不同体积掺量的钢纤维在混凝土中的分布研究

为研究不同体积掺量的钢纤维对钢纤维自密实混凝土中纤维分布和取向的影响,配制了4种不同纤维体积掺量的纤维自密实混凝土,首先探究了新拌混凝土的流变性质与纤维体积掺量之间的关系,同时分析了梁试件切割面上的纤维分布.考虑纤维体积掺量对新拌混凝土流变性质的影响,采用ANSYS CFX软件模拟了具有4种不同纤维体积掺量的新拌混凝土的流动.基于模拟得到的混凝土速度场,将纤维视为刚性连接的数个球形粒子,通过求解刚体动力学方程计算了纤维的运动.通过与试验结果对比发现,本文提出的模拟方法能较好地确定纤维在混凝土中的分布与取向;模拟结果表明,随着纤维体积掺量的增加,纤维在梁竖直方向的离析程度减小,相反地,纤维与梁轴向的取向角度增大.

钢纤维界面粘结强度和体积掺量对混凝土弯曲韧性的影响

研究了平直形、端钩形和哑铃形三种钢纤维与水泥砂浆的界面粘结强度和钢纤维体积掺量对钢纤维增强混凝土采用ASTMC10 18韧性指数法得到的弯曲韧性指数的影响规律。试验表明 ,钢纤维混凝土的弯曲韧性指数、钢纤维与砂浆的界面粘结强度、钢纤维体积掺量之间关系可以用二元线性回归方程表示 。

钢纤维混凝土声弹性系数与体积掺量的关系

为研究钢纤维混凝土纵波声弹性系数与钢纤维体积掺量之间的相关性,进行了单轴受压状态下的纵波声弹性系数测量实验。混凝土试件钢纤维体积掺量分别取0、0.6%、1.2%、1.8%,并利用特制夹具测量加载方向上与垂直于加载方向上的声弹性系数。对测量数据的拟合结果表明:钢纤维混凝土的声弹性系数受钢纤维体积掺量影响,其中0.6%体积掺量的钢纤维混凝土声弹性系数最小;加载方向上的声弹性系数随钢纤维体积掺量的变化趋势与垂直于加载方向上的一致。实验结果验证了利用声弹性系数来判断钢纤维的体积掺量的可行性,通过测量垂直于加载方向上的声弹性系数可以估计钢纤维混凝土中钢纤维的掺量,为钢纤维混凝土的超声诊断提供参考。

玄武岩纤维混凝土工作特性受纤维掺量影响的反复受压试验研究

为探究反复压荷载作用下,玄武岩纤维对混凝土力学行为响应的影响,开展不同纤维掺量的玄武岩纤维混凝土循环轴压试验。试验结果表明:在一定玄武岩纤维掺量的范围内,随着纤维掺量的增加,混凝土抗压强度和抗劈拉强度均有所增大,且峰值应力、残余应变亦越大。循环荷载下混凝土应力应变曲线包络线呈近似“正偏态分布”型,与普通混凝土相比,玄武岩纤维混凝土表现出良好的延性和阻裂性。随着轴向应变的增大,应力退化率呈下降趋势,而损伤系数则呈上升趋势,玄武岩纤维能减缓混凝土性能退化。能量耗散与加卸载循环次数的关系曲线呈“金字塔”型,玄武岩纤维对裂缝的桥接作用可吸收大量能量,对结构抗震有利。

ECC-混凝土叠合梁弯曲试验及裂缝发展的分形表征

为明确ECC(工程纤维增强型水泥基复合材料)-混凝土叠合梁抗弯性能及影响参数,并定性表征裂缝发展情况,设计、制作11根不同材料强度等级、配筋率、ECC层厚度、PVA纤维体积掺量的ECC-混凝土叠合梁及3根不同混凝土强度等级的混凝土梁进行四点弯曲试验,研究承载力、延性及裂缝发展等情况,并基于分形理论及数字图像处理技术,采用分形维数对不同影响参数下的叠合梁裂缝发展规律进行表征。结果表明:ECC-混凝土叠合梁较相同材料强度和配筋率的混凝土梁极限承载力和抗裂性能明显更优;材料强度等级提高,模型梁承载力及延性均提高;适筋范围内,配筋率越小模型梁延性越好;ECC层厚度对模型梁的承载力及延性影响不大;PVA纤维体积掺量为2.0%时,裂缝整体分布更均衡。计算分形维数得到的叠合梁表面裂缝分布具有自相似性;加载过程中叠合梁的分形维数小于混凝土梁,与试验结果相符,梁表面裂缝分形维数在一定范围内随着材料强度等级、配筋率、ECC层厚度、PVA纤维体积掺量的增加而降低,分形理论结合数字图像技术求得的裂缝分形维数可作为叠合梁裂缝分布及受弯损伤程度的定性表征指标。

玄武岩纤维对混凝土力学性能影响与增韧分析

对不同体积掺量和不同长度的短切玄武岩纤维混凝土开展单轴抗压试验和巴西劈裂试验,分析玄武岩纤维对混凝土力学性能的影响。结果表明,玄武岩纤维的掺入使混凝土的破坏形态由脆性破坏向延性破坏转变。混凝土各龄期的立方体抗压强度在玄武岩纤维掺量0.05%和0.10%时均有不同程度的提升,当玄武岩纤维掺量提高到0.20%时,则有所降低;混凝土各龄期的劈裂抗拉强度在不同掺量下均有不同程度的提升。玄武岩纤维可以显著提升混凝土立方体的抗压韧性。对养护龄期为28 d时的混凝土而言,长度12 mm的玄武岩纤维,对混凝土韧度提升优于长度18 mm的纤维,其中体积掺量为0.05%时,对混凝土抗压韧度提升显著效果优于长度18 mm的纤维。

高掺量聚丙烯纤维混凝土动力特性的SHPB试验

为了研究高掺量聚丙烯纤维混凝土的动力特性,采用直径为74 mm变截面Hopkinson压杆,对8组64块聚丙烯纤维混凝土试件进行了冲击压缩试验,得到了不同应变率范围下混凝土的动态抗压强度及应力-应变曲线,并给出了聚丙烯纤维混凝土动态抗压强度与应变率、纤维体积掺量以及静压强度之间的关系.分析认为,在101～102s-1应变速率,聚丙烯纤维混凝土的动态强度提高比值与素混凝土基本一致.

不同玄武岩纤维掺量的早强混凝土劈裂拉伸强度研究

配制了体积掺量为0%、0.1%、0.2%和0.3%的玄武岩纤维增强早强混凝土,利用液压试验装置,对其3 d、7d及28 d的劈裂拉伸性能进行测试,并对纤维改善因子(FII)进行了分析。试验结果表明:除了纤维掺量为0.3%的3 d劈裂拉伸强度略有降低外,其余掺量对早强混凝土各龄期的劈裂拉伸强度均有不同程度的提升,且当掺量为0.2%时增强效果最佳;BC1和BC2组混凝土试件劈裂拉伸强度在7 d龄期时增长量最大,28 d次之,3 d最小,而BC3组试件的劈裂拉伸强度增长量则随着龄期的增长而逐渐增加,且前期增长迅速,后期较为缓慢。

低掺量下钢纤维混凝土抗拉和抗折性能试验研究

为研究低掺量下钢纤维对混凝土劈裂抗拉强度以及抗折强度的影响,以钢纤维体积掺量、钢纤维类型、混凝土基体强度等级为主要参数,进行了钢纤维混凝土立方体劈裂抗拉标准试验以及小梁抗折标准试验研究.结果表明:钢纤维的掺入对混凝土劈裂抗拉强度以及抗折强度有显著提高,钢纤维体积掺量为0.9%时,劈裂抗拉强度提高37%,抗折强度提高18%;钢纤维的掺入显著改善了混凝土抗拉及抗折破坏形态,试件破坏后整体性较好;波纹型钢纤维和端钩型钢纤维的劈裂抗拉性能及抗折性能要优于螺纹型钢纤维.

PE纤维掺量对水泥基复合材料力学性能的影响

针对PE纤维掺量对水泥基复合材料力学性能的影响,开展不同PE纤维掺量下水泥基复合材料的抗压强度、抗折强度、弯曲韧性、直接拉伸性能的试验研究,分析PE纤维水泥基复合材料的开裂模式,通过环境扫描电镜观察和分析薄板弯曲试验中PE纤维的破坏模式。研究表明,不大于2%的PE纤维掺量对水泥基复合材料的抗压强度没有明显改变;当PE纤维掺量大于1%后,PE纤维水泥基复合材料薄板在弯曲荷载作用下表现出极强的韧性特征和变形能力;当纤维掺量大于1.5%时,在直接拉伸荷载作用下PE纤维水泥基复合材料表现出显著的应变硬化特征,并且呈现多缝开裂的稳态破坏模式.

钢纤维掺量对活性粉末混凝土初裂性能影响研究

通过三点弯曲试验研究分析了五种不同钢纤维体积掺量下活性粉末混凝土(RPC200)的抗弯初裂性能及其随纤维体积率的变化规律,并提出了活性粉末混凝土抗弯初裂性能的临界纤维体积率和最优纤维体积率。

平直型钢纤维掺量与长径比对超高性能混凝土性能的影响

为研究平直型钢纤维体积掺量及长径比对超高性能混凝土(UHPC)施工及力学性能的影响,选用四种镀铜平直型钢纤维,设计并制备了12组不同钢纤维体积掺量(0~4%,长径比均为65)及长径比(65、80、90、100,对应钢纤维体积掺量均为2.5%)的UHPC试件。通过扩展度、抗压强度和四点弯曲试验,得到了各组UHPC的扩展度、抗压强度、抗折强度及弯曲应力-挠度曲线;基于UHPC弯曲应力-挠度曲线,并结合CECS13∶2009计算了UHPC的弯曲韧性指数。结果表明:随着钢纤维体积掺量的增加,UHPC的扩展度呈下降趋势,UHPC抗压、抗折强度、弯曲韧性指数基本呈增加趋势,对应最佳钢纤维体积掺量分别为4%(平均值174.4 MPa)、3.5%(平均值46.18 MPa)和4%;随着钢纤维长径比的增大(钢纤维体积掺杂量2.5%不变),UHPC扩展度呈下降趋势,抗压、抗折强度平均值及弯曲韧性指数呈增加趋势;其中,抗压、抗折强度最大值分别为173.53 MPa和44.9 MPa。

玄武岩-PVA混杂纤维对混凝土耐久性能影响研究

为了研究玄武岩纤维(BF)与聚乙烯醇纤维(PVA)复掺混杂纤维在混凝土体系中对混凝土耐久性能影响,通过耐久性试验研究做系统探究。结果表明:(1)玄武岩-PVA混杂纤维掺量0.2%时,干湿交替次数90次混凝土抗压强度耐腐蚀系数、质量损失率分别为75.5%、4.3%,抗硫酸盐等级为KS90。其他掺量抗硫酸盐等级均为KS60。表明玄武岩-PVA混杂纤维会提高混凝土抗硫酸盐侵蚀性能。(2)冻融循环200次,质量损失率最低降低值0.05%,最高降低值0.12%;相对动弹性模量最低提高值0.5%,最高提高值1.0%。表明玄武岩-PVA混杂纤维有助于提高混凝土抗冻性。(3)玄武岩-PVA混杂纤维掺量增加,混凝土试件电通量先减小后增大,在掺量0.2%时达到最低值1 700 C。表明适宜掺量提高混凝土抗氯离子渗透性能。

钢纤维增韧混凝土抗冲击性能研究综述

对钢纤维增韧混凝土抗冲击性能展开了研究,研究了在不同应变率和钢纤维体积掺量的条件下,混凝土动态峰值压应变、吸能能力、动态弹性模量增长系数和动态抗压强度增长系数的变化。结果表明:钢纤维增韧混凝土的动态峰值压应变、吸能能力、动态抗压强度增长系数和动态弹性模量增长系数均随应变率的增加而增加。随着钢纤维体积掺量增加,混凝土动态抗压强度和吸能能力逐渐增加,动态弹性模量增长系数逐渐减小。适量钢纤维可以提高混凝土的动态峰值压应变,当钢纤维掺量为1.5%时,混凝土动态峰值压应变达到最大值,掺入过多钢纤维会导致峰值压应变降低。建立了钢纤维增韧混凝土动态弹性模量增长系数、动态抗压强度增长系数和能量吸收、动态应变率和钢纤维体积掺量的计算式。

混凝土钢纤维的掺量对声速和强度的影响

通过对钢纤维混凝土各种配合比的试验,采用无损测量声速、常规测量测出混凝土的抗压强度,判别出混凝土超声速仪声速及强度的关系,结果基本相似,其趋势是一致的。从而对探测C40混凝土的建筑物在建造过程中或运行过程中出现的各种内部隐患、裂缝及其他破坏情况,提供了较有价值的参考数据。同时,并确定出钢纤维体积掺量的合理值,即:C40混凝土钢纤维的掺量应控制在1.0%～1.4%。

不同纤维掺量BFRP筋玄武岩纤维再生混凝土梁抗剪性能试验研究

通过6根玄武岩纤维(BFRP)筋玄武岩纤维再生混凝土梁的受剪试验,研究短切纤维掺量对BFRP筋纤维再生混凝土梁的裂缝开展、跨中挠度、开裂荷载和极限荷载的影响。研究结果表明:试验梁跨中挠度随玄武岩纤维体积掺量的提高先增大后减小;开裂荷载随玄武岩纤维体积掺量的提高略微增加;极限荷载随玄武岩纤维体积掺量的提高先增大后减小;玄武岩纤维体积掺量在0.2%时,极限荷载为峰值增强效果最明显。依据试验结果并参照《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2015)对BFRP筋纤维再生混凝土梁极限承载力进行计算,结果表明计算值和试验值吻合较好。

钢纤维掺量对超高性能混凝土力学性能影响研究

为研究钢纤维体积掺量对超高性能混凝土(UHPC)力学性能的影响,设计并制备了钢纤维体积掺量分别为1.0%、1.5%、2.0%的三组UHPC试件,开展了坍落度、扩展度、抗压强度和四点弯曲试验。结果表明:随着钢纤维体积掺量从0%~2%,坍落度从265 mm降到了240 mm,扩展度从540 mm降到了425 mm,抗压强度从103.9 MPa提高到了123.7 MPa。当钢纤维掺量分别为1.0%、1.5%和2.0%时,抗弯强度分别为16.7 MPa、23.1 MPa和23.8 MPa,弯曲韧性分别为87.6 N·m、116.0 N·m和122.8N·m。随着钢纤维掺量的增加,UHPC流动性降低;UHPC抗压、抗弯强度和弯曲韧性呈增长趋势,但是增长趋势减缓。由于钢纤维主要承受拉应力和桥接基体,所以在抗压强度、抗弯强度和弯曲韧性指标中,抗弯强度和弯曲韧性指标增长幅度更大。

不同温度和掺量条件下玄武岩纤维混凝土力学性能研究

为了探究不同体积掺量玄武岩纤维增强混凝土在高温后的力学性能,采用TAW2000D电液伺服岩石三轴仪对掺量分别为0%、0.1%、0.2%、0.3%的混凝土试件进行了高温后力学试验,得到了静态压缩的应力-应变曲线,探讨了不同掺量在25~800℃温度条件下的力学性能,结果表明:随着温度的升高,玄武岩纤维混凝土峰值应变存在逐渐右移的趋势,即由脆性破坏向塑性破坏转变,抗压强度呈先增大后减小的规律;由不同掺量、不同温度条件下的抗压强度曲线和拟合关系式可知,在25~200℃时抗压强度与温度呈线性增加关系,在200~800℃时抗压强度与温度呈非线性减小的规律;同一体积掺量条件下,随着温度的升高,静弹性模量呈线性减小的规律;玄武岩纤维体积掺量为0.2%时的试件力学性能最优。研究成果可为纤维增强混凝土建(构)筑物火灾后的安全评价和修复提供理论指导。

PVA纤维及尾矿砂掺量对GTCC自愈合性能影响

针对最新开发的绿色韧性水泥基材料的自愈合性能,参考国内外水泥基复合材料的自愈合理论与试验研究,采用强度恢复法对经过预制裂纹处理、自愈合养护至不同龄期的试件进行抗压强度试验并计算其强度恢复率.分析不同纤维体积掺量及尾矿砂替代天然砂比率对该水泥基复合材料自愈合性能的影响规律.结果表明,利用尾矿砂部分替代细骨料可以提高GTCC的自愈合性能.在不影响GTCC抗压强度的前提下,合理使用PVA纤维可以提高材料的自愈合能力.

碳纤维混凝土力学性能研究

为探究衬砌管片的混凝土开裂破坏,考虑加入碳纤维来改善其力学性能。设计了不同配合比的碳纤维混凝土试件,进行了碳纤维长度和掺量对碳纤维混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度的研究。试验结果表明:碳纤维混凝土较普通混凝土抗拉和抗压强度均得到了增强,其中抗拉强度增加程度最大,达到普通混凝土的150%,弹性模量和延性也均得到了提高,利用这些特征可以有效延缓和阻止衬砌管片开裂。此外,通过试验数据拟合得到了碳纤维混凝土应力-应变曲线表达式,为碳纤维混凝土在数值模拟中奠定理论基础。