本發(fā)明屬于剪切強度試驗，具體涉及一種確定纖維增強水泥基復合材料剪切強度的試驗方法。

背景技術(shù)：

1、纖維增強水泥基復合材料是一種新型的建筑材料，相比于傳統(tǒng)的混凝土，其具有較高的拉伸性能和延性。在單軸拉伸作用下，纖維增強水泥基復合材料的極限拉伸應(yīng)變可以達到0.5％-8％，且裂縫形態(tài)呈多縫開裂，具有較好的裂縫分散能力。此外，纖維增強水泥基復合材料具有一定的自密實性，出色的抗?jié)B、耐久性以及抗裂能力。目前，纖維增強水泥基復合材料受到了工程界的關(guān)注，可以很好應(yīng)對工程中混凝土結(jié)構(gòu)強度、耐久性不足的問題，且已經(jīng)通過一些建筑技術(shù)應(yīng)用于實際結(jié)構(gòu)工程中。

2、現(xiàn)如今，已有大量學者對纖維增強水泥基復合材料的彎曲、拉伸性能以及抗壓性能進行了深入分析和研究，給出了統(tǒng)一的測定方式，且得出了較為成熟的結(jié)論。相比于上述力學指標，纖維增強水泥基復合材料的剪切性能較為復雜，不同測試方式對該材料剪切強度的差異性較大。纖維增強水泥基復合材料剪切性能的研究對于該材料性能的全面認識以及該材料用于結(jié)構(gòu)的設(shè)計以應(yīng)用具有重要意義，目前常用的纖維增強水泥基復合剪切強度測試方法包括：四點抗剪試驗和平面純剪切試驗。然而，前者較難達到理論的純剪切應(yīng)力狀態(tài)，后者對儀器設(shè)備有較高的要求，技術(shù)復雜且一般實驗室難以實現(xiàn)。

3、因此，開發(fā)一種纖維增強水泥基復合材料剪切強度的試驗方法是十分必要的，對于深入理解纖維增強水泥基復合材料剪切性能具有重要的指導意義，為后續(xù)纖維增強水泥基復合結(jié)構(gòu)設(shè)計提供理論支持。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種確定纖維增強水泥基復合材料剪切強度的試驗方法，基于四點抗剪設(shè)計理論，利用線性回歸的方法得到纖維增強水泥基復合材料在純剪切狀態(tài)下的剪切強度，為纖維增強水泥基復合材料材料剪切性能的全面認識具有重要意義，對纖維增強水泥基復合材料材料用于結(jié)構(gòu)的設(shè)計以實際應(yīng)用具有指導意義。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種確定纖維增強水泥基復合材料剪切強度的試驗方法，包括以下步驟：

3、步驟一、制備若干纖維增強水泥基復合材料試件；

4、步驟二、采用簡支梁雙點反對稱的方式進行加載，確保兩較近加載點之間纖維增強水泥基復合材料處于剪切狀態(tài)，同時設(shè)計并安裝相應(yīng)的加載裝置；

5、步驟三、采用100kn電子萬能試驗機進行加載，試驗以位移控制進行加載，纖維增強水泥復合材料試件承載力下降至極限承載力75％-85％結(jié)束實驗，記錄纖維增強水泥基復合材料試件的極限承載力；

6、步驟四、記兩較近加載點之間的距離為a、纖維增強水泥基復合材料試件的極限承載力為f、纖維增強水泥基復合材料試件的長度為l，根據(jù)公式(1)計算纖維增強水泥基復合材料試件兩較近加載點之間的剪力值v，公式(1)如下：

7、

8、通過不斷調(diào)整兩較近加載點的距離(同時調(diào)整兩較近加載點確保兩加載點關(guān)于試件中心對稱相向和相背移動)，重復試驗以測試不同剪切跨度下纖維增強水泥基復合材料試件的極限承載力f以及試件兩較近加載點之間的剪力值v；

9、步驟五、根據(jù)公式(2)計算纖維增強水泥基復合材料的剪切強度τ，公式(2)如下：

10、

11、a為剪切面的面積，單位為mm2；

12、根據(jù)公式(2)計算不同跨度下纖維增強水泥基復合材料的剪切強度，并進行線性回歸，回歸后的曲線與縱軸的交點對應(yīng)于纖維增強水泥基復合材料純剪切狀態(tài)，進而得到纖維增強水泥基復合材料在純剪切狀態(tài)下對應(yīng)的剪切強度。

13、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，纖維增強水泥基復合材料試件的尺寸取：長×寬×高＝400mm×50mm×100mm。

14、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，相同剪切跨度下纖維增強水泥基復合材料試件均制備3-6個平行試件。

15、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，步驟三中纖維增強水泥基復合材料試件采用位移控制進行加載，加載速率取0.4mm/min～0.6mm/min。

16、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，步驟四中兩較近加載點的距離調(diào)整范圍為1/20≤a/l≤1/5，保證不同剪切跨度下纖維增強水泥基復合材料試件均發(fā)生剪切破壞。

17、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，步驟五中不同剪切跨度下纖維增強水泥基復合材料的剪切強度進行線性回歸，線性回歸曲線橫坐標為a/l，縱坐標為抗剪強度τ。

18、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，纖維增強水泥基復合材料為工程水泥基復合材料、超高性能混凝土、高延性混凝土、超高延性混凝土、纖維混凝土、混雜纖維混凝土其中的一種。

19、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，步驟一中制備纖維增強水泥基復合材料使用的纖維為pva纖維、pe纖維、pp纖維、鋼纖維、碳纖維、玄武巖纖維以及混雜纖維其中的一種。

20、通過以上技術(shù)方案，相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

21、1、本發(fā)明測得的抗剪強度指標穩(wěn)定可靠，有助于對纖維增強水泥基復合材料性能的全面認識；

22、2、本發(fā)明測得的抗剪強度指標可為纖維增強水泥基復合材料用于結(jié)構(gòu)設(shè)計中提供理論依據(jù)和指導，提高結(jié)構(gòu)抗剪設(shè)計的可靠性和安全性，進一步推廣纖維增強水泥基復合材料在實際工程中的應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種確定纖維增強水泥基復合材料剪切強度的試驗方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定纖維增強水泥基復合材料剪切強度的試驗方法，其特征在于：纖維增強水泥基復合材料試件的尺寸?。洪L×寬×高＝400mm×50mm×100mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定纖維增強水泥基復合材料剪切強度的試驗方法，其特征在于：相同剪切跨度下纖維增強水泥基復合材料試件均制備3-6個平行試件。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定纖維增強水泥基復合材料剪切強度的試驗方法，其特征在于：步驟三中纖維增強水泥基復合材料試件采用位移控制進行加載，加載速率取0.4mm/min～0.6mm/min。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定纖維增強水泥基復合材料剪切強度的試驗方法，其特征在于：步驟四中兩較近加載點的距離調(diào)整范圍為1/20≤a/l≤1/5，保證不同剪切跨度下纖維增強水泥基復合材料試件均發(fā)生剪切破壞。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定纖維增強水泥基復合材料剪切強度的試驗方法，其特征在于：步驟五中不同剪切跨度下纖維增強水泥基復合材料的剪切強度進行線性回歸，線性回歸曲線橫坐標為a/l，縱坐標為抗剪強度τ。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定纖維增強水泥基復合材料剪切強度的試驗方法，其特征在于：纖維增強水泥基復合材料為工程水泥基復合材料、超高性能混凝土、高延性混凝土、超高延性混凝土、纖維混凝土、混雜纖維混凝土其中的一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種確定纖維增強水泥基復合材料剪切強度的試驗方法，其特征在于：步驟一中制備纖維增強水泥基復合材料使用的纖維為pva纖維、pe纖維、pp纖維、鋼纖維、碳纖維、玄武巖纖維以及混雜纖維其中的一種。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于剪切強度試驗技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種確定纖維增強水泥基復合材料剪切強度的試驗方法，其包括以下步驟：步驟一、制備纖維增強水泥基復合材料的剪切試件；步驟二、安裝加載裝置；步驟三、將試件置于加載裝置上，采用位移控制加載并記錄極限承載力；步驟四、調(diào)整兩加載點的位置，重復試驗以測試不同剪切跨度下試件的極限荷載；步驟五、計算不同跨度下纖維增強水泥基復合材料的剪切強度并進行線性回歸，回歸后的曲線與縱軸的交點對應(yīng)于纖維增強水泥基復合材料純剪切狀態(tài)，進而確定純剪切狀態(tài)下纖維增強水泥基復合材料的剪切強度。該方法科學合理，易于操作，試驗結(jié)果準確可靠，可應(yīng)用于纖維增強水泥基復合材料剪切強度的試驗測試。

技術(shù)研發(fā)人員：吳暢,蘇艷麗,許銘紋,王欣汝,馬來
受保護的技術(shù)使用者：東南大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21