高应变率下多尺寸聚丙烯纤维混凝土动态压缩力学性能研究

采用Φ74mm的分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson pressure bar,SHPB)试验装置,对两种尺寸聚丙烯细纤维和一种尺寸聚丙烯粗纤维单掺及混掺的混凝土试件进行冲击压缩试验,对比分析粗、细纤维及不同纤维掺量比的多尺寸纤维混凝土试件在五种不同应变率下的动态压缩强度、动态压缩变形、动态压缩韧性和破坏特征,研究聚丙烯纤维混凝土的动态压缩力学性能。结果表明:随应变率的增加,素混凝土及纤维混凝土的动态压缩强度、动态压缩变形和动态压缩韧性表现出显著的应变率效应;在试验应变率范围内,粗聚丙烯纤维混凝土的动态抗压强度最高,相对素混凝土增幅为132.36%~213.85%;多尺寸聚丙烯纤维混凝土的动态强度增长因子与素混凝土基本一致;掺入多尺寸聚丙烯纤维可有效增大混凝土在不同应变率下的动态峰值应变和动态极限应变;多尺寸聚丙烯纤维混凝土的动态极限韧性较高,其中细聚丙烯纤维含量为1.2kg/m^3时混凝土动态极限韧性最高,增幅为121.11%。

预加荷载下聚丙烯纤维混凝土抗渗机理研究

为研究预加荷载作用下聚丙烯纤维混凝土(polypropylene fiber reinforced concrete,PFRC)的抗渗性能,选用1种聚丙烯粗纤维和2种聚丙烯细纤维进行单掺和混掺,在5种荷载水平下进行了氯离子扩散系数试验,分析了不同混掺比例下PFRC试件在不同荷载水平作用下的氯离子扩散系数变化规律.采用压汞法和电镜扫描研究了纤维混掺和荷载大小对混凝土微观孔结构的影响.结果表明:在5种轴向荷载水平下混掺多尺寸PFRC试件A8的氯离子扩散系数分别降低了93.9%、90.8%、77.5%、63.5%和66.5%,均为降低幅度最大的一组,混掺PFRC的抗渗性能优于素混凝土和单掺PFRC;同时粗细纤维混掺可以形成三维空间网架结构,能在不同阶段产生协同作用,有效地提高混凝土在不同荷载水平作用下的抗渗性能.

基于SHPB试验的多尺寸聚丙烯纤维混凝土动态力学性能研究

选用两种聚丙烯细纤维及一种聚丙烯粗纤维,制备了9组纤维掺量比不同的混凝土试件。采用变截面大尺寸分离式霍普金森压杆(SHPB)进行了冲击压缩试验,研究了在0.4 MPa冲击气压作用下,不同纤维掺量比对混凝土抗冲击性能的影响,基于引入损伤的Z-W-T本构模型对试验结果进行拟合分析。结果表明,单掺粗纤维可提高混凝土的整体性,且能显著提高混凝土破坏前的抗冲击性能,单掺细纤维主要是提高混凝土破坏后的抗冲击性能,而混掺纤维混凝土各个时期的抗冲击性能均得到提高,其中多尺寸纤维混掺的效果最好。

荷载损伤后聚丙烯纤维混凝土毛细吸水性能试验

为研究不同尺度聚丙烯纤维对损伤后混凝土毛细吸水性能的影响,选用两种尺度的聚丙烯细纤维和一种尺度的聚丙烯粗纤维进行单掺及混掺,在试件轴心抗压强度的0、20%、40%、60%、80%的5种应力水平下进行了混凝土毛细吸水试验研究。结果表明:6组混凝土试件的累计吸水量和平均吸水率随荷载的提高先减小后增大;不同尺度的聚丙烯纤维对不同应力水平下混凝土毛细吸水性能的影响程度不同,当应力水平小于40%时,细纤维对混凝土毛细吸水性能的影响较为显著,当应力水平大于60%时,粗纤维对混凝土毛细吸水性能的影响较为显著;掺入聚丙烯纤维可降低混凝土的累计吸水量及平均吸水率,3种不同尺度聚丙烯纤维混掺混凝土能够产生正向效应,抑制不同应力水平下混凝土内部微裂纹的产生与发展,更有效地降低混凝土在各个应力水平下的累计吸水量和平均吸水率。