聚丙烯纤维混凝土断裂韧度试验与数值分析

摘要

本文采用9组不同配合比的聚丙烯纤维增强混凝土（Polypropylene fiber reinforced concrete,PPFRC）进行预制裂缝梁三点弯曲试验，以聚丙烯纤维掺量和长径比为控制变量，基于双K断裂模型和四阶段断裂模型分别探讨了聚丙烯纤维对混凝土不同断裂韧度的影响，得到了PPFRC的粘聚力-裂缝张开位移双线性软化曲线，引入影响系数解决了经验计算公式的修正问题，利用ABAQUS的扩展有限元法模拟断裂过程，通过参数分析验证模型分析梁断裂行为的可行性。本文结果表明：四阶段断裂模型更适用于作为PPFRC结构失效的判定准则，模型中的宏观裂缝起裂韧度与纤维掺量成正比，与长径比成反比，结构失效韧度与掺量和长径比均呈正相关。掺入12 kg/m³、20 mm长聚丙烯纤维的混凝土宏观裂缝起裂韧度和结构失效韧度分别为9.80、55.32 MPa·m^1/2。双线性软化本构经验公式中引入的聚丙烯粗纤维β_p=0.849；聚丙烯细纤维β_p在0.409～0.552，取值随长径比增大而上升。

关键词

建筑材料 / 聚丙烯纤维 / 断裂韧度 / 扩展有限元法 / 双线性软化曲线