鋼纖維及預(yù)應(yīng)力對(duì)BTRC板抗彎性能的影響

杜運(yùn)興 ，張忻穎 ，周芬 1，，張蒙蒙

（1.湖南大學(xué)綠色先進(jìn)土木工程材料及應(yīng)用技術(shù)湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南長(zhǎng)沙410082；2.湖南大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙410082）

纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)混凝土（TRC）作為一種新型復(fù)合材料，在建筑領(lǐng)域備受關(guān)注.TRC結(jié)合了高性能混凝土和纖維編織網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)，具有承載力高、延性好、自重輕、耐久性好的特點(diǎn)[1].同時(shí)，TRC可根據(jù)建筑需要制作成各種形狀，具有較高的靈活性[2].可見(jiàn)，TRC作為受彎構(gòu)件相比于傳統(tǒng)混凝土材料更具潛力，而充分了解TRC的抗彎性能有利于其在工程中的廣泛應(yīng)用[3-5].

一些學(xué)者已對(duì)TRC板的抗彎性能進(jìn)行了一定的試驗(yàn)研究，表明短纖維有助于改善TRC受彎構(gòu)件的抗彎承載力和裂縫形態(tài)，預(yù)應(yīng)力有助于延緩TRC受彎構(gòu)件開(kāi)裂.Li等[6]的研究發(fā)現(xiàn)，在基體中摻入短切聚乙烯醇（PVA）纖維改善了基體的抗裂能力，顯著提高了試件的韌性，增加了試件裂縫數(shù)目.王激揚(yáng)等[7]的研究發(fā)現(xiàn)，鋼纖維提高了TRC板常溫下的抗彎承載力和剛度，而鋼纖維的長(zhǎng)徑比對(duì)TRC板抗彎性能沒(méi)有明顯影響.卜良桃等[8]研究發(fā)現(xiàn)，鋼纖維可以顯著改善水泥基體的性能，使其具備高強(qiáng)度和良好的韌性及抗裂性能.Vilkner[9]的研究發(fā)現(xiàn)，預(yù)應(yīng)力延緩了TRC板開(kāi)裂，提高了板開(kāi)裂后的抗彎剛度和板的承載力，但降低了板的延性.

玄武巖纖維作為一種綠色環(huán)保材料，在TRC領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景[10-11].目前對(duì)TRC抗彎性能的研究多為纖維種類、短纖維摻量、預(yù)應(yīng)力水平、表面處理等單一影響因素.本文將玄武巖纖維編織網(wǎng)作為筋材、精細(xì)混凝土作為基體，采用三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，研究了編織網(wǎng)層數(shù)、編織網(wǎng)上預(yù)拉力水平和鋼纖維摻量對(duì)玄武巖纖維編織網(wǎng)混凝土（BTRC）板抗彎性能和裂縫形態(tài)的影響.

1 試驗(yàn)材料

1.1 玄武巖纖維編織網(wǎng)和鋼纖維

試驗(yàn)中采用的玄武巖纖維編織網(wǎng)表面經(jīng)苯丙乳液浸漬處理，如圖1（a）所示.試件的承載力主要由經(jīng)向纖維束提供，因此制備了寬40 mm、標(biāo)距為100 mm的編織網(wǎng)條帶（圖1（b））以測(cè)試其經(jīng)向纖維束的力學(xué)性能.在條帶兩端粘貼鋁片，通過(guò)夾具將其夾持在MTS C43.304萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上，以0.5 mm/min的加載速率進(jìn)行測(cè)試[12].表1為玄武巖纖維編織網(wǎng)的材料參數(shù)，圖2給出了玄武巖纖維編織網(wǎng)條帶的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線.

圖1 玄武巖纖維編織網(wǎng)及鋼纖維Fig.1 Characteristics of basalt textile and steel fibers

表1 玄武巖纖維編織網(wǎng)條帶的材料參數(shù)Tab.1 Properties of basalt textile strip

圖2 編織網(wǎng)條帶的拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線Fig.2 Tensile stress-strain curves of basalt textile strips

試驗(yàn)采用表面鍍銅的鋼纖維，其形態(tài)如圖1（c）所示，其力學(xué)及幾何參數(shù)見(jiàn)表2.

表2 鋼纖維的力學(xué)和幾何參數(shù)Tab.2 Mechanical properties and geometric characteristics of steel fibers

1.2 精細(xì)混凝土基體

試驗(yàn)中的基體采用具有較好流動(dòng)性和自密實(shí)能力的精細(xì)混凝土.預(yù)應(yīng)力試件采用先張法制作，在基體中加入硅灰使其具有較高的早期強(qiáng)度以減小預(yù)拉力損失.混凝土基體的配合比見(jiàn)表3，材料性能見(jiàn)表4.

表3 混凝土基體的配合比Tab.3 Fine-grained concrete matrix composition kg·m-3

表4 混凝土基體的力學(xué)性能Tab.4 Mechanical properties of fine-grained concrete matrix

2 試件制備及試驗(yàn)方法

2.1 試件的制備

為了減少試件的離散性，本試驗(yàn)中采用的尺寸為 280 mm（長(zhǎng)）×50 mm（寬）×12 mm（厚）的 BTRC試件是由尺寸為300 mm（長(zhǎng)）×180 mm（寬）×12 mm（厚）的大板切割而得，每種工況制備了6個(gè)試件.BTRC試件內(nèi)的編織網(wǎng)沿試件厚度對(duì)稱布置，如圖3示，采用具有特定厚度的鋼條來(lái)控制試件保護(hù)層厚度和相鄰編織網(wǎng)間距.試件的具體制作步驟如下：將編織網(wǎng)拉直并固定于張拉裝置上，保證每層編織網(wǎng)的經(jīng)向纖維束對(duì)齊；通過(guò)張拉裝置對(duì)編織網(wǎng)施加預(yù)拉力，保持張拉狀態(tài)24 h后，根據(jù)預(yù)拉力損失情況將編織網(wǎng)的預(yù)拉力重新加至預(yù)設(shè)預(yù)拉力值；將配好的基體澆筑到模板中，進(jìn)行充分振搗后，抹平表面；對(duì)于預(yù)應(yīng)力試件，5 d后拆模，并將此時(shí)的預(yù)拉力值作為實(shí)際施加的預(yù)拉力值Fcon，對(duì)于非預(yù)應(yīng)力試件，2 d后拆模；拆模后，板放置于標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室繼續(xù)養(yǎng)護(hù)至28 d；將養(yǎng)護(hù)完成的大板切割成標(biāo)準(zhǔn)試件；最后，為便于觀察裂縫的開(kāi)展，在試件受拉底面涂上白色涂料.

圖3 不同編織網(wǎng)層數(shù)的BTRC試件橫截面示意圖（單位：mm）Fig.3 Illustration of the cross section of the BTRC specimens with different textile layers（unit：mm）

2.2 試驗(yàn)方法

三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)在MTS C43.304萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，加載示意圖如圖4所示.由位移控制加載，加載速率0.5 mm/min.荷載P由力傳感器測(cè)定，跨中撓度f(wàn)由引伸計(jì)測(cè)定.試驗(yàn)過(guò)程中觀測(cè)到的撓度和荷載受試件尺寸影響較大，因此通過(guò)彎曲應(yīng)力和跨中撓度對(duì)比不同工況試件的抗彎性能，繪制彎曲應(yīng)力-跨中撓度曲線（以下簡(jiǎn)稱彎曲應(yīng)力-撓度曲線）.等效彎曲應(yīng)力的計(jì)算采用式（1）.

式中：σ表示彎曲應(yīng)力；P表示荷載；L表示板跨；b表示試件的寬度；h表示試件的厚度.

圖4 三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)示意圖（單位：mm）Fig.4 Diagram of three-point bending test（unit：mm）

2.3 試驗(yàn)工況

本試驗(yàn)以編織網(wǎng)層數(shù)為變量，研究1～5層BTRC板的抗彎性能.其中，3層BTRC試件摻入0.8%、1.6%體積含量的鋼纖維，研究鋼纖維對(duì)BTRC板抗彎性能的影響；對(duì)3層BTRC試件編織網(wǎng)施加20.7%、32.9%的預(yù)拉力，對(duì)4層BTRC試件編織網(wǎng)施加14.6%、18.9%的預(yù)拉力，對(duì)5層BTRC試件編織網(wǎng)施加14.1%、17.6%的預(yù)拉力，研究編織網(wǎng)上預(yù)拉力水平對(duì)BTRC板抗彎性能的影響；還研究了鋼纖維對(duì)預(yù)應(yīng)力BTRC板抗彎性能的影響.

本文試件的編號(hào)規(guī)則如下：L代表編織網(wǎng)層數(shù)，P代表預(yù)拉力水平，S代表鋼纖維的體積摻量.其中預(yù)拉力水平是由實(shí)際施加的預(yù)拉力值（Fcon）與編織網(wǎng)本身抗拉承載力（Ft）的比值來(lái)衡量，F(xiàn)t為單層編織網(wǎng)的抗拉承載力與編織網(wǎng)層數(shù)的乘積.

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 彎曲應(yīng)力-撓度曲線

在拉伸荷載作用下，編織網(wǎng)條帶的應(yīng)力隨應(yīng)變線性增長(zhǎng)，當(dāng)編織網(wǎng)條帶拉伸應(yīng)變到達(dá)極限應(yīng)變時(shí)發(fā)生脆性斷裂，如圖2所示.圖5匯總了不同工況BTRC試件的彎曲應(yīng)力-撓度曲線，可以看出曲線呈現(xiàn)典型的4個(gè)階段.

圖5 不同工況BTRC試件的彎曲應(yīng)力-跨中撓度曲線Fig.5 Flexural stress versus mid-span deflection curves of BTRC specimens from different cases

階段Ⅰ：彎曲應(yīng)力隨撓度的增長(zhǎng)線性增大，此階段BTRC試件未開(kāi)裂，荷載由基體和編織網(wǎng)共同承擔(dān).當(dāng)試件受拉區(qū)出現(xiàn)第1條裂縫時(shí)，試件抗彎剛度突降，階段Ⅰ結(jié)束.

階段Ⅱ：BTRC試件多縫開(kāi)裂階段，此階段試件受拉區(qū)不斷出現(xiàn)新的裂縫，彎曲應(yīng)力-撓度曲線呈波浪狀.編織網(wǎng)層數(shù)和鋼纖維增加使BTRC試件此階段曲線變得平滑.

階段Ⅲ：應(yīng)力強(qiáng)化階段，此階段裂縫數(shù)目不再增加.此階段中BTRC試件受拉區(qū)的拉力主要由編織網(wǎng)承擔(dān)，因此試件的彎曲應(yīng)力隨撓度增大趨于線性增長(zhǎng).此階段曲線的斜率較階段Ⅰ有所減小，但隨編織網(wǎng)層數(shù)的增加和編織網(wǎng)上預(yù)拉力水平的提高，曲線斜率減小的幅度下降.對(duì)于相同層數(shù)的BTRC試件，編織網(wǎng)上施加預(yù)拉力會(huì)縮短這個(gè)階段的長(zhǎng)度，而鋼纖維會(huì)增加這個(gè)階段的長(zhǎng)度.

階段Ⅳ：破壞階段，主裂縫處的底層編織網(wǎng)拉應(yīng)變達(dá)到極限拉應(yīng)變而斷裂，試件破壞.

3.2 BTRC的參數(shù)分析

基于三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)得到了BTRC試件的抗彎性能參數(shù)包括：開(kāi)裂應(yīng)力、開(kāi)裂撓度、抗彎強(qiáng)度、極限撓度、彎曲韌性和裂縫數(shù)目，相應(yīng)的數(shù)據(jù)匯總于表5.

3.2.1 編織網(wǎng)層數(shù)對(duì)BTRC抗彎性能的影響

從圖5（a）可以發(fā)現(xiàn)，試件L0P0S0達(dá)到開(kāi)裂應(yīng)力隨即發(fā)生脆性破壞，因此試件的抗彎強(qiáng)度等于其開(kāi)裂應(yīng)力.試件L1P0S0開(kāi)裂后，并未呈現(xiàn)明顯的應(yīng)變硬化性能，說(shuō)明1層編織網(wǎng)對(duì)基體沒(méi)有明顯的增強(qiáng)效果.2層以上的BTRC試件開(kāi)裂后表現(xiàn)出明顯的應(yīng)變硬化性能，且隨編織網(wǎng)層數(shù)的增加，由于試件中參與抵抗試件截面彎矩的編織網(wǎng)增多，試件的抗彎強(qiáng)度增大，試件L2P0S0、L3P0S0、L4P0S0和L5P0S0的抗彎強(qiáng)度與L0P0S0相比，分別提高了35.8%、124.9%、171.5%和216.9%.

BTRC試件開(kāi)裂后的抗彎剛度較開(kāi)裂前有所減小，但隨編織網(wǎng)層數(shù)的增加，抗彎剛度減小的程度降低.裂縫處的拉應(yīng)力由編織網(wǎng)承擔(dān)，編織網(wǎng)層數(shù)的增加更好地控制試件同一應(yīng)力水平下的變形.同時(shí)，編織網(wǎng)層數(shù)的增加更好地限制了裂縫的發(fā)展，因此編織網(wǎng)層數(shù)的增加可提高試件開(kāi)裂后的剛度.

結(jié)合表 5 和圖 6，試件 L2P0S0、L3P0S0、L4P0S0、L5P0S0均表現(xiàn)出多縫開(kāi)裂的特征.隨編織網(wǎng)層數(shù)增加，BTRC試件受拉區(qū)的裂縫由平直的形態(tài)轉(zhuǎn)化為彎彎曲曲的形態(tài)，裂縫數(shù)目增多，裂縫間距減小，表現(xiàn)為細(xì)而密的特點(diǎn).

圖6 不同編織網(wǎng)層數(shù)BTRC試件的裂縫形態(tài)Fig.6 Crack patterns of BTRC specimens with different textile layers

韌性表征試件破壞過(guò)程中吸收能量的能力，是纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的一項(xiàng)重要指標(biāo).韌性的提高，有助于增進(jìn)復(fù)合材料的抗沖擊與抗疲勞等性能.采用BTRC試件荷載-撓度曲線下的面積計(jì)算彎曲韌性.編織網(wǎng)層數(shù)從1層增加到5層，試件韌性從0.124 N·m增大到2.778 N·m.產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因有2個(gè)：其一，隨編織網(wǎng)層數(shù)的增加，試件開(kāi)裂后編織網(wǎng)對(duì)試件承載力的貢獻(xiàn)會(huì)增大；其二，編織網(wǎng)層數(shù)增加使試件上裂縫數(shù)目增多，更多細(xì)密裂縫的形成需消耗更多的能量.

3.2.2 編織網(wǎng)上預(yù)拉力水平對(duì)BTRC抗彎性能的影響

為了便于對(duì)比編織網(wǎng)上預(yù)拉力對(duì)BTRC試件抗彎性能的影響，將數(shù)據(jù)歸一化處理并匯總于圖7.結(jié)合表5和圖7可以看出，對(duì)編織網(wǎng)施加預(yù)拉力可以提高BTRC試件的開(kāi)裂應(yīng)力，且預(yù)拉力水平越高，試件的開(kāi)裂應(yīng)力越大，對(duì)于3層編織網(wǎng)BTRC試件，試件L3P20.7S0和L3P32.9S0的開(kāi)裂應(yīng)力較L3P0S0分別提高了22.0%和38.5%；對(duì)于4層編織網(wǎng)BTRC試件，試件L4P14.6S0和L4P18.9S0的開(kāi)裂應(yīng)力較L4P0S0分別提高了30.9%和55.0%；對(duì)于5層編織網(wǎng)BTRC試件，試件L5P14.1S0和L5P17.6S0的開(kāi)裂應(yīng)力較L5P0S0分別提高了27.6%、52.4%.編織網(wǎng)的預(yù)拉力釋放后，預(yù)拉力通過(guò)編織網(wǎng)的經(jīng)向纖維束與基體間的粘結(jié)傳遞到了基體橫截面上，從而使基體上有了預(yù)壓力.在荷載作用下，BTRC試件底部開(kāi)裂所受拉力要先抵消基體的預(yù)壓力，然后繼續(xù)增加直至達(dá)到基體的開(kāi)裂荷載.

結(jié)合表5和圖7可得，隨編織網(wǎng)上預(yù)拉力水平的提高，BTRC試件的極限撓度減小.預(yù)應(yīng)力BTRC試件的編織網(wǎng)在加載前已存在一定的初始拉應(yīng)變?chǔ)?，而編織網(wǎng)的最大拉應(yīng)變?yōu)橐粋€(gè)定值εfu，則在加載過(guò)程中底層編織網(wǎng)拉應(yīng)變的增量最大為（εfu-ε0），這就說(shuō)明對(duì)編織網(wǎng)施加的預(yù)拉力水平越大，它在試件加載過(guò)程中的拉伸變形增量就越小，從而使試件變形 的 能 力 降 低.試 件 L3P32.9S0、L4P18.9S0和L5P17.6S0的極限撓度分別較試件L3P0S0、L4P0S0和L5P0S0下降了52.2%、54.4%和56.7%.對(duì)編織網(wǎng)施加預(yù)拉力造成BTRC試件受拉區(qū)裂縫減少，裂縫間距相應(yīng)增大，如圖8所示.由于對(duì)編織網(wǎng)施加預(yù)拉力大大減小了試件的極限撓度，但對(duì)試件的抗彎強(qiáng)度沒(méi)有明顯的影響，因此試件的韌性顯著下降，如圖7所示.

圖7 不同預(yù)拉力水平BTRC試件的歸一化抗彎性能參數(shù)Fig.7 Normalized flexural properties of BTRC with different prestress levels

此外，BTRC試件彎曲應(yīng)力-撓度曲線階段Ⅲ的斜率較階段Ⅰ有所減小，但隨編織網(wǎng)上預(yù)拉力水平提高，曲線斜率減小的幅度下降，說(shuō)明對(duì)編織網(wǎng)施加預(yù)拉力提高了BTRC試件開(kāi)裂后的剛度.預(yù)應(yīng)力BTRC試件底層編織網(wǎng)在加載過(guò)程中拉伸變形增量減小，則裂縫寬度受到限制，從而開(kāi)裂截面的抗彎剛度增大；同時(shí)，釋放編織網(wǎng)上的預(yù)拉力后，經(jīng)向纖維束由于泊松比效應(yīng)會(huì)沿軸向回縮沿徑向擴(kuò)大，因此經(jīng)向纖維束與基體間產(chǎn)生擠壓，編織網(wǎng)與基體間的摩擦力提高，進(jìn)而提高編織網(wǎng)與基體間的界面粘結(jié)力，使試件在荷載作用下整體性更好，從而開(kāi)裂截面的抗彎剛度增大.

圖8 不同預(yù)拉力水平下BTRC試件的裂縫形態(tài)Fig.8 Crack patterns of BTRC specimens with different prestress levels

3.2.3 鋼纖維摻量對(duì)BTRC抗彎性能的影響

由表5可知，鋼纖維摻量的增加可以提高BTRC試件的開(kāi)裂應(yīng)力和抗彎強(qiáng)度，且鋼纖維對(duì)抗彎強(qiáng)度的影響更顯著.對(duì)于非預(yù)應(yīng)力BTRC試件，L3P0S0.8和L3P0S1.6的開(kāi)裂應(yīng)力和抗彎強(qiáng)度較L3P0S0分別提高了14.5%、26.6%和17.0%、31.0%；對(duì)于預(yù)應(yīng)力BTRC試件，L3P20.7S0.8和L3P20.7S1.6的開(kāi)裂應(yīng)力和抗彎強(qiáng)度較L3P20.7S0分別提高了7.7%、17.2%和18.1%、40.3%.在基體中的鋼纖維改善了基體的抗裂能力，從而提高了試件的開(kāi)裂應(yīng)力；跨接在宏觀裂縫處的鋼纖維發(fā)揮橋聯(lián)作用，將拉應(yīng)力傳遞給裂縫兩側(cè)的基體，裂縫擴(kuò)展需要額外克服鋼纖維與基體間的粘結(jié)力，同時(shí)，插入網(wǎng)格孔中的鋼纖維發(fā)揮錨固作用，增強(qiáng)編織網(wǎng)與基體間的界面性能，從而提高了試件抗彎強(qiáng)度.然而，試件開(kāi)裂前應(yīng)力水平較低，鋼纖維限制微觀裂縫擴(kuò)展成宏觀裂縫的過(guò)程中傳遞的拉應(yīng)力較??；開(kāi)裂后，試件承受的荷載逐漸增大，宏觀裂縫處鋼纖維上的拉應(yīng)力也不斷增大直至錨固段脫粘拔出，因此鋼纖維對(duì)抗彎強(qiáng)度的貢獻(xiàn)比開(kāi)裂應(yīng)力大.

為了便于對(duì)比鋼纖維對(duì)非預(yù)應(yīng)力和預(yù)應(yīng)力BTRC試件抗彎性能的影響，將數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，并匯總于圖9.結(jié)合表5和圖9可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)編織網(wǎng)施加預(yù)拉力使鋼纖維對(duì)開(kāi)裂應(yīng)力的提高程度降低，由于編織網(wǎng)上的預(yù)拉力是提高開(kāi)裂應(yīng)力的主要因素，因此鋼纖維對(duì)開(kāi)裂應(yīng)力的提升效果不明顯.此外，鋼纖維摻量對(duì)預(yù)應(yīng)力試件抗彎強(qiáng)度的影響比非預(yù)應(yīng)力試件顯著，一方面是因?yàn)榫幙椌W(wǎng)上預(yù)拉力使基體中產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，能夠一定程度上消除鋼纖維與基體間的初始間隙，進(jìn)而增大了鋼纖維與基體間的界面摩擦力，更好地發(fā)揮了鋼纖維的作用；另一方面是因?yàn)殇摾w維增強(qiáng)的基體更好地約束經(jīng)向纖維束放張后的徑向擴(kuò)大，進(jìn)一步提高了編織網(wǎng)與基體間的界面性能.

圖9 不同鋼纖維摻量下BTRC試件的歸一化抗彎性能參數(shù)Fig.9 Normalized flexural properties of BTRC with different volume contents of steel fibers

隨著鋼纖維摻量的增加，試件底部的裂縫形態(tài)變得更曲折且不貫通，如圖10所示，這是由于鋼纖維在基體中隨機(jī)亂向分布阻礙了微觀及宏觀裂縫的擴(kuò)展，促使裂縫發(fā)展方向發(fā)生改變.由表5和圖9可發(fā)現(xiàn)，隨著鋼纖維摻量的增加，試件的極限撓度增大，試件L3P0S0.8和L3P0S1.6的極限撓度與L3P0S0相比，分別提高了10.8%、25.6%；L3P20.7S0.8和L3P20.7S1.6的極限撓度比L3P20.7S0分別提高了18.4%、29.2%.而試件裂縫總寬度等于開(kāi)裂區(qū)段內(nèi)編織網(wǎng)的伸長(zhǎng)量減去基體的伸長(zhǎng)量，因此極限撓度增大使受拉底部裂縫的總寬度增大.同時(shí)，基體中的鋼纖維阻礙裂縫向受壓區(qū)發(fā)展，裂縫處的鋼纖維發(fā)揮橋聯(lián)作用限制了裂縫寬度的增大，從而使裂縫數(shù)目增加，裂縫間距減小，表現(xiàn)為細(xì)密的裂縫形態(tài).

圖10 不同鋼纖維摻量下BTRC試件的裂縫形態(tài)Fig.10 Crack patterns of BTRC specimens with different volume contents of steel fibers

此外，鋼纖維提高了BTRC試件的韌性，試件L3P0S0.8和L3P0S1.6較L3P0S0分別提高了31.8%和 64.8%；L3P20.7S0.8和 L3P20.7S1.6較 L3P20.7S0分別提高了46.1%和92.5%.由于鋼纖維的抗拉強(qiáng)度較高，在荷載作用下跨接在裂縫處的鋼纖維不會(huì)被拉斷，而是隨著裂縫寬度的增大被緩慢拔出，此過(guò)程需消耗一部分的能量；摻入鋼纖維使試件裂縫形態(tài)更細(xì)密，更多裂縫的形成需要消耗更多的能量；裂縫從受拉區(qū)向受壓區(qū)擴(kuò)展過(guò)程中由一支分叉成多支，使開(kāi)裂表面積增加，消耗更多的能量.

4 結(jié)論

本文通過(guò)三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，研究了不同的編織網(wǎng)層數(shù)、預(yù)拉力水平以及鋼纖維摻量對(duì)BTRC板抗彎性能的影響，得到以下結(jié)論：

1）當(dāng)編織網(wǎng)層數(shù)為2層以上時(shí)，BTRC試件表現(xiàn)出多縫開(kāi)裂的特征.隨著編織網(wǎng)層數(shù)的增加，BTRC試件的抗彎強(qiáng)度、韌性顯著提高，且開(kāi)裂后抗彎剛度相對(duì)開(kāi)裂前減小的程度降低，其中5層BTRC試件抗彎強(qiáng)度較素混凝土板提高了216.9%.

2）對(duì)編織網(wǎng)施加預(yù)拉力，提高了BTRC試件的開(kāi)裂應(yīng)力和開(kāi)裂后的抗彎剛度，對(duì)4層和5層BTRC試件中編織網(wǎng)分別施加18.9%和17.6%的預(yù)拉力水平使試件的開(kāi)裂應(yīng)力提高了55.0%和52.4%%.但提高編織網(wǎng)的預(yù)拉力水平對(duì)試件的抗彎強(qiáng)度沒(méi)有明顯影響，且嚴(yán)重降低BTRC試件的極限撓度和韌性，因此需要合理控制預(yù)拉力的大小.

3）鋼纖維可以提高BTRC試件的開(kāi)裂應(yīng)力和抗彎強(qiáng)度；對(duì)編織網(wǎng)施加預(yù)拉力使鋼纖維對(duì)開(kāi)裂應(yīng)力提高程度降低；對(duì)比非預(yù)應(yīng)力試件，鋼纖維摻量對(duì)預(yù)應(yīng)力試件抗彎強(qiáng)度的影響更顯著.同時(shí)，鋼纖維改善了試件的裂縫形態(tài)，使裂縫分布更細(xì)密均勻.因此，對(duì)編織網(wǎng)施加合適大小的預(yù)拉力的同時(shí)，摻入鋼纖維可以使BTRC板獲得更好的抗彎性能，對(duì)3層BTRC板中編織網(wǎng)施加20.7%的預(yù)拉力，同時(shí)摻入1.6%摻量的鋼纖維，可以使試件的開(kāi)裂應(yīng)力和抗彎強(qiáng)度提高43.0%和43.3%.