钢纤维与碳纳米管增强高强混凝土单轴受压本构关系研究

本文主要探讨了高强钢纤维碳纳米管混凝土（HSSFCNRC）在单轴受压条件下的本构关系，旨在通过实验证明这两种新型复合材料如何改善传统高强素混凝土（HSPC）的脆性特性。研究者杨健辉等人在河南理工大学进行了一系列实验，包括对空白试样和混掺了钢纤维与碳纳米管的混凝土立方体和轴心抗压试验。 首先，实验结果显示HSPC的立方体试件在单轴受压下表现出典型的脆性破坏，表现为快速的应力增长和应变突然增大后断裂。相比之下，HSSFCNRC则显示出显著的塑性破坏特征，其在受压过程中应变增长更为平缓，显示出更好的延展性和抵抗破坏的能力。 其次，试验还发现，随着混凝土强度的提高，HSPC和HSSFCNRC的轴压比（即轴心抗压强度与立方体抗压强度的比例）均有所增加。然而，HSPC的峰值应变、弹性模量和泊松比相对较小，这表明HSSFCNRC在承受压力时具有更高的稳定性和持久性。 然而，实验中的一个重要发现是，由于HSPC的脆性性质以及压力试验机的局限性，HSSFCNRC在下降段（即应变持续增长阶段）的测试数据明显更多且曲线更为平缓。这表明钢纤维和碳纳米管的混合显著改善了HSPC在受压过程中的性能，使得其能够更好地吸收和分散应力，从而降低脆性断裂的风险。 最后，这项研究的结果对于工程实践具有重要意义，它为使用高强钢纤维碳纳米管混凝土在结构设计和施工中提供了理论依据，特别是在需要承受较大压力和期望提高耐久性的场合。通过优化混凝土的组成和混合技术，可以有效减少因脆性破坏带来的结构失效风险，提高工程的安全性和可靠性。 这篇文章深入分析了高强钢纤维碳纳米管混凝土的力学特性，尤其是在单轴受压条件下的本构关系，这对于推动高性能混凝土材料的发展以及实际工程中的应用具有重要的科学价值。