张喜

【摘 要】对分别采用纤维织物网、钢板网、纤维织物网与钢板网联合增强的混凝土薄板的抗冲击性能进行了试验研究，得出结论：混凝土薄板采用纤维织物网和钢板网增强均能大幅度提高其抗冲击性能;不同型号的钢板网对薄板抗冲击性能的增强效果有一定的差别。

【关键词】织物增强混凝土;钢板网增强混凝土;冲击试验;薄板

中图分类号：TU528.043  TU375.1 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）11-0177-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.11.084

0 引言

永久性模板，亦称为免拆模板，在工程中使用时，既作为现浇混凝土的模板、混凝土浇筑完后也作为结构构件的一部分，不予拆除。永久性模板的使用，简化了现浇钢筋混凝土结构支拆模板的施工工艺、大大减少了模板的支拆工作量，有效节约资源、减少环境污染、降低施工成本、缩短工期和提高施工效率[1-2]。

国外研究与应用的永久性模板按制作材料不同主要分为以下几类：压型钢板类、钢筋（或钢丝）网混凝土薄板类、木材水泥板类、聚苯乙烯泡沫塑料类和纤维增强聚合物板类等。采用不锈钢板网与纤维织物网联合增强混凝土薄板作为永久性模板是一种较新的思路，其中不锈钢板网既可以作为柔性的织物网的支架，便于制作各种形状的模板，同时可以提高构件的承载力和变形能力[3]。

本文对分别采用纤维织物网、钢板网、纤维织物网与钢板网联合增强的混凝土薄板的抗冲击性能进行了试验研究，目的在于为该类材料的工程应用提供理论依据。

1 试验概况

1.1 试验材料

1.1.1 细骨料混凝土

试验采用的细骨料混凝土配合比为水泥（c）：砂（s）：水（w）：外加剂（JM-PCA（I））=1：1.5：0.32：0.015[4]。水泥采用盐城东台水泥厂生产的磊达牌P.Ⅱ52.5普通硅酸盐水泥。砂为普通河砂，用4.75mm方孔筛过筛，级配合格，细度模数约为2.5的Ⅱ区中砂。减水剂采用JM-PCA（I）型超塑化剂。水采用自来水。细骨料混凝土的抗折和抗压强度测值见表1。

1.1.2 纤维织物网

本次试验采用碳纤维和耐碱玻璃纤维混合编织的纤维织物网，两种纤维相互垂直水平铺设，经纬向分别为碳纤维粗纱和耐碱玻纤粗纱，网格间距为12.5mm×12.5mm，用纱线缝编交结处，见图1。纤维束的主要力学性能参数见表2。

1.1.3 不锈钢板网

本次试验采用了四种不同型号不锈钢钢板网，材质为304不锈钢、菱形孔，由河北安平县贵翔丝网厂生产，其网孔大小、板厚等技术参数见表3，参数含义见图2。

1.2 试验方法及试验装置

薄板抗冲击试验参考美国混凝土学会委员会提出的弯曲冲击试验法和借鉴钢丝网水泥板抗冲击性能试验方法实施[5]，采用自制落锤装置自由落体冲击薄板的方法进行，加载示意如图3所示。

试验装置由型钢加工而成，如图4所示。落锤设计原则为[5]：（a）落锤作用在薄板全宽上;（b）落锤与试件接触为线接触。本次试验落锤质量取0.5kg（A锤）、1kg（B锤）、2kg（C锤）、3kg（D锤）四种，硬度为HRC58～65，误差为±1%。落距H取0.5m、1m两种。加载方式为，先取落距H=0.5m，依次使用A、B、C、D四种锤冲击试件，每种锤冲击次数n=10，如果在这过程中试件破坏，则试验结束;若试件未破坏，则换落距H=1m，使用D锤冲击试件，直至试件最后破坏，记录下落锤的冲击次数。试件最终破坏的标志为试件的永久挠度f达到50mm[5]。试验过程中，落锤自由落下，每次冲击落锤对准试件中心线。为防止落锤冲击部位集中破坏，预先在试件表面跨中位置放一块尺寸为100mm×100mm，厚1mm的软玻璃。试验记录试件初裂和最终破坏时的落锤冲击次数和相对应的落锤高度，并进行每一级冲击荷载下的裂缝观测。

1.3 试件设计

本次试验以钢板网型号、钢板网和织物网铺设层数为主要变化参数，制作了尺寸为500mm×100mm×25mm的20个试件。试件编号及分组、数量等情况见表4。

2.1 冲击耗能计算方法

薄板抗冲击初裂耗能和抗冲击破坏耗能分别按式（1）、（2）计算，精确至0.1J。

式中：Wi为初裂冲击耗能（J）;Wu为破坏冲击耗能（J）;mii为开裂前，每次冲击使用的落锤质量（kg）;hii为开裂前，每次冲击落锤的落距（m）;ni为开裂前，总的冲击次数;mui为开裂后，每次冲击使用的落锤质量（kg）;hui为初裂后，每次冲击落距（m）;nu为初裂后，累计冲击次数;g为重力加速度，取9.81m/s2。

2.2 试验结果及分析

试验结果见表5，试件耗能对比见图5。

由表5和图5可知：

（1）素混凝土薄板在较小的冲击势能作用下即发生脆性断裂，冲击耗能仅为4.9J;

（2）薄板采用纤维织物网和钢板网增强均能大幅度提高其抗冲击性能，且纤维织物网的增强效果好于钢板网，纤维织物网和钢板网联合增强效果好于纤维织物网。相比1层钢板网增强，1层纤维网增强的薄板的初裂耗能值和破坏耗能值分别提高33.6%、28.7%，1层钢板网和1层纤维网联合增强则分别提高78.2%、48.1%;

（3）根据BI12和BI11的试验结果，采用2层织物网和1层钢板网联合增强的薄板的抗冲击性能明显优于1层织物网和1层钢板网联合增强，初裂耗能值和破坏耗能值分别提高8.2%、19.3%;

（4）根据第二组试件的试验结果，钢板网的型号变化对薄板抗冲击性能的增强效果有一定的影响。采用1层钢板网和2层织物网增强的薄板的初裂耗能值和破坏耗能值，相比AI型，BI型分别提高-7.4%、3.7%，CI型分别提高-21.3%、8.7%，DI型分别提高14%、24.3%。

3 结论

（1）混凝土薄板采用纤维织物网和钢板网增强均能大幅度提高其抗冲击性能，且铺设1层纤维织物网的增强效果好于铺设1层钢板网，铺设1层纤维织物网和1层钢板网的增强效果好于铺设1层纤维织物网;

（2）采用2层织物网和1层钢板网联合增强的薄板的抗冲击性能明显优于1层织物网和1层钢板网联合增强;

（3）不同型号的钢板网对薄板抗冲击性能的增强效果有一定的差别。

【參考文献】

[1]咏梅.活性粉末混凝土作永久性模板研究[D].北京：北京交通大学，2005.

[2]张大长，支正东，卢中强，等.外壳预制核心现浇RC梁抗弯承载力的试验研究[J].工程力学，2009（5）：164-170.

[3]荀勇，徐业辉.纤维织物与钢板网联合增强混凝土薄板四点抗弯性能试验研究[J].混凝土与水泥制品，2015（6）：50-53.

[4]张勤.织物增强混凝土（TRC）加固RC梁正截面抗弯性能试验研究[D].镇江：江苏大学，2009.

[5]JC/T 631-1996.钢丝网水泥板抗冲击性能试验方法[S].北京：国家建筑材料工业局，1996.※基金项目：中铁建设集团有限公司2018年度科技研发计划项目资助（LX18-37）。