钢纤维喷射混凝土的韧度试验简介

钢纤维喷射混凝土的韧度试验简介

钢纤维喷射混凝土的韧度可以通过能量吸收等级（板试验）和残余强度等级（梁试验）来要求并衡量。

（一） 板试验——能量吸收等级 1.大板的制作

试件（大板）的模板采用钢模或木模，钢模最小厚度4mm，木模18mm。人工喷射时，试验模板最小尺寸600*600mm，建议尺寸800×800mm；机械喷射时，试验模板最小尺寸1000*1000mm。大板厚度需和大板试验的试件要求尺寸相对应（100mm或150mm）。将模板设置在斜面上，模型的一个侧面不设边模或留有较大开口。喷射时模型约呈45o放置，开口朝下，以避免回弹影响。

试件（大板）的制作同实际工程一致。应使用和实际工程一致的施工设备，施工程序，喷射距离，喷射角度，喷射厚度，并应使用相同的操作手。并且对试件（大板）进行详细标明（配合比，试验地点，日期，操作员）。

大板成型后24小时内不得移动，并处于一定的湿度和温度（不低于5℃）场中。 在大板成型后的24～48小时之间将大板试件运送至试验室继续养护。试件在运往实验室的过程中应当做好包装保护，防止机械损伤和湿度蒸发。试验室内的相对湿度保持在98±2％左右，温度保持在23±2％左右。

在大板成型后的48～72小时之间将模板去除。大板试件继续在试验室养护直至进行大板试验。去除模板的过程中注意对大板试件的保护。 2.试验装置

试验设备必须采用刚性电液伺服万能型试验机（JGT/3064）。位移控制，而非荷载控制。 试件四边支撑，中心加载，加载面积100x100mm。板的底部为毛面，从而保证加载方向和喷射方向相反。

加载速率：采取位移控制，板中心点变形为1.5mm／min。 3.计算 ? 欧洲标准

试验时记录荷载—变形曲线，试验到板中心位移达到25mm为止。根据荷载—变形曲线可以画出第二根曲线——能量—变形曲线，表示板的变形能量吸收。 韧度要求可以用一定位移下的能量吸收值来表示。

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（二）梁试验——残余强度等级

韧度试验和抗弯拉试验可从钢纤维喷射混凝土大板上截取试验梁，在三分点对称荷载下试验并计算得出。 1.试件(试验梁)的制作

试验梁由现场喷射、养护成型的大板上切割而成。因此，大板的制作、养护同大板试验相同。

2..试件（试验梁）的取样

在大板成型后的14天（EFNARC 要求7天即可 ）切割大板试件，舍弃边缘部分。将养护好的大板切割成100x100x350mm或150x150x600mm的梁试件，试件的尺寸应精确到1mm，承压面与相邻面的不垂直度不应大于1o。钢纤维混凝土应已经达到足够的强度，切割试件的时候不应损坏粗骨料，以及钢纤维和混凝土之间粘结。

在大板成型后的28天（既试验梁成型后的14天）、（EFNARC要求7天，即大板切割完成后可以马上进行梁试验）即可以进行钢纤维混凝土韧度试验。试件在切割后到试验进行之前在水中放置至少3天的时间。试件在运往实验室的过程中应当做好包装保护，防止机械损伤和湿度蒸发，试验时试件要保持湿润。

每一方案同一性能测试至少取三个试件，对每一种配合比的不同龄期应分别取样。（建议每组试件数量不少于6件，4件检测试件，2件备用试件）。

试件尺寸：当纤维的长度小于40mm的时候，试件尺寸为100×100×350mm（跨度取300mm）；当纤维长度大于等于40mm的时候，试件尺寸为150×150×600mm(跨度取450mm)。

检测各项强度力学指标的试件尺寸参照表9.1。 表9.1 试件规格 试件尺寸（mm） 形状 抗压强度 抗拉强度 抗弯强度 等效抗弯强度 弯曲韧性指数 150x150x600 长方体 粘结强度 直径300 高100 圆柱体 3

3

100x100x100 100x100x100 150x150x600 150x150x600 立方体 立方体 长方体 长方体 3.试验装置

试验设备必须采用有变形控制的刚性电液伺服万能型试验机（JGT/3064），即要求设备有足够的刚度，以使试验能以位移控制的方式进行。并且采用三分点对称加载方法。

在进行三分点弯曲韧度试验的时候，试件的浇注面必须作为顶部或底部。试件应放置在支座的中间位置，上部加载位置在时间的三分点处。在这种情况下，加载装置和试件的接触

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面之间不得有空隙。试验的支座间距是试件高度的3倍。加荷和支座应能在水平方向滚动。（JSCEP58）

加载过程应连续、均匀，无冲击荷载。在达到最大荷载之前，加载的速度应为常量（位移恒定）。一般而言，加载的速度为每分钟L/1500--L/3000(L是支座间距)。（JSCE）

加载的速度为每分钟0.2-0.3mm，直到0.5mm，此后为每分钟1.0mm。（EFNARC）。记录试验最大荷载直至试件破坏，保留3位有效数字。

破坏截面的宽度在距离0.2mm的3个部位进行测量，得到平均值，保留4位有效数字。 弯拉强度和等效弯拉强度取不少于4组实验结果的平均值。 当试件在受拉面跨度三分点以外处断裂，则该试验的结果无效。 4.计算

通过大板切割取样后，取试件（试验梁）做力学性能试验用以测定抗弯拉强度、等效抗弯拉强度、韧性指数等指标，并计算钢纤维混凝土的弯曲韧度系数、剩余强度因子。 ? 日本标准 4.1 抗弯拉强度

抗弯拉强度用下式计算,保留3为有效数字. ?b = PL / bh2

其中?b = 弯拉强度(N/mm2) P =定义的最大荷载 (N) L=支座间距 (mm)

b =破坏截面宽度

(mm)

h =破坏截面高度 (mm)

4.2 等效抗弯拉强度

根据JSCE—SF4的有关规定： ?b = (T b /? t b )x(L / bh2 ) 其中

?b = 等效弯拉强度(N/mm2)

T b =由荷载-位移曲线中, 位移达到间距L的1/150部分下包含的面积。

? t b = 支座间距的1/150 (mm)，当支座间距是450mm为3mm, 当支座间距是300时,为

3

2mm.

注：a: 当试件在达到规定挠度前发生破坏时, T b取试件破坏前曲线所包含的面积，? t b 取规定的挠度，即支座间距的1/150.

b: 当试件在达到规定挠度后发生破坏, T b取试件位移达到间距L的1/150部分时，荷载－位移曲线下所包含的面积；? t b 取规定的挠度，即支座间距的1/150.

4.3弯曲韧度系数Re,3

弯曲韧度系数指在规定变形范围内钢纤维混凝土的等效抗弯拉强度和抗弯拉强度极限值的比值。

Re,3 ％＝（?b／?b）*100％

备注：中国钢纤维喷射混凝土韧度测试的试验方法与上述介绍的日本标准相同，中国钢纤维喷射混凝土韧度标准值不得低于70％。

? 美国标准 4.4韧性指数Ij

根据美国ASTM—C1018-89规范，将钢纤维混凝土的初裂强度定义为抗弯强度f0, 继而确定其不同点的弯曲韧性指数Ij。

初裂点定义为荷载-挠度曲线由线性转为非线性的点。弯曲韧性指数Ij实际上是钢纤维混凝土在荷载作用下达到给定挠度所吸收的能量与其达到初裂挠度所吸收能量的比值。荷载挠度曲线所包含的面积则为不同挠度下所吸收的能量。在该标准中，定义弯曲韧度指数I5、I10和I30分别为变形达到3?、5.5?和15.5?时试件对应的吸收能与试件初裂时的吸收能之商值。其中?为初裂挠度。弯曲韧性指数参照美国ASTM C1018-89标准试验计算得到，根据该规范计算剩余强度因子

R10/30＝5（I30-I10）；

5.试验报告的内容

5.1试验结果整理

在试验报告中必须包含以下内容：试验设备，试件编号，试件数量，试件尺寸，龄期，配合比，挠度测量位置，弯拉强度，等效弯拉强度，弯曲韧度系数的计算过程及结果，养护

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方法和温度，破坏状况，荷载－位移曲线记录（EFNARC）以及最高的荷载值。

5.2当试验曲线中出现以下情况，该曲线无效。 a. 初裂点对应的挠度大于0.2mm。

b. 梁的中心点位移没有达到规定的挠度值，（当梁尺寸为100×100×300mm时，该值应为2mm）。

c. 曲线中出现突然的下降和上升段。

d.当试件在受拉面跨度三分点以外处断裂，则该试验的结果无效。

5.3试验成果记录表

现场取样和大板试件测试钢纤维喷射混凝土的各项力学指标如下表所示。每个方案应有相应试验记录表格，同时要注明配合比和试件规格。

表9.2 钢纤维喷射混凝土的各项力学指标测量

力学指标 抗压强度 抗拉强度 抗弯拉强度 等效抗弯拉强度 弯曲韧度系数 弯曲韧性指数 剩余强度因子 粘结强度 Mpa Mpa Mpa Mpa Re3 I10 I30 R10/30 Mpa √ － － － － － － － － 3d √ － － － － － － － － 7d √ － √ － － － － － － 14d √ － √ √ √ √ √ √ √ 28d 备注 注：“√”表示该项目需取样进行试验。

5.4要求测出的28d各项力学指标不得低于表9－3所列的技术指标 表9.3 钢纤维喷射混凝土28d各项力学指标值

抗压强度 抗拉强度 标准值 标准值 Mpa 25 MPa 2.45 抗弯拉 强度 MPa 5 等效抗弯拉 强度 MPa 2.3 弯曲韧度 系数 ％ 72％ 弯曲韧性 指数 I10=6~8, I30=18~24, R30/10=60~80 粘结强度 Ⅱ类围岩大于0.8 MPa； Ⅲ类围岩大于0.6 Mpa 钢纤维混凝土塌落度宜控制在120～140mm范围内。

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