钢纤维混凝土力学性能优化与裂纹扩展特性试验研究

为探究复掺钢纤维下混凝土力学性能和裂纹扩展特性，利用云南会泽某深部矿山现场所取的砂、石、水泥等材料制成不同钢纤维掺量的混凝土试样，通过四点弯曲、劈裂拉伸和单轴压缩等试验获取试样抗折、抗拉和抗压强度，并借助数字图像相关技术(DIC)分析试样破坏和表面应变演化特征，优选出钢纤维混凝土配方应用于矿山竖井衬砌支护。同时对观测图像进行形态学处理，求算裂纹长度与裂纹扩展速度。试验结果表明：相较于对照组，添加钢纤维后混凝土试样的抗拉强度提升了46%～83%、抗折强度提升了24%～39%。钢纤维混凝土配方中，三掺钢纤维配方(40kg/m³长纤维，5kg/m³中长纤维，10kg/m³短纤维)对混凝土抗拉、抗折强度提升效果最佳，对残余强度和韧性指数的提升幅度最大。随着钢纤维尺寸种类的增加，试样位移-荷载峰后曲线斜率逐渐降低，同时混凝土试样内部固结后形成金属网结构的孔隙度降低，混凝土试样表面剥落量和裂纹衍生数量不断减少，到达峰值荷载时试样最大主应变降低。随着钢纤维种类增加，混凝土表面裂纹扩展平均速度减缓，相对起裂应力(起裂应力与峰值应力比值)...