乳胶增强钢纤维混凝土机理的研究

为探求乳胶在钢纤维混凝土中的作用机理,本文通过力学试验与Oxford Link300能谱分析仪(ESCA)和HITACHIS3500N系列电子扫描设备(SEM),进行了一些初步的研究.在分析试验数据和扫描图形的基础上,提出了一些初步看法.

钢纤维对自密实混凝土工作性能和抗压韧性影响的试验研究

纤维掺量是影响钢纤维增强自密实混凝土(SFRSCC)性能的重要因素之一.为研究钢纤维掺量对SFRSCC性能的影响,设计制作6组不同纤维掺量的试块,进行工作性能和轴心受压力学性能试验.结果表明,钢纤维能够有效延缓裂缝发展,提高混凝土峰值应变,等效抗压韧性指数随纤维掺量的增加而增大.钢纤维的掺加使得新拌合混凝土流动性降低,与流变特性相关的SFRSCC形状因子λ值低于普通自密实混凝土(SCC).钢纤维的掺加对SFRSCC抗压强度的影响不大,且随着纤维掺量增加,抗压强度呈现先减小后增大的特征.

超高性能钢纤维增强混凝土腐蚀损伤的CT观察

【目的】为探究混凝土因钢纤维腐蚀引发的损伤行为,采用X射线计算机断层扫描技术对UHPSFRC试样的通电加速腐蚀过程进行无损测试。【方法】通过高分辨率的三维重建,对试样腐蚀损伤过程及分布特征进行可视化表征与定量分析。【结果】结果表明:钢纤维腐蚀造成UHPSFRC混凝土保护层发生由外到内的腐蚀损伤。随着通电时间的增加,钢纤维腐蚀速率加快,初始损伤区域的损伤程度加重。【结论】研究认为,X-CT可以作为研究钢纤维腐蚀及腐蚀诱导混凝土保护层损伤的有力工具,且具有较高的适用度与准确性。

UHPC中钢纤维的增强机理:一种新的断裂相场模型

超高性能混凝土(UHPC)是一种具有巨大潜力的复合材料。为了降低UHPC的成本并获得更好的性能,有必要研究钢纤维在UHPC中的增强机理,实践中也需要一个有效的数值模型来促进UHPC的应用。钢纤维从UHPC中拔出时会产生新的裂纹面,进而需要消耗更多的能量。基于此,推导了新裂纹及其裂纹表面能的公式,提出了一种考虑钢纤维与UHPC基体之间界面断裂能的断裂相场模型。利用该模型,对含钢纤维的三维UHPC试样进行了单轴拉伸数值模拟;开展对比实验验证了所提模型的正确性。结果表明,模拟结果与实验结果吻合较好。通过分析不同试样的新裂纹面与拉伸强度间的关系,发现UHPC的抗拉强度和残余强度随钢纤维体积含量的增加而增加,随钢纤维直径的增加而降低。进一步分析发现,UHPC的抗拉强度与钢纤维的侧表面积成正比。理论分析、数值模拟和实验表明,钢纤维在UHPC中的增强机理为:钢纤维的加入使UHPC基体与钢纤维在断裂过程中产生了一些新的裂纹,这些新裂纹消耗了更多的能量。本文研究工作可为UHPC的性能设计和开发有效的UHPC数值模型提供理论依据。

水利工程纤维增强混凝土衬砌管片的力学性能研究

为研究添加纤维对混凝土隧道管片的力学性能影响。文章通过制备掺纤维混凝土管片,对比各组管片的力学性能,利用混凝土截面设计法对试验管片的承载力进行了计算。结果表明:管片中添加合成纤维与钢纤维可提高隧道衬砌管片抗裂能力。各管片的计算结果与实际试验结果(开裂弯矩、屈服弯矩和极限弯矩)的差异均小于10%。研究结果可靠,可为隧道衬砌施工提供参考。

钢纤维增强混凝土细观压缩断裂模拟与性能分析

韧性城市构筑需要更多高强、高韧的混凝土基础设施,现有钢纤维增强混凝土(SFRC)细观力学模型与断裂性能模拟研究仍存在挑战。本文借助Python软件对Abaqus前处理二次开发,建立了SFRC三维细观模型,全局插入内聚力单元模拟骨料与混凝土基体之间的界面,研究钢纤维体积率V_(SF)、混凝土基体强度、骨料粒径对SFRC单轴压缩断裂性能的影响。结果表明:V_(SF)在0%~2.0%时,V_(SF)越大,SFRC抗裂性能越好,且残余应力更大;V_(SF)为2.0%时,SFRC应力较未加入钢纤维混凝土提高了60.64%;当基体强度增加时,SFRC的韧性也随之提高,C60、C80混凝土所对应的最大应力值与C40混凝土相比分别提高了66.48%、91.39%,SFRC的应力-步长曲线在弹性阶段变得更陡峭;骨料粒径在5~7 mm时,随着骨料粒径的增加,SFRC的抗裂性能显著增强。显然将分散、不定向的韧性钢纤维加入脆性混凝土基体中可有效增强混凝土设施的抗震韧性和抗裂性能。

废旧钢纤维增强橡胶混凝土力学性能试验研究

为了改善由橡胶颗粒加入混凝土中引起的强度损失,在三种强度的橡胶混凝土(RC)中加入体积掺量为0.5%~2.0%的废旧钢纤维增强RC的力学性能,分别测试了各废旧钢纤维增强橡胶混凝土(SSFRC)在28 d的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、四点抗折强度与轴心抗压强度。引入拉压比、折压比与韧性指数对SSFRC的韧性进行评价,结合宏观试验数据和SEM分析废旧钢纤维对RC力学性能的增强增韧机理。结果表明:橡胶的加入会降低不同基体强度混凝土的各力学性能;不同基体强度的SSFRC的各力学强度随着钢纤维掺量的增加呈先增加后下降的趋势,抗压强度在钢纤维掺量为1.0%时达到峰值,抗拉和抗折强度在钢纤维体积掺量为1.5%时达到峰值;钢纤维可在一定掺量下与橡胶颗粒协同作用进一步增加RC的韧性;废旧钢纤维-基体界面过渡区的微观形貌表明废旧钢纤维局部也发生了水化反应。综上,在橡胶体积掺量为10%、废旧钢纤维体积掺量为1.5%时,SSFRC的各力学强度增强效果最好,且韧性最佳。

钢纤维增强混凝土在建筑工程中的应用研究

本文介绍了典型的钢纤维材料,以及钢纤维增强作用机理。分析了钢纤维增强混凝土对比普通混凝土的性能优势,并概括了钢纤维增强混凝土的常规力学性能。对钢纤维在建筑中已有应用进行了分类概括,并展望了钢纤维材料在建筑工程领域的应用前景。

聚合物乳胶对钢纤维增强混凝土力学性能的影响

通过对聚合物乳胶/钢纤维增强混凝土材料的抗折、抗压、劈裂抗拉强度等试验,研究了此类复合材料的力学行为和乳胶及钢纤维的增强机理。结果表明,乳胶的掺入,能够改善纤维表面与水泥砂浆基体性能,增加纤维与基体之间的界面粘结强度,从而可以显著提高混凝土的抗折、劈裂抗拉强度等性能。

钢纤维增强混凝土动态力学性能试验研究方法和进展

混凝土的动态力学参数与静态、准静态试验的参数差异较大。通过对钢纤维混凝土在落锤、摆锤、SHPB冲击压缩、高速弹射侵彻和抗爆冲击等方式下动态力学性能的试验研究方法和研究进展进行综述分析,得出结论:(1)不同的试件尺寸、冲击锤质量、冲击高程对试验结果的影响不一,不能很好地对比分析混凝土材料的增强效果。(2)钢纤维混凝土抗冲击强度离散性较大,除了采用Weibull分布函数,还应采用其它数学方法分析钢纤维混凝土变量间的关系;(3)高应变率的试验条件较为苛刻,接近实际情况的代表尺度及相关冲击参数还需深入探讨。

聚合物钢纤维混凝土的增强机理分析

为探求聚合物乳胶在钢纤维混凝土中的作用机理 ,通过力学试验及用 Oxford L ink30 0能谱分析仪 (ES-CA)和 HITACHI S35 0 0 N系列电子扫描设备 (SEM) ,进行了一些初步的研究。研究表明 :聚合物对钢纤维混凝土的改性 ,存在着一个最佳掺量的问题 ,当聚合物掺量达到最佳值时 ,聚合物在钢纤维混凝土中扮演着“桥”的角色 ,通过这座“桥”把两个相互间只有物理吸附的相更强地连接起来 ,形成以化学吸附为主、物理吸附为辅的有机体 。

超高性能纤维增强混凝土中钢纤维拔出行为研究

自行研发的纤维定位装置可较为精准地控制钢纤维的空间位置,基于此,研究了钢纤维埋置深度、直径和埋置角度对超高性能纤维增强混凝土(UHPFRC)中钢纤维拔出行为的影响。结果表明:随着钢纤维埋置深度增加,钢纤维最大拔出力、拔出功、最大拔出应力及钢纤维强度利用率均呈不断提高的趋势,而最大平均黏结强度却呈减小的趋势;随着钢纤维直径增加,钢纤维最大拔出力、拔出功和最大平均黏结强度相应增加,而钢纤维强度利用率和最大拔出应力均减小;随着钢纤维埋置角度增大,钢纤维最大拔出力和拔出功呈先上升后下降的趋势,分别在埋置角度为45°和30°时达到最大,而埋置角度为75°时,试件破坏模式表现为钢纤维拉断失效。

钢纤维增强聚合物改性混凝土的疲劳损伤行为

对钢纤维增强聚合物改性混凝土这种新材料的弯曲疲劳损伤特性进行了试验和理论研究,并且和钢纤维增强混凝土进行了对比.通过合理定义损伤变量,由试验测定了新材料和钢纤维增强混凝土的疲劳损伤及其演化规律;根据疲劳累积损伤理论,提出了新形式的疲劳损伤演化方程,与试验结果对比,该方程能较好地反映新材料的损伤演化规律.对两种混凝土材料在相同加载应力水平下的疲劳损伤演化行为进行了比较,结果表明钢纤维增强聚合物改性混凝土比钢纤维增强混凝土具有更好的抗疲劳性能.

膨胀剂与钢纤维协同增强高强轻骨料混凝土研究

本文采用页岩陶粒轻骨料,配制出28d抗压强度为64.6MPa的高强轻骨料混凝土,并研究膨胀剂和弓形钢纤维增强该混凝土的效果。试验结果表明,在带模养护条件下,膨胀剂在一定掺量内可小幅增强该混凝土;而钢纤维可明显增强该混凝土,且随体积掺量的提高而效果显著;在同时掺入膨胀剂和钢纤维时,可产生协同增效效果,使该混凝土的抗压、抗折及劈裂抗拉强度均有更显著的增长。

钢纤维增强聚合物树脂混凝土力学性能研究

研究了钢纤维及偶联处理对钢纤维增强聚合物树脂混凝土(SFPC)强度的影响。结果表明:在树脂混凝土内填加钢纤维可提高抗剪、抗压、抗弯强度,而且其韧性、耐磨性也有所提高。钢纤维经偶联处理,树脂混凝土力学性能进一步提高,钢纤维的最佳加入量为19.8 kg/m3。

钢筋钢纤维增强部分混凝土梁受剪性能试验研究

本文通过钢筋混凝土梁以及在受拉区部分地加入钢纤维的钢筋混凝土梁的试验及理论分析，研究了钢纤维混凝土层厚、钢纤维体积率和剪跨比对钢筋钢纤维增强部分混凝土梁受剪性能的影响，建立了与普遍钢筋混凝土梁受剪承载力计算公式相衔接的钢筋钢纤维增强部分混凝土梁受剪承载力的计算模型和计算公式．

钢纤维混凝土纤维增强作用

着重讨论了直线形、梯形和超梯形钢纤维对混凝土增强作用的计算，并列出３种钢纤维对混凝土增强作用的统一公式，以此分析纤维对基体增强作用的各种影响因素，并对不同纤维形状的钢纤维混凝土增强作用作分析比较。

一种新型混杂钢纤维增强自密实混凝土的配合比设计方法

进行了一种新型混杂钢纤维增强自密实混凝土的配合比设计方法研究.首先以净浆流动度为指标,优选出1组符合要求的净浆配合比;然后根据包裹在钢纤维及砂颗粒表面的平均裹浆厚度(ATPL)以及砂纤比,优选出力学性能和工作性能符合要求的配合比.采用该配合比设计方法可以配制出坍落度大于260mm,扩展度大于550mm,纤维总体积分数为1.50%的具有自密实工作性能的混凝土.经28d标准养护,其抗压强度最高可达114.5MPa,抗弯强度可达18.8MPa.

钢纤维对高强轻骨料混凝土的增强效果研究

本文采用粉煤灰陶粒和页岩陶粒两种轻骨料,配制成28d抗压强度分别为58.9MPa和64.6MPa的高强轻骨料混凝土。并采用弓形钢纤维增强这两种轻骨料混凝土,试验结果表明,随着钢纤维体积掺量的提高,这两种轻骨料混凝土的抗压、抗折及劈裂抗拉强度均有不同程度的提高,但以劈裂抗拉强度提高幅度最大。

钢筋钢纤维增强部分混凝土梁正截面抗裂计算方法研究

在钢筋钢纤维增强部分混凝土梁试验研究的基础上 ,结合理论分析 ,探讨钢纤维对正截面抗裂的影响 ,研究与普通钢筋混凝土计算理论相衔接的钢筋钢纤维增强部分混凝土梁正截面抗裂的计算方法 ,提出相应的计算公式。