提高纤维编织网保护层混凝土抗剥离能力的有效方法.pdf

第 1 3 卷第 4 期 2 0 1 0年 8月 建筑材料学报 J OURNAL 0F B UI LDI NG MATERI AL S Vo 1 ． 1 3 ，No ． 4 A u g ． ， 2 0 1 0 文 章 编 号 ： 1 0 0 7 — 9 6 2 9 ( 2 O 1 O ) O 4 — 0 4 6 8 — 0 6 提高纤维编织网保护层混凝土抗剥离 能力的有效方法 尹世 平 。 ， 徐 世娘 。 ( 1 ．中 国矿业 大学 力学 与建筑工 程学 院 ，江苏 徐 州 2 2 1 1 1 6 ； 2 ．浙江大学 建 筑工程 学院 ，浙江 杭州 3 1 0 0 5 8 ； 3 ．大连理 工大学 土木工程 学院 ，辽宁 大 连 1 1 6 0 2 4 ) 摘 要 ：为 了改善 环氧树 脂浸渍后 的 纤维柬 与混 凝 土之 间沿 纤 维束径 向的黏 结 性 能 ， 通过 对 薄板 试 件进行 四点弯 曲试验 ， 研 究 了对 纤 维束表 面进行 黏砂 处理 、 在 混 凝 土 中掺 加 短 切 聚 丙烯 纤 维及在 纤维编织网上挂 U 型钩等措施的影响． 结果表 明： 这 3种措施都有助 于提 高纤维柬与混凝土之 间 沿纤 维柬径 向的黏结 力 ， 从 而提 高保护 层混凝 土 的抗 剥 离能力 ， 最终提 高构件 的 承载 性 能 ； 黏 细砂 网的增 强效果优 于黏粗砂 网； 聚 丙烯 纤维掺 量略 低 于 1 ． 0 k g ／ m。的效 果较 好 ； 加 入 U 型钩 的试 件 承 栽能 力提 高 明显． 关键 词 ：纤维编 织 网；混凝 土保 护层 ； 抗 剥 离能 力 ；四点 弯曲 ； U 型钩 中图分 类号 ： TU3 7 7 文献标 志码 ： A d o i ： 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 7 — 9 6 2 9 ． 2 0 1 0 ． 0 4 ． 0 1 0 Ef f e c t i v e M e t ho d t o I m p r o v e An t i f l a ki n g Ca p a c i t y o f Co v e r Co nc r e t e t o Te x t i l e yJ N Shi — pi n g ， 【 ，Shi — l an g ’ 。 ( 1 ．S c h o o l o f Me c h a n i c s& Ci v i l E n g i n e e r i n g ，C h i n a Un i v e r s i t y o f Mi n i n g a n d Te c h n o l o g y，Xu z h o u 2 2 1 1 1 6，Ch i n a ； 2 ．C o l l e g e o f Ci v i l E n g i n e e r i n g a n d Ar c h i t e c t u r e ，Z h e j i a n g Un i v e r s i t y ，Ha n g z h o u 3 1 0 0 5 8 ，Ch i n a ； 3 ．De p a r t me n t o f C i v i l En g i n e e r i n g，Da l i a n Un i v e r s i t y o f Te c h n o l o g y，Da l i a n 1 1 6 0 2 4，C h i n a ) Ab s t r a c t ：I n o r d e r t o i mp r o v e t h e b o n d p e r f o r ma n c e i n t h e r a d i a l d i r e c t i o n o f t h e y a r n s ，b e t we e n t h e e p o x y r e s i n— i mpr e g n a t e d t e x t i l e a nd t he c o nc r e t e，s t i c k i n g s a n ds o n t he s u r f a c e of t h e t e xt i l e，a dd i n g t he s h o r t - c u t p o l y p r o p y l e n e ( P P)f i b e r i n t o t h e c o n c r e t e a n d h a n g i n g U— s h a p e d h o o k s u p o n t h e t e x t i l e we r e s t u d i e d ． Th e f o u r — p o i nt be nd i n g t e s t s o f t hi n p l a t e s p e c i me n s s h ow t h a t t he a bo v e t hr e e me t ho d s a r e a l l h e l p f ul t o i mpr o v e t h e a d he s i v e bo n d i n t he r a di a l di r e c t i o n o f t h e y a r ns ，a n d t hu s t he a n t i — f l a k i ng c a p a c i t y o f t he C OY — e r c o nc r e t e i s e n ha nc e d，a n d f i na l l y t he b e a r i n g c a pa c i t y of t h e c o mpo n e nt i s i mp r ov e d． Ad d i t i o na l l y，t he e n h a n c e me n t e f f e c t o f t h e t e x t i l e s t u c k wi t h f i n e s a n d s i S s u p e r i o r t o t h a t s t u c k wi t h c o a r s e s a n d s ；t h e e f f e c t i s b e t t e r wh e n t h e mi x i n g a mo u n t o f P P f i b e r i s 3 l i t t e r l o we r t h a n 1 ． 0 k g ／ m。 ；t h e b e a r i n g c a p a c i t y o f t he s p e c i me n s c a n be i m p r ov e d s i gn i f i c a nt l y by ha n gi ng U— s ha pe d ho o ks u p on t he t e x t i l e ． Ke y wo r ds ：t e x t i l e；c on c r e t e c o ve r ；a nt i — f l a ki n g c a pa c i t y；f ou r — p o i nt be nd i n g；U— s ha p e d h o o k 目前 ， 短纤维增强水泥基材料已经得到 了广泛 的研究和应用． 用高性能的短纤维增强水泥基材料 收稿 日期： 2 0 0 9 - 0 9 - 0 7 ；修订 日期 ： 2 O 1 0 一 O 1 — 1 9 基金项 目： 国家自然科学基金重点项 目( 5 0 4 3 8 0 I O ) 第一作者 ： 尹世平 ( 1 9 7 8 ～) ， 男 ， 山东高密人 ， 大连理工大学博士生． E — ma i l ： y i n s h i p i n g 7 8 0 8 @y a h o o ． c o rn． a n 通信作者： 徐世娘( 1 9 5 3 ～) ， 男 ， 长江学者特聘教授， 博士生导师． E - ma i l ： s l x u @d l u t ． e d u ． c n 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4 期 尹世平 ， 等 ： 提高纤维 编织网保护层混凝土抗剥 离能力的有效方法 4 6 9 可 以生 产 具 有 高 耐久 性 的薄 壁 、 轻 质 构 件． 然 而 ， 短 纤 维在 某 方 向 上 的增 强 效 率 受 其 分 布 的方 向 性 限 制 ， 因而不 能 代 替 钢筋 在 结 构 中承 受 某 个 明确 方 向 的荷 载作 用[ 1 ] ． 近 1 O年 来 ， 纤 维 编织 网增强 水 泥 基 材料 得 到 了人 们 的 广 泛 关 注 j 。 ． 纤 维 编 织 网增 强 混凝 土 ( t e x t i l e r e i n f o r c e d c o n c r e t e ，TR C ) 是 一种结 合 了短 切纤 维增 强混 凝 土和普 通 钢筋} 昆 凝 土 二者 优 点 的复 合材 料『 8 ] ． 由于所采 用 的纤 维材 料 ( 如 耐碱 玻 璃 纤维 、 碳纤 维 、 芳族 聚 酰胺纤 维 、 玄武 岩纤 维 等 ) 具 有 耐腐蚀 性 ， 因而 不再 需 要 防止 化 学 侵 蚀 的混 凝 土 保护 层 ， 结 构 单 元 的厚 度 主要 依 赖 于 增 强 纤 维 必需 的锚 固厚度[ 7 ] ． 这些特性使得 TR C可被应用于轻质 薄 壁结 构_ 2 ] ， 还可 用 于制 作面 板或 覆层 ， 防治 各种 混 凝 土开 裂[ 】 ， 以及 钢筋 混凝 土结 构 或 木 结构 的修 复 与 加 固D 1 o 3 ． 在 TR C构件 的推 广及 应用 过 程 中 ， 其 力学性 能 的研究十分必需． 文献 [ 4 — 8 ] 指 出， 纤维束和混凝土 的界面 特性 是 影 响 TR C 力 学 性 能 的 关 键 性 因 素 ． P e l e d等 z ] 研 究发 现 ， 纤 维 网 的几何 特性 对 其 界 面 黏结及 增强 效 果 影 响较 大 ． 由于 水 泥基 体不 能完 全 浸入纤 维 网纱 线 的 内 部 ， 因 而 形 成 了外 层纤 维 和基 体 接触 ， 而 内部 纤 维 接 触 不 到基 体 的现 象_ 5 J 8 ] ， 这 样 就 大 大降低 了纤 维协 同受 力 的效 果 ， 不 能充 分 发 挥 其增强 作 用． 为 了改 善纤 维 网和 基体 问 的界 面黏 结 ， 国内外 开展 了大 量 的 试 验 研 究 ， 其 成 果 主 要 包 括 4 个方 面 ： ( 1 ) 改 变 纤 维 间 的 性 质． 通 过 机 械 或 化 学 的 方法分离纤维丝 ， 加大纤维丝之间的距离 ， 使水泥基 体浸 入 到 内部 的纤 维 丝 中[ 1 3 3 ． ( 2 ) 用 液 态 聚合 物 进 行浸 渍． 研 究口 表 明 ， 经 聚 合 物 浸 渍 后 的 纤 维 网 能够 协 同受 力 ， 极 大 提 高 了其 和 基 体 间 的 界 面 黏结 强度 ， 从而提高构 件的承载 能力． 其 中文献 [ 3 ， 1 3 ， 1 6 ] 发现 ， 在浸渍后纤维网的表面喷砂可以进一步提 高其 界 面黏结 ． ( 3 ) 在 混 凝 土 基 体 中加 入 聚 合 物 ， 改 变原 有 基体 的组 分 ， 在纤 维 网不 浸 渍 的情 况 下 使 基 体材 料 最 大 可 能 地 浸 入 到纤 维 束 中[ 1 ” ] ． ( 4 ) 通 过 对环 氧树 脂浸 渍 后 的纤 维 束 施 加 预 应 力 ， 通 过 基 体 材 料 的挤压 作用 来 提高 界 面黏结 _ 3 ] ． 浸 渍后 的纤 维 柬 增 强 构 件 易 产 生 分 层 ， 甚 至 导 致 表 层 混 凝 土 的 剥 离 ， 从 而 降 低 构 件 的 承 载 能 力[ 1 ． 纤 维 编织 网和 混凝 土 界 面 的破 坏 基 于 两个 主 要 的机 制[ 1 I ： 一 是 聚合 物 浸 渍 纤 维 编 织 网和 混 凝 土之 间微 弱 的 界 面黏 结 ； 二 是 构件 中纵 向微 裂 缝 的形成 ． 这 是 由 于在 纤 维 束 和 混 凝 土 界 面 沿纵 向 和 径 向的黏 结应 力 传 递 较 高 ， 从 而 导 致 混 凝 土受 到 了 较 高 的盘 绕张 力． 为改善 纤 维束 和 基 体 材 料 间 的 界 面 黏 结性 能 ， 提 高 TRC的受 力特性 ， 本 文尝试 了对纤 维束 表面 黏 砂 处理 、 在混 凝 土 中掺 短 切 聚 丙烯 纤 维 及 在 纤 维 编 织 网 上挂 U 型 钩 的措施 ； 并 考 虑 了不 同 的黏 砂 粒 径 及 聚 丙烯 纤维 掺量 对构 件 界面 黏结 性能 和受 弯性 能 的影 响． 1材 料 和 试 验 方 法 1 ． 1 纤 维编 织 网 试验 中采 用的是 由相互垂 直 的碳 纤维 柬 ( T 7 0 0 S ) 和无 碱玻 璃纤 维 束 ( E — g l a s s ) 混 编 的二 维 缝 编 织 物 ， 网格 间距 为 1 0 mm( 见 图 1 ) ． 这 2种纤 维柬 都是 由没 有扭 曲的复丝 组 成 ， 直 的纬 向碳 纤 维 柬 在 正交 点 处 插入 直 的径 向无 碱 玻 璃 纤 维 束 中 ， 然 后 通 过线 圈缝 合无 碱玻 璃纤 维 束 的方 式 紧 紧地 结 合 在 一 起 ， 形 成 一 个 强有 力 的整 体． ( a ) B e f o r e imp r e g n a t e d C o ) AR e r i mp mg n a t e Mb y e p o x y r e s i n a n d c o v e r e dw i t h s and 图 1 碳 玻 混 编 网 Fi g．1 H y br i d t e xt i l e s ma de u p o f c ar b on an d E— gl a s s y a r ns 本 文采用 的碳 纤 维束 和无 碱玻 璃纤 维束 材 料参 数 由 厂 家 提 供 ( 见 表 1 ) ． 本 文 根 据 GB ／ T 3 3 6 2 — 2 0 0 5 { 碳 纤维 复丝 拉伸 性 能试验 方 法 》 测 得试 验 所用 的 经 环 氧 树 脂 浸 渍 的碳 纤 维 柬 的 力 学 参 数 如 表 2 所示 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 7 0 建筑材料学报 第 1 3 卷 P ‘ ce Ⅱ m e n ‘ t R a F s h u i w a t e r s t h e t? 1 3I a 1 rs td： e n er‘a t I O ： m ／ m t m e g n J 0 — 0 ． 6mm 0 ． 6 - I ． 2ml T l 1 ． 2 细 粒混凝 土 为使混凝土能顺利渗透纤维编织 网( 以下简称 为 纤维 网) ， 并与 其形成 良好黏结 ， 避免 孔穴 ， 减少 施工 难度， 且具有高流动性、 不离析的自密实能力 ， 要求混 凝土粗骨料的最 大粒径 一般小 于 4 mm． 为此 本文 专 门配制了高性能细粒混凝土， 其配合比见表 3 ． 经试验 测试 ， 符合 自密实混凝 土的工作性 能要求 ． 1 ． 3试件 制备 制备试 件 之 前 要先 对 纤 维 网进 行 环 氧 浸 渍 处 理 ， 在 环 氧树 脂 变 干 之 前 洒 上 不 同粒 径 ( 0 ～ 0 ． 6 ， 0 ． 6 ～1 ． 2 mm) 的细砂 ， 待环 氧树脂彻 底 干透且 砂 与 纤维网凝结成一体后方可使用 ( 见图 1 ( b ) ) ． 为 了减 小试 验 的离 散性 ， 试 件 由大板 试件切 割 而成 ， 布 设层 数 为一层． 首 先将 9 0 0 mm4 9 0 mm2 0 mm 的模 具严 格放平 ， 然后 浇 注 厚 1 5 mm 的细粒 混 凝 土 ， 再 将纤维网给予一定的张力 固定到模具上 ( 对 于植入 U 型钩 的试 件 ， 每 隔 3个 网格将 2个 端脚 长 度 不 同 的 U型 钩 ( 见 图 2 ) 的短 端 脚 钩住 纤 维 网 ， 长 端 脚插 入 细粒混凝 土 中) ； 最后 再浇 注厚 5 mm 的细粒 混凝 土 ( 对 于掺 加 聚丙 烯 ( p o l y p r o p y l e n e ，P P ) 纤 维 的试 件， 纤维掺量分别为 0 ， 0 ． 5 ， 1 ． 0 ， 1 ． 5 k g ／ m。 时试件 编号分别 为 O P P， 0 ． 5 P P， 1 _ O P P， 1 ． 5 P P ) ； 室温 下静 置 2 4 h后拆模， 然后送入标准养护室养护 2 7 d ． 试 验前用石材切割机锯出所用弯 曲试件 ， 试件尺寸为 4 9 0 mm1 0 0 mm2 0 mm， 同样规 格 的试 件至少 保 证有 3个 ． 这 样 1 0 0 mm 宽度 内 即布设 了 8根 碳 纤 维束 ， 配网率 为 ： P f 一 1 8 ％． P f 一 而 u 图 2 U 型钩 示 惹 图 F i g ． 2 S c h e m a t i c f o r U- s h a p e i r o n h o o k ( s i z e ： mm ) 1 ． 4加载方式 及测试 内容 采用 3 0 t 万能试验机对试样进行加载， 如图 3 所 示布置． 加载 由位移控制， 速率 0 ． 5 m m／ m i m荷载 由荷载传感器测定， 跨中挠度 由 2个 L V D T测定． 荷 载传感器和 L V DT通过数据采集 系统连接在 电脑上 ， 直接输出荷载一 位 移 曲线． 采 集 系统选 用德 国进 口的 I MC( I n t e g r a t e d Me a s u r e me n t＆ C o n t r o 1 ) ． p／ 2 p ／ 2 图 3 弯曲试验装置 Fi g ．3 Sc he ma t i c t e s t s e t up f o r f o u r - p o i nt b e nd i ng t e s t 2 试验结果及分析 2 ． 1 浸 渍处 理对纤 维 网力 学性能 的影响 表 2中测试 结果表 明 ， 即使浸渍后 ， 也不 能完全 发 挥纤维 的作 用． 这是 因为 生产 和 运输 过 程不 可避 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4期 尹世平 ， 等 ： 提高纤 维编织网保护层混凝土抗剥 离能力的有效方法 4 7 1 免地 会对 纤维 造 成 损 伤 ， 因此 纤 维 柬 的 实 际 抗 拉 强 度值 低 于厂家 提供 的抗 拉 强度 值． 浸渍 后 的纤维 束之 所 以 比单 丝 纤维 有更 大 的测 量应 变 ， 一 是 由于 在浸 渍过 程 中 ， 碳 纤维 不是 完 全 处 于伸 直拉 紧状 态 ； 二是 由于经 向纤 维 的影 响 ， 碳 纤 维 在节 点位 置处 于屈 曲状 态 ， 因此 ， 当张拉 力达 到 一 定 程度 时 ， 碳 纤维 被拉 直 的这 部 分 变 形 就 隐 含 在 测 量 数据 中 ； 第三 点可 能是 由于测试 中的误 差影 响 ． 浸渍 后碳 纤 维 束 的 弹性 模 量 比单 丝 纤 维 偏 低 ， 可能 是 由于环 氧树 脂 的弹 性模 量相 对 于碳纤 维 来 说 太小 ， 从 而影 响 了 浸环 氧树 脂 硬 化 后 纤 维 束 的弹 性 模量 ， 也 可能 是 由 于 附加 变 形 的加 入 而 导 致 计 算 的 弹性 模 量偏低 ． 2 ． 2 表面 黏砂 处理 对 T R C力 学性 能 的影 响 图 4 ～6给 出 了纤 维 网黏 砂 处 理 对 薄 板 构 件 界 面黏结性 能 和力 学性 能 的影 响 ． 不 黏 砂 ( n o s t i c k i n g s a n d ， NS S ) 、 黏 细 砂 ( s t i c k i n g f i n e s a n d ， S F S ) 、 黏 粗 砂 ( s t i c k i n g c o a r s e s a n d ， S C S ) 分 别 用 N S S， S F S ， S CS表 示． M i d — s p a n d e fle c t i o n ／ mm 图 4 纤维网不同表面处理时试样的跨中挠度与荷载的关系 Fi g． 4 Re l a t i o ns h i p be t we e n mi d — s pa n d e f l ec t i on an d l o a d o f s pe c i me n wi t h d i f f e r e n t s u r f a c e t r e a t me nt o f t e x t i l e 图 5 黏砂 网增 强 试 件 的开 裂情 况 Fi g． 5 Sp e c i me n r e i nf or c e d wi t h t he t e xt i l e wi t h s a nd 由图 4可见 ， 开 裂后 ， 黏 砂 网增 强 试件 具 有更 高 的刚度 ， 因而 同样 变 形情 况下 其 承载 能力 也更 高 ． 这 是 因为 黏砂 增 加 了纤 维柬 的表 面 粗 糙 度 ， 使 得 纤 维 束和混凝土之间的机械 咬合力提 高， 有益于二 者之 间界 面黏结 力 的增 加 ， 从 而 提 高 了 沿 纤 维束 径 向 的 应力分量 ， 在相 同曲率下使保护层混凝土的抗 剥离 能力更 高 ． 同时 ， 界 面黏 结强 度 的提 高也 有效 减 小 了 纤维 网和 细粒 混 凝 土 之 间 的 相对 滑 移 ， 从 而保 证 了 ( a ) S e p a r a t in g o f t h e i n t e r f a c e C o ) F l a k i n g o f t h e c o n c r e t e 图 6 不黏砂 网增强试件 的开裂情况 Fi g． 6 Sp e c i me n r e i nf o r c e d wi t h t h e t e xt i l e wi t hou t s a n d 二者 之 间应力 的有 效 传 递． 这 将 增 加 纤 维 网 的 限裂 作用 ， 改善 构件 的裂缝 形式 ， 降低 表 层混 凝土 剥 离 的 可能 ， 从 而保证 了二者 的协 同受 力． 黏细 砂 网增 强效 果似 乎要 优 于黏 粗 砂 网 ， 这 也 可 以从 黏 砂 对 界 面黏 结性 能 的改善 得 到 解 释 ， 即黏 细 砂 网对 纤 维 束 与混 凝 土界 面黏结 性 能 的改善 要优 于黏 粗砂 网[ 1 ． 此 外 ， 在 试验 中还 观察 到 ， 所有 黏砂 网增 强 的试 件破 坏 之前 界 面几 乎 都 是 完 好 的 ， 裂缝 形 式 也 比较 理 想 ( 见 图 5 ) ．由于 裂 缝 宽 度 很 小 ， 卸 载 后 不 易 辨 别 ， 为 了便 于 观 察 ， 在 加 载 过 程 中将 开 裂 的 位 置 标 出． 由图 6可 见 ， 对 于 不黏 砂 网增 强 的薄 板 ， 由于 界 面效果 不理 想 ， 裂缝 开 口较 大 ， 致 使纤 维 网和基 体 不 能协 同受力 ， 最 后几 乎是 纤维 网的弯 曲拉 拔． 而在 荷 载为 1 ． 4 ～ 1 ． 6 k N 时 ， 纤 维 网 和 基 体 的界 面就 出现 微 观 裂缝 ， 随 着荷 载 的增 加 ， 界 面 裂缝 继 续 扩 展 ， 最 后 导致 细 粒混 凝 土 的 剥 离 破坏 ， 不 能 充 分发 挥 纤 维 网 的作 用 ． 这 与文 献 [ 1 3 ] 中 由于 沿 纤 维 束径 向 的黏 结力很 薄 弱而 导致 构件 界 面破 坏 的结 果 相似 ． 2 ． 3掺 加聚 丙烯 纤维 对 T R C力学 性 能的 影响 这部 分研 究 了细粒 混凝 土 中加 入 的聚丙 烯 纤维 对薄 板构 件界 面 黏 结 性 能 和 力 学性 能 的影 响． 聚丙 烯纤 维掺 量 对 T RC试 样力 学性 能 的影 响见 图 7 ． 由图 7可见 ， 加 入 聚 丙 烯 纤 维 有 助 于提 高 薄板 试件 的开 裂 后 刚度 ． 这 是 因 为短 纤 维 在 裂 缝 处 的 桥 联作 用 延 缓 了裂缝 发 展 ， 降低 了裂 缝 宽度 ． 同 时 ， 短 纤维 的桥 联 作 用使 混 凝 土 的抗 剥 离 能 力 得 到提 高 ， 改 善 了其 和纤 维束 之 间 的界 面 黏 结 ， 从 而 有 助 于 纤 维 网和 细粒 混凝 土之 间 的应 力 传 递 ， 更 好 地 发 挥 纤 维网的增强作用 ， 但并不是纤维掺量越高越好． 由图 7可 知 ， 当 聚丙 烯 纤 维 掺 量 为 1 ． 5 k g ／ m。 时 ， 构 件 的 承载 能力 反而 比不 掺 聚 丙烯 纤 维 的试 件 低． 分 析 其 耄∞ 0 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 4 7 2 建筑材料学报 第 l 3 卷 2 5 2 0 3 。 O ． 5 U l U l ， 2U Z， j U M i d — s p a n d e fle c t i o n ／ mm 图 7 不同聚丙烯掺量下试样跨 中挠度与荷载的关系 Fi g．7 Re l a t i o ns h i p b e t we e n mi d — s p a n d e f l e c t i on a nd l o a d o f s p e c i me n wi t h di f f e r e nt c o n t e nt s o f po l y - pr o py l e n e f i b e r 原因 ， 可能是 由于 聚 丙烯 纤 维 的增 稠 作用 和 弱 界 面 效 应 ， 这都 是对 细粒混 凝土强度 不利 的 因素 ； 当聚丙 烯纤 维掺量 偏 高 时 ， 在 不 改 变细 粒 混凝 土 配 比的情 况下 会导致纤 维 的分散 效 果 不好 ， 从 而在 混凝 土 中 人为 引入 了缺 陷 ， 在 纤 维束 和 混凝 土 界 面 的 高应 力 传递区， 这些缺陷的不利影响会更加明显． 试验还发 现 ， 聚丙烯 纤维 掺 量 为0 ， 1 ． 5 k g ／ m。的试 件都 是 先 从纤 维 网和细 粒混 凝 土 的界 面 开始 出现 剥 离 ， 当荷 载达 到一定 程度 后再 沿 界 面 剪切 破 坏 ； 聚 丙烯 纤 维 掺量 为 0 ． 5 k g ／ m 的试 件 有 的 是 混 凝 土 的 剥 离 破 坏 ， 有 的是界 面完好 情况 下的弯 曲破坏 ； 而 聚丙烯 纤 维 掺量 为 1 ． 0 k g ／ m。的试件 几 乎都 是 弯 曲破 坏 ， 破 坏 之前界 面完好 或有 微裂纹 ( 见 图 8 ) ． 所 以聚丙烯纤 维 的掺量应 该有一个最优值 ， 虽 然本次试验 的构件 较 少， 但结合图 7 可知该最优值应该略小于 1 ． 0 k g ／ r n 3 ． 在试 验 中还 观察 到 ， 不 掺 聚丙 烯 纤维 的细 粒 混凝 土 开裂后 ， 裂纹穿 过纤 维 网并 贯穿整个 截 面 ； 掺 聚丙 烯 纤 维后可 以避 免这种情 况 ， 细粒混凝 土 开裂后 ， 裂缝 缓慢向受压区发展 ， 直到最后破坏 ， 这与文献[ 2 2 ] 得 到 的结论相 同． 图 8 不 黏 砂 网 增强 的薄 板 试 件 临 近破 坏 图 Fi g ．8 Ne a r t o f a i l u r e o f t h i n p l a t e r e i n f o r c e d wi t h t e x t il e wi t h o u t s a n d ( wi t h 1 ． 0 k g ／ m。P P f i b e r ) 2 ． 4加入 U形钩 对 T R C力学性 能的影 响 在 纤维 网上挂 U 型钩后 ， 不 黏砂 网增 强 的 薄板 试件 的力学试 验结 果如 图 9 ～ 1 1 所示 ． 由图 9 ～ 1 l 可 以发现 ： U 型 钩 的加 入 为不 黏 砂 纤维 网提 供 了足够 的沿纤 维束 径 向 的锚 固应力 ， 且 M i d — s p an d e fle c t i o n ／ mm 图 9 加或不加 U型钩试件跨中挠度与荷载关系的对 比 Fi g， 9 Compa r i s on o f s pe c i me n s wi t h a nd wi t h ou t U— s ha p e d h o ok s 图 1 O 未加 U型钩试件的破坏图 Fi g．1 0 Fa i l ur e ph o t o of t h e s p e c i me n wi t h o u t U— s ha p e d h o oks 图 1 1 加 U 型 钩 试 件 临近 破 坏 图 Fi g．1 1 Ne ar t o f a i l u r e of t h e s p e c i me n wi t h U— s h a pe d ho o ks 与经 向的 固定 纤维联 合作 用提 高 了沿纤 维束 纵 向的 界 面黏结 ， 使 基体 和纤 维 网能够 协 同受 力 ， 避 免 了因 纤维 网和基 体过早 剥离 而不 能充 分发挥 纤维 网性 能 的情 况 出现 ， 最后 在界 面完好 的情 况下 弯曲破 坏 ， 纤 维 网被拉 断． 同时 由于 U 型 钩 的加入 可 以看 作是 钢 筋混 凝 土结构 中箍筋 的作 用 ， 提 高 了构 件 的截 面抗 剪 能力 ， 有效 防止 了同样情 况下 构件 的剪切 破坏 ， 提 高 了薄板 的承载 能力 ． 试 验 中还发 现 ， 加人 U 型钩 的试 件 在 整个 受 力 过 程 中沿 纤维 网和 基体 的界 面 无 肉 眼可 见微 裂 缝 ， 且 由于 良好 的界 面黏 结 ， 薄板 的裂 缝 间距 和 裂缝 宽 度 也较小 ． 而 未加 U 型钩 的试 件在荷 载达 到 1 ． 4 k N 左 右 时 即沿 界 面 出现 微 裂缝 ， 且 随着 荷 载 的增 加 而 变大 ， 最 后 导致 界 面剥 离 破 坏或 慢 慢 形 成沿 界 面发 展 的剪切 斜 裂缝 而剪切 破坏 ( 见 图 1 0 ) ， 纤维 网 的作 用 未得 到充分 发挥 ． 图 1 l 是 加 入 U 型 钩后 ， 不 黏砂 的薄板 ， 在 荷 载 达 到 2 ． 8 k N 左 右 时 ， 挠 度 约 为 2 3 mm， 界面仍 然完 好 ， 薄 板最 后都 为弯 曲破坏． 耄∞ o 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 4期 尹世平 ， 等 ： 提高纤维编织网保护层混凝土抗剥离能力 的有效方法 4 7 3 3 结 论 1 ． 黏砂提高了纤维束和混凝土之间的机械 咬合 力 ， 有 效地 减小 了二者 之 间的相 对滑 移 ， 从 而 保证 了 二者 之 间应力 的有 效传递 ， 改 善 了构 件 裂缝形 式 ． 2 ． 细 粒混凝 土 中加入 短切 聚丙烯 纤 维可 以 改善 薄板试 件 开裂后 的力 学特性 ． 通 过 比较发 现 ， 聚 丙烯 纤 维掺量 略低 于 1 ． 0 k g ／ m3的效 果要 好一 些． 3 ． U 型钩 的加 入 不 但 可 提 高 纤 维 束 沿 其 径 向 的锚 固力 ， 也 可 以提 高构 件 的截面抗 剪 能力 ， 从 而 明 显地 提 高 了 不 黏 砂 纤 维 编 织 网 增 强 构 件 的 受 力 性 能． 参 考 文献 ： [1] 苟勇 ， 孙伟 ， R E I NHAR DT H W ， 等． 短纤 维 和织 物增 强混凝 土薄板试验研究l- j ] ． 土木工程学 报 ， 2 0 0 5 ， 3 8 ( 1 1 ) ： 5 8 — 6 3 ． XUN Yo n g． SUN W e i ， REI NH ARDT H W ， e t a 1 ．An e xp e r i — me n t a l s t u d y o n s h o r t f i b e r a n d t e x t il e r e i n f o r c e d c o n c r e t e t h i n — s l a b s [ J ] ． C h i n a C i v i l E n g i n e e r i n g J o u r n a l ， 2 0 0 5 ， 3 8 ( 1 1 ) ： 5 8 6 3 ． ( i n Ch i n e s e ) [ 2] HE GGE R J ， VOS S S ． I n v e s t i g a t i o n s o n t h e b e a r i n g b e h a v i o r a n d a p p l ic a t i o n p o t e n t i a l o f t e x t i l e r e i n f o r c e d c o n c r e t e [ J ] ． E n — g i n e e r i n g S t r u c t u r e s ， 2 0 0 8， 3 0( 7 ) ： 2 0 5 0 — 2 0 5 6 ． [3] 徐世 娘， 李赫． 碳纤维编织 网和高性能细粒混凝土的黏结 性能 口] ． 建筑材料学报 ， 2 0 0 6 ， 9 ( 2 ) ： 2 1 1 - 2 1 5 ． XU Sh i — l a n g，LI He ．St u d y o n bo nd p r o p e r t y b e t we e n hi g h p e r f o r ma n c e f i n e c o n c r e t e a n d c a r b o n t e x t i l e 口 ] ． J o u r n a l o f Bu i l d i n g M a t e r i a l s ， 2 0 0 6， 9 ( 2 )： 2 1 1 — 21 5 ．( i n Ch i n e s e ) r 4] BENTUR A， PELED A， YANKELEVS KY D． En ha nc e d h o n - d i n g o f l o w m o d u l u s po l y m e r