单向分布钢纤维混凝土的力学性能研究

通过恒定磁场控制混凝土拌合物中的钢纤维方向,制备出单向分布钢纤维混凝土,对其劈裂抗拉、抗压和抗折等力学性能进行了试验分析。结果表明,与相同掺量的普通钢纤维混凝土相比,单向分布钢纤维混凝土的劈裂抗拉、抗压和抗折等力学性能均有不同程度的提高,且提高程度随纤维掺量的增加而降低,说明混凝土中纤维掺量对于纤维的定向效果有着较大影响,从而影响着纤维方向的提高率和混凝土力学性能的提高程度。

基于纤维-骨料细观分布的自密实钢纤维混凝土单调和循环压缩性能研究

自密实钢纤维混凝土(SFRSCC)压缩性能表现和内部组分含量及分散状态均具有显著关联。为探究这种关联特性,定制不同组分配比的SFRSCC拌合物来浇筑制备棱柱体试块,并分别开展单调及循环压缩实验探索其压缩性能特性研究;随后截取每组试块的数个特征截面,采用粗骨料面积占比来描述粗骨料含量,将钢纤维含量及分散情况量化为Voronoi增韧面积统计值,并结合实测数据建立压缩力学特性和内部组分含量及分布特性之间的关联。参考上述关联特性,建立SFRSCC单调和循环压缩弹塑性损伤本构性能曲线方程。研究结果表明:粗骨料含量的增长提高了基体弹性模量和峰值强度,但骨料胶结难以抑制宏观裂缝的非稳定扩展;纤维数量的增加可减小钢纤维的增韧区域面积,从而能够延缓峰后塑性变形的累积,控制宏观裂缝生成,这种增韧效应和Voronoi增韧面积呈负相关,与增韧效率系数呈正相关;在自密实工艺下,钢纤维数量增加会抑制粗骨料含量的增长,需平衡Voronoi面积和粗骨料面积占比以满足增韧与增强需求。建立的SFRSCC单调和循环压缩弹塑性损伤本构性能曲线方程可实现不同组分分布下SFRSCC结构局部压缩性能的可靠分析。

单向分布钢纤维增强水泥基复合材料(Ⅱ):制备及钢纤维增强作用

研究了制备单向分布钢纤维混凝土的方法及单向分布钢纤维对混凝土劈裂抗拉强度和弯曲抗拉强度的增强作用.在钢纤维混凝土成型振动时,对试模中的混凝土拌合物施加匀强磁场,钢纤维受到磁场力作用,方向趋同于磁场方向,硬化后即制备出单向分布钢纤维混凝土.结果表明:制备的单向分布钢纤维混凝土纤维方向效应系数达到0.90以上;钢纤维混凝土的劈裂抗拉强度和弯曲抗拉强度随钢纤维方向效应系数的提高而提高;钢纤维掺量相同时,相同配合比的单向分布钢纤维混凝土的劈裂抗拉强度和弯曲抗拉强度显著高于普通钢纤维混凝土.

单向分布钢纤维增强水泥基复合材料(Ⅲ):断裂性能

通过三点弯曲试验,分析比较了单向分布与乱向分布钢纤维混凝土的极限荷载、断裂韧度、断裂能和裂缝尖端开口位移.结果表明:与乱向分布钢纤维混凝土相比,单向分布钢纤维混凝土极限荷载、断裂韧度、断裂能和裂缝尖端开口位移均有明显提高.单向分布钢纤维混凝土断裂性能明显优于乱向分布钢纤维混凝土.单向分布钢纤维混凝土中有更多的钢纤维桥接裂缝两边并有效承受荷载,使其断裂性能明显提高.

单向分布钢纤维增强水泥基复合材料(I):钢纤维方向控制

对恒定匀强磁场作用下钢纤维增强水泥净浆中钢纤维的受力状况及转动运动状态进行了分析,确定了钢纤维转动角加速度与磁场磁感应强度及磁场作用时间之间的关系,并据此计算了钢纤维达到设计方向所需的磁场磁感应强度及磁场作用时间,从而确定了单向分布钢纤维增强水泥净浆的制备条件.根据理论计算结果,在磁场磁感应强度为1.13×10-5 T、磁场作用时间为60s条件下制备了单向分布钢纤维增强水泥净浆试件,测试了试件中钢纤维的方向分布,结果表明,试件中80%左右的钢纤维方向与设计方向基本一致,钢纤维方向系数达到0.968.

单向分布钢纤维增强水泥浆的制备与性能研究

研究了制备单向分布钢纤维增强水泥浆的方法及其性能.在成型阶段施加外部磁场,钢纤维可被磁化并受外部磁场作用,使水泥浆拌合物中的钢纤维形成定向分布,制备出单向分布钢纤维增强水泥浆.研究表明,这种方法制备的单向分布钢纤维增强水泥浆中,90%左右的钢纤维方向与磁场方向一致或接近;钢纤维方向系数达到0.95或更高;与乱向分布钢纤维增强水泥浆相比,单向分布钢纤维增强水泥浆抗折强度显著提高;抗折强度相同时,单向分布技术可节省钢纤维25%以上.

定向钢纤维混凝土中的钢纤维分布X-ray CT分析

为分析定向钢纤维混凝土中钢纤维的分布,通过X-CT扫描原位测试确定了混凝土中所有钢纤维的空间位置坐标,根据钢纤维空间坐标,分析计算钢纤维的角度分布及纤维方向效应系数。结果表明,定向钢纤维混凝土中,与设计的目标方向夹角<30°的钢纤维根数占总数量的比例达85%,定向钢纤维的定向效果较好;定向钢纤维混凝土中纤维方向效应系数增加25%,增强效率显著提高。

不同分布的钢纤维改性橡胶混凝土性能研究

通过对两种不同分布方式的钢纤维改性橡胶混凝土的力学性能试验,探讨了钢纤维的两种分布方式及钢纤维体积率对橡胶混凝土力学性能的影响。结果表明:掺入层布式钢纤维对橡胶混凝土的影响表现为立方体抗压强度显著降低、劈裂抗拉强度影响不大以及抗折强度的显著提高;而全掺式钢纤维对橡胶混凝土的立方体抗压强度影响不大,对劈裂抗拉强度及抗折强度有显著提高,并随着钢纤维体积率的增大而增大。

钢纤维混凝土弯曲性能和纤维分布试验研究

对纤维含量为25~55kg/m^3的7组钢纤维混凝土(SFRC)试件进行了切口梁三点抗弯试验和电感试验,分析了不同纤维含量下钢纤维混凝土的弯拉性能和纤维分布规律.试验结果表明:当SFRC试件中的纤维含量为35、50kg/m^3时,纤维的增韧效果明显提高;试件中的实际纤维含量与设计含量最大仅相差6.4%;在试件X、Y、Z方向上的纤维分布比例大致为1.2∶1.4∶1.0,与纤维含量关系不大,且随着纤维含量的增加,SFRC试件中的纤维分布更为均匀.

离心成型钢纤维混凝土纤维分布理论研究

根据离心运动规律,建立了离心成型混凝土中固体颗粒的沉降速度表达式,并对比了钢纤维与粗、细骨料沉降速度的关系,从而确定了在离心成型钢纤维混凝土中钢纤维的分布位置;从粘性液体与固体相互作用的角度出发,分析了离心沉降力、粘性液体的剪切摩擦力对纤维分布方向的影响,得出了离心成型钢纤维混凝土中纤维的理论分布规律,试验证明了这种分析的正确性,从而为改善离心成型钢纤维混凝土的性能、促进其工程应用提供了理论依据.

离心成型钢纤维混凝土纤维分布规律试验研究

通过对离心成型环形截面钢纤维混凝土配筋与无筋试件的切片试验 ,研究了离心作用下钢纤维体积率、混凝土强度及配置钢筋等因素对混凝土内钢纤维在构件环向和纵向分布形态的影响规律。发现在离心作用下钢纤维趋向于构件外壁分布 ,并且呈现较好的均匀性 ;钢纤维沿环向分布多于纵向分布 ,而且随着粗骨料的减少、水泥浆的增加这种现象更加明显。为离心成型钢纤维混凝土的工程应用提供了科研依据。

自密实混凝土中钢纤维分布和取向的数值模拟方法

钢纤维自密实混凝土结合了钢纤维混凝土与自密实混凝土两者的优点,被认为拥有非常好的工程应用前景。由于钢纤维自密实混凝土具有良好的流动性和免振捣等特点,其浇筑过程将直接决定钢纤维的最终分布和取向状态,这必然会影响钢纤维混凝土构件的力学性能。通过对钢纤维进行一定的简化处理,应用计算流体力学软件ANSYS CFX结合MATLAB自编程序提出了一种新的模拟钢纤维自密实混凝土浇筑过程的方法。利用该方法对一根钢纤维自密实混凝土梁的浇筑过程进行模拟,统计了钢纤维的最终分布状态,通过对比试验结果和计算结果,验证了数值模拟方法的有效性。并运用该数值模拟方法总结钢纤维分布和取向规律,对试验研究以及工程应用有一定的指导意义。

层布式钢纤维混凝土疲劳寿命的概率分布拟合

通过疲劳试验得到上下层布式钢纤维混凝土的疲劳寿命 ,采用对数正态分布、两参数威布尔分布分别对疲劳寿命进行概率分布拟合 ,经比较得出两参数威布尔分布能更好地拟合上下层布式钢纤维混凝土的疲劳寿命 ;

钢纤维混凝土试验路面纤维分布实测研究

介绍了对曲—陆高速公路钢纤维混凝土试验路面进行的钢纤维细观几何参数的实测研究。在研究中 ,首次将计算机图像处理应用于钢纤维混凝土细观机理研究 ,研制出“钢纤维分布动态监测系统” ,为指导生产工艺。

钢纤维在混凝土冲击断面的分布与统计分析

采用自制落锤冲击试验装置,对5组钢纤维体积掺量分别为0、0.5%、0.8%、1.0%、1.2%的钢纤维混凝土圆饼状试件进行了冲击试验。通过统计冲击断面上纤维根数,对纤维分散系数进行了计算和拟合;基于威布尔分布,对冲击试验结果进行了统计分析,建立了不同失效概率下冲击次数与纤维掺量间的关系。结果表明:掺入钢纤维可以显著提高混凝土抗冲击性能;纤维分散系数随掺量的增大呈上升趋势,双参数的威布尔分布可以较好地对冲击性能进行统计分析。

高速公路钢纤维混凝土试验路面中钢纤维分布规律的研究

从云南某高速公路微扭剪切型钢纤维增强混凝土试验路面中纤维分布的实际情况出发,应用计算机图像技术,研制了钢纤维分布细观几何参数的计算机测试系统,研究了钢纤维分布的细观几何参数,分析了钢纤维混凝土路面中钢纤维的分布规律,建立了钢纤维分布随机过程的数学模型,并研究了钢纤维的动态转移过程。

不同制备工艺对钢纤维混凝土性能影响的试验研究

钢纤维混凝土可起到减少混凝土开裂、提高结构韧性等作用,已逐渐被应用于隧道衬砌支护。但制备工艺决定了钢纤维在混凝土基体中的分布,从而严重影响钢纤维混凝土性能,因此亟须开展针对钢纤维分布与制备工艺之间关系的研究。从实际工程出发,选用6种钢纤维混凝土制备工艺,浇筑了18根梁试件,开展钢纤维混凝土抗弯性能试验。试验结果表明,使用MT1制备工艺的端钩型钢纤维混凝土在破坏位置、钢纤维分布、钢纤维外露角度、外露长度、抗弯强度等方面均表现出良好性能。

钢纤维自应力混凝土膨胀长度值概率分布

钢纤维自应力混凝土具有良好的抗裂能力,该复合材料的自应力水平主要由试件养护过程前后的长度差值决定。文中通过测量大样本空间下同一种钢纤维体积率试件的膨胀长度值,用Kolmogorov-Smirnov法和Weibull检验法推断了试件长度的概率分布,得到体积率为2%的试件组符合Weibull分布,其他组试件长度值符合正态分布;并且发现试件长度值随着纤维体积率的增大而减小,得到了两者之间的线性拟合方程。

混杂直钢纤维超高性能混凝土的力学性能和裂缝扩展行为研究

为了更好的掌握混杂直钢纤维超高性能混凝土的力学性能和裂缝扩展行为,提高混凝土质量。研究了不同长度直钢纤维混杂超高性能混凝土的抗压强度、弯曲性能和韧性变化规律,并采用数字图像相关技术分析了其裂缝扩展行为。结果表明:长纤维和中纤维的组合更有利于增强UHPC的力学性能,但长纤维掺入量过大会导致试件韧性下降;短、中纤维混杂试件的应变区较为集中,宏观裂纹扩展方向也较为单一,而中、长纤维混杂易导致微裂纹出现多个分支,应变区和宏观裂纹形态也更加复杂。研究成果为超高性能混凝土质量控制提供有益借鉴。

考虑纤维分布的钢纤维自密实混凝土抗折模拟

考虑纤维在自密实混凝土中的分布,提出一种用于模拟钢纤维自密实混凝土(SFRSCC)抗折性能的数值方法 .首先,采用基于流体动力学的方法模拟新拌SFRSCC的浇筑过程,以确定钢纤维的分布;然后,基于钢纤维在SFRSCC试件中的分布,考虑钢纤维取向角度对钢纤维拔出响应的影响,建立由混凝土基体和钢纤维组成的SFRSCC细观有限元模型;最后采用提出的数值方法对SFRSCC梁试件的浇筑过程和抗折试验进行细观模拟.模拟结果与试验结果吻合良好,说明提出的数值方法能够模拟SFRSCC的抗折性能.