为研究3D打印混凝土弯曲疲劳性能,通过216根3D打印试件弯曲疲劳试验,分析不同钢纤维体积率ρ_(f)和纤维长度l_f对构件弯拉强度和弯曲疲劳性能的影响规律,基于双参数Weibull分布理论推导不同失效概率下的疲劳寿命计算公式,提出不同失效概率下的疲劳方程lg S=lg a-b lg N,并进一步分析钢纤维ρ_(f)l_(f)/d_(f)对构件疲劳性能的影响规律。研究结果表明:3D打印混凝土构件疲劳破坏实际是钢纤维发挥阻裂作用的过程,在裂缝产生、扩展、收缩、再扩展、再收缩直至破坏的过程中,裂缝的宽度、长度和深度一直在发生变化,从宏观角度是材料强度和弹性模量不断下降的过程,而微观角度是材料内部组织结构不断劣化的过程。3D打印构件中掺入的钢纤维能够有效阻止横向裂缝的产生和扩展,显著提升混凝土构件的抗弯拉强度、阻裂能力和耐疲劳性能,使其破坏形式由突然脆性破坏过渡为具有韧性的塑性破坏。钢纤维ρ_(f)l_(f)/d_(f)是影响构件抗弯拉疲劳性能的重要因素,在相同的应力比S=0.65作用下,钢纤维ρ_(f)l_(f)/d_(f)由0增至0.60时,构件疲劳次数N提高了252%;相同的疲劳次数N=10^(6)作用下,钢纤维ρ_(f)l_(f)/d_(f)由0增至0.60时,应力比提高了9.15%。3D打印混凝土试件中,钢纤维体积率ρ_(f)比钢纤维长度l_f对疲劳性能的影响程度更明显。研究结果为进一步推动3D打印技术在道路、桥梁等基础设施领域的应用,促进交通行业智能化、工业化发展具有重要意义。
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