纤维混凝土梁结构真实的力学性能
。
[0013]进一步，步骤
S1
的试验件制备与选取具体包括：
[0014]1)
制备符合规格的钢纤维混凝土梁，制备时可采用两种投料次序：先将纤维和骨料
、
水泥搅拌均匀，然后加水和外加剂水溶液继续搅拌，或者先搅拌除纤维外的其他材料，逐渐投入纤维，当全部投入后，再搅拌1～
3min
；
[0015]2)
在混凝土拌合过程中，记录日期和时间
、
混凝土配合比
、
材料用量及搅拌时间；
[0016]3)
在拌合完成后，开展混凝土塌落度试验，记录每次拌合钢纤维混凝土塌落度；
[0017]4)
试验件完成后，根据模具的顶面
、
侧面和底面分别做上标记
。
[0018]进一步，步骤
S2
中的设计监测方案包括试验件跨中挠度
、
表面裂缝发展过程图像监测
、
承载力监测
、
声发射监测
、
表面应变监测和振动监测；
[0019]试验件跨中挠度测量采用位移传感器放置在跨中位置，进行挠度测量，位移传感器与外部终端电连接；
[0020]表面裂缝发展过程图像监测采用图像的
DIC
分析系统，将试验件表面进行预处理
(
通过白漆与黑漆喷成斑点状
)
，打开
DIC
系统观测试验件表面裂缝的产生与发展过程，
DIC
分析系统与外部终端电连接；
[0021]承载力监测采用力学传感器进行试验件承载力的监测，力学传感器与外部终端电连接；该力学传感器为高灵敏度荷载传感器，如
S
型力学传感器
。
[0022]声发射监测采用声发射传感器通过胶水粘贴在试验件表面，监测试验件断裂破坏过程中声波的变化，声发射传感器与外部终端电连接；
[0023]表面应变监测采用应变片，将其用胶水固定在试验件表面，监测试验件受弯破坏过程中表面应力破坏，应变片与外部终端电连接；
[0024]振动监测采用加速度传感器通过胶水粘贴在试验件表面，监测试验件断裂破坏过程的变化，加速度传感器与外部终端电连接
。
[0025]进一步，步骤
S3
加载试验中的闭环等速位移的跨中位移速率为
0.2
～
0.5mm/min
，试验件的跨中挠度不小于
3mm。
[0026]进一步，步骤3中的钢纤维混凝土梁四点弯曲试验具体包括：
[0027]1)
钢本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于四点弯曲试验的新型钢纤维混凝土梁实验方法，其特征在于包括如下步骤：
S1、
试验件制备与选取；
S2、
设计监测方案；
S3、
加载试验，采用闭环等速位移控制将试验件依次进行四点弯曲抗弯试验，直至试验件加载破坏，所述四点弯曲抗弯试验包括钢纤维混凝土梁四点弯曲试验和钢纤维混凝土梁破坏拉断试验；
S4、
数据分析处理，探究钢纤维混凝土梁力学性能
。2.
根据权利要求1所述的一种基于四点弯曲试验的新型钢纤维混凝土梁实验方法，其特征在于：步骤
S1
的试验件制备与选取具体包括：
1)
制备符合规格的钢纤维混凝土梁，制备时可采用两种投料次序：先将纤维和骨料
、
水泥搅拌均匀，然后加水和外加剂水溶液继续搅拌，或者先搅拌除纤维外的其他材料，逐渐投入纤维，当全部投入后，再搅拌1～
3min
；
2)
在混凝土拌合过程中，记录日期和时间
、
混凝土配合比
、
材料用量及搅拌时间；
3)
在拌合完成后，开展混凝土塌落度试验，记录每次拌合钢纤维混凝土塌落度；
4)
试验件完成后，根据模具的顶面
、
侧面和底面分别做上标记
。3.
根据权利要求1所述的一种基于四点弯曲试验的新型钢纤维混凝土梁实验方法，其特征在于：步骤
S2
中的所述设计监测方案包括试验件跨中挠度
、
表面裂缝发展过程图像监测
、
承载力监测
、
声发射监测
、
表面应变监测和振动监测；所述试验件跨中挠度测量采用位移传感器放置在跨中位置，进行挠度测量；所述表面裂缝发展过程图像监测采用
DIC
分析系统，将试验件表面进行预处理，打开
DIC
系统观测试验件表面裂缝的产生与发展过程；所述承载力监测采用力学传感器进行试验件承载力的监测；所述声发射监测采用声发射传感器通过胶水粘贴在试验件表面，监测试验件断裂破坏过程中声波的变化；所述表面应变监测采用应变片，将其用胶水固定在试验件表面，监测试验件受弯破坏过程中表面应力破坏；所述振动监测采用加速度传感器通过胶水粘贴在试验件表面，监测试验件断裂破坏过程的变化
。4.
根据权利要求1所述的一种基于四点弯曲试验的新型钢纤维混凝土梁实验方法，其特征在于：步骤
S3
加载试验中的闭环等速位移的跨中位移...

【专利技术属性】
技术研发人员：王剑宏，夏志鹏，王世兴，田雨，王家鹏，胡云发，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：