基于搜索锥算法的纤维分布特征及对BFRC的增强机制

• 作者: 陈新明 史玉良 焦华喆 靳翔飞 吴亚闯 谭毅
• 来源期刊: 材料导报
• 学科: 工学
• 关键词: 玄武岩纤维增强混凝土 搜索锥算法 纤维接触点 三维乱向分布 增强机制
• 年，卷（期）: 2021,（4）
• 所属期刊栏目: 无机非金属及其复合材料
• 页码范围: 61-66
• 页数: 6页
• 分类号: TU528.58
• 语种: 中文
• DOI: 10.11896/cldb.19120049

摘要

混凝土基体内部纤维的取向、分布及纤维的接触点是影响纤维混凝土力学性能的重要因素,也是目前研究的薄弱环节.本实验研究纤维掺量对玄武岩纤维增强混凝土(BFRC)三轴力学性能的增强机制,采用CT技术和搜索锥算法实现BF的获取与识别,重点分析纤维掺量在1.5 kg/m3、3 kg/m3、4.5 kg/m3时BF分布角度、效率指数及接触点变化规律,揭示纤维形态学特征对BFRC力学性能的增强机理.结果表明:纤维掺量保持不变,峰值应力随围压的增大而增大;围压保持2 MPa不变,随着纤维掺量的提高,材料的峰值应力先增加后下降,最佳掺量为3 kg/m3,此时峰值应力为44.48 MPa,相比普通混凝土增加了99.64％.纤维追踪后发现:纤维在混凝土基体中乱向分布;在笛卡尔坐标系Z轴的方向角γ下,80～90°范围内纤维分布较多,纤维倾向于水平放置,近似与竖向裂缝垂直;在方向角α下,30～50°范围内纤维分布较多,对于控制斜向裂缝最为有利;不同掺量下的纤维效率指数eiy分别为0.57、0.65、0.55,进一步说明纤维倾向于平行Y轴;随着纤维掺量的增加(1.5 kg/m3、3 kg/m3、4.5 kg/m3),纤维接触率分别为0％、25％、49％,纤维结团现象愈发明显,三轴强度分别为26.63 MPa、44.48 MPa、42.43 MPa,纤维接触在一定程度上影响BFRC的三轴力学性能.