复材结构冻融循环下玄武岩纤维增强复材混凝土的断裂损伤及软化本构关系

皇民; 段敬民; 张佳祥; 毛庆超; 元江浩; 孙龙堂

doi:10.13204/j.gyjzG21010507

复材结构冻融循环下玄武岩纤维增强复材混凝土的断裂损伤及软化本构关系

doi: 10.13204/j.gyjzG21010507

河南工程学院土木工程学院, 郑州 451191

基金项目:

国家自然科学基金项目（51809085）；河南省科技攻关计划项目（212102310290）；河南省高等学校重点科研项目（20A560008）。

详细信息

作者简介:
皇民,男,1975年出生,工学博士,副教授。

通讯作者:
段敬民,男,1966年出生,博士后,教授,duanjm@126.com。

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出版历程
- 收稿日期: 2021-01-05
- 网络出版日期: 2021-11-10
- 刊出日期: 2021-11-10

FRACTURE DAMAGE AND SOFTENING CONSTITUTIVE RALATION OF BFRC SUBJECTED TO FREEZE-THAW CYCLES

School of Civil Engineering, Henan University of Engineering, Zhengzhou 451191, China

摘要

摘要: 为探讨冻融循环下的玄武岩纤维增强混凝土（BFRC）断裂损伤和本构软化特性，以5种不同的玄武岩纤维体积百分比掺量（0%，0.1%、0.2%、0.3%和0.4%）设计5组试件，对BFRC试件进行不同次数（0，25，50，75，100，125次）的冻融循环试验，再对混凝土试件进行三点弯曲加载试验。试验结果表明：在0.3%体积掺量以内，玄武岩纤维掺量越高，BFRC的起裂韧度、失稳韧度和断裂能越高；纤维掺量超过0.3%后，BFRC起裂韧度增加不明显而失稳韧度和断裂能略有下降；混凝土冻融损伤降低了混凝土的断裂韧度和断裂能，但玄武岩纤维对混凝土的冻融损伤具有一定的抑制作用，纤维掺量越高，BFRC断裂韧度和断裂能的冻融损失越小。拟合试验数据得到了BFRC的冻融损伤计算模型，在Petersson混凝土双线性软化本构关系的基础上，进一步推导获得冻融循环下的BFRC双线性软化本构关系曲线。
- BFRC /
- 三点弯曲加载 /
- 冻融循环 /
- 断裂损伤 /
- 软化本构
Abstract: In order to investigate the fracture damage and constitutive softening characteristics of basalt fiber reinforced concrete (BFRC) subjected to freeze-thaw cycles, five groups of specimens with five different basalt fiber volume percentages (0%, 0.1%, 0.2%, 0.3% and 0.4%) were designed and subjected to different freeze-thaw cycles (0, 25, 50, 75, 100 and 125 times), and then the three-point bending loading test was conducted on the concrete specimens. The results showed that when the content of fiber was less than 0.3%, the higher the content of basalt fibers, the higher the initial fracture toughness, instability toughness and fracture energy of BFRC. While the content of fibers more than 0.3%, the increase of initial fracture toughness of BFRC was not obvious, but the instability toughness and fracture energy would decrease slightly. The freeze-thaw damage of concrete reduced the fracture toughness and fracture energy of concrete. Basalt fibers could restrain the freeze-thaw damage of concrete to a certain extent. The higher the content of fibers, the smaller the freeze-thaw loss of fracture toughness and fracture energy of BFRC were. Based on the bilinear softening constitutive relation of Petersson for concrete, the bilinear softening constitutive relation curve of BFRC subjected to freeze-thaw cycles was derived by fitting freeze-thaw damage.
- BFRC /
- three-point bending loading /
- freeze-thaw cycle /
- fracture damage /
- softening constitutive model

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