钢纤维混凝土弯曲韧性的试验研究及有限元模拟

为研究钢纤维混凝土的弯曲韧性,采用不同体积掺量的铣削型钢纤维制备钢纤维混凝土,通过试验研究了掺量对钢纤维混凝土梁式试件的荷载-挠度曲线、弯曲韧性指数和弯曲韧性比的影响,再采用有限元软件ABAQUS模拟分析了与试验同条件下的荷载-挠度曲线、裂缝扩展过程等。结果表明:大体积掺量的钢纤维混凝土在加载后期的增韧阻裂效果更好,钢纤维体积掺量为1.5%的弯曲韧性最好,同时结合荷载-挠度曲线和应力云图分析了钢纤维混凝土的破坏过程和破坏特征,为钢纤维混凝土应用于工程提供参考。

PE纤维与细橡胶颗粒对泡沫混凝土弯曲韧性的影响

研究了聚乙烯(PE)纤维及其与细橡胶颗粒复掺对泡沫混凝土弯曲破坏模式、峰值强度、能量吸收特性和弯曲韧性的影响,并结合孔结构分析和微观形貌观察探究了其作用机理.结果表明:PE纤维使泡沫混凝土出现多缝开裂模式,显著提升了其峰值强度、能量吸收能力和弯曲韧性;复掺细橡胶颗粒可以进一步提升泡沫混凝土试件的比能量吸收和弯曲韧性;掺入PE纤维可以降低泡沫混凝土的平均孔径;复掺细橡胶颗粒导致泡沫混凝土试件的平均孔径增大,联通孔增多,对其峰值强度有不利影响;PE纤维及细橡胶颗粒提升泡沫混凝土弯曲韧性的主要原因在于其削弱了裂纹尖端的应力集中,同时增强了能量耗散作用.

玻璃纤维混凝土抗折性能及弯曲韧性试验研究

为研究玻璃纤维对混凝土的抗折性能及弯曲韧性的影响,以玻璃纤维掺量、玻璃纤维长度和混凝土基体强度等级为主要参数,对玻璃纤维混凝土小梁试件进行弯拉试验。结果表明:玻璃纤维掺入混凝土后,破坏形态得到改善,破坏后试件整体性能良好,抗折强度以及弯曲韧性均有显著提高;0.5%~1.5%时抗折强度随玻璃纤维掺量的增加而提高,1.5%~2.0%时随玻璃纤维掺量的增加而降低;抗折强度与弯曲韧性随玻璃纤维长度与基体强度的增加而增加。玻璃纤维可有效改善混凝土的抗折性能与弯曲韧性。

混杂纤维自密实混凝土弯曲韧性试验研究

为探究改性碳纳米管对混杂纤维自密实混凝土弯曲韧性的影响,通过分析不同纤维掺量下混杂纤维混凝土的劈裂抗拉强度试验和压弯强度试验,研究其荷载-挠度曲线,分析等效抗弯强度值和弯曲韧性比。结果表明:两种纤维分别在宏观和微观尺度上发挥着不同的阻裂效果,共同提升自密实混凝土的劈裂抗拉强度,同时也提高了混凝土的初始弯曲韧性比和初始等效抗弯强度,使混掺纤维自密实混凝土的初始弯曲韧性比增加了23.1%;在自密实混凝土试件三分点加载试验中,钢纤维掺量为1.8%,碳纳米管掺量为0.3%时,混凝土峰值荷载最高,达34840.2 N。

钢-PVA混杂纤维高性能混凝土断裂性能与弯曲韧性试验

为了研究钢-聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)混杂纤维对高性能混凝土(high performance concrete,HPC)的增强增韧效果,以钢纤维体积分数、PVA纤维体积分数和矿粉掺量为三因素,采用正交试验,设计并制作16组试件,进行四点加载和三点加载弯曲试验,获取了荷载(P)-跨中挠度(δ)曲线和荷载(P)-裂缝张口位移(crack mouth opening displacement,CMOD)曲线,测定了28 d龄期后的弯曲韧性和断裂性能等。研究表明:混凝土中掺入钢纤维或PVA纤维,P-δ曲线和P-CMOD曲线都变得更加饱满,对其有较为明显的增强增韧效果;特别是当两种纤维和一定量的矿粉掺入混凝土中,曲线下降段趋势变得更加平缓,混掺纤维高性能混凝土试件比单掺纤维混凝土试件具有更好的变形能力,掺入1.5%的钢纤维、0.2%的PVA纤维和20%的矿粉的效果最佳,对弯曲韧性和断裂性能的提升最为显著,具有不错的正混杂效应。

混杂纤维混凝土的工作性、力学性能和弯曲韧性研究

在混杂纤维(PVA、PP纤维)总掺量不变的情况下,研究了纤维混掺比例VPVA∶VPP(0∶5、1∶4、2∶3、3∶2、4∶1、5∶0)对混凝土工作性、力学性能和弯曲韧性的影响。结果表明:随着PVA纤维掺量的增加,混凝土的流动度降低,抗压强度和初裂荷载变化不大,抗折强度、峰值荷载、等效弯曲强度和等效弯曲韧性显著增大。

基于钢纤维与聚丙烯纤维的喷射混凝土弯曲韧性研究

使用聚丙烯纤维和钢纤维,分别以0.7%和1.0%体积掺量制备混凝土试件,设计不同纤维尺寸、形状的试验组,开展预切口三点弯曲试验,获取跨中挠度和混凝土弯曲荷载之间关系并计算弯曲韧性系数,对比掺入不同纤维条件下喷射混凝土的弯曲韧性提升差异。试验结果显示:所用纤维几何形状相同条件下,纤维长度和混凝土弯曲韧性之间保持正相关关系,但同时应考虑纤维长度因素会对混凝土工作性能产生的影响;纤维端部弯钩或表面压痕都能一定程度上提升纤维和基体之间的附着力水平。纤维几何尺寸相同条件下,掺入钢纤维的喷射混凝土增韧效果不及聚丙烯纤维,掺入1.0%聚丙烯纤维时的材料弯曲韧性指数I5达13.10。

玄武岩纤维增强混凝土破坏形态及弯曲韧性研究

为综合评价玄武岩纤维混凝土处于弯曲载荷作用下的变形程度及其韧性与破坏形态特征的影响,重点研究了玄武岩纤维增强混凝土抗弯曲性能,测试了玄武岩纤维不同加入比例引起的弯曲韧性差异性。研究结果表明:不含纤维的混凝土试样到达峰值荷载时发生了裂缝的快速扩展,表现为明显的脆性断裂特征;加入体积分数为0.3%的玄武岩纤维,混凝土表面存在明显纤维,在断裂面部位的纤维与混凝土之间保持紧密连接的状态,侧面区域生成了竖向的细裂纹;逐渐提高玄武岩纤维体积分数后,试样获得了更高的峰值荷载,形成了更饱和的荷载—挠度曲线,达到了优异延展效果,弯曲韧性增长速率变慢。

载荷作用下结构纤维对混凝土渗透性能及弯曲韧性的影响

混凝土结构受载荷作用在正常使用中常出现带裂缝工作,导致混凝土结构使用寿命缩短。文中通过冻融循环试验与常水头渗透方法计算混凝土裂缝渗透率,分析其渗透性能,参照RILEMTC162-TDF标准,对混凝土开口梁进行三点弯曲试验,分别计算裂缝表面粗糙程度值,分析与弯曲韧性间的关系。研究表明,结构纤维(SF/PP)均对混凝土的抗渗性能有显著提升作用;结构纤维混凝土开裂的渗透率还受到开裂表面的曲折度与粗糙度影响,且粗糙程度与弯曲韧性之间呈现正向相关性.

桥梁工程用不同纤维混凝土弯曲韧性影响比较研究

为了提高桥梁工程用混凝土的弯曲韧性,考察了PVA纤维、钢纤维以及混杂纤维对混凝土弯曲韧性的影响。试验结果表明,当PVA纤维掺量为0.3%时,混凝土试件的抗弯拉强度、峰值载荷以及弯曲韧性指数均可以达到最大值;而随着钢纤维掺量的不断增大,混凝土试件的抗弯拉强度、峰值载荷以及弯曲韧性指数均呈现出逐渐增大的趋势,其中混杂纤维对混凝土弯曲韧性的增强效果明显优于单一PVA纤维和钢纤维;综合考虑桥梁工程用混凝土的弯曲韧性和施工成本等因素,推荐在混凝土中掺入混杂纤维,其中PVA纤维的最佳掺量推荐为0.3%,钢纤维的最佳掺量推荐为1.5%。

板式家具板件封边条弯曲韧性评价方法探讨

封边条弯曲韧性影响着板式家具中人造板板件封边质量,本研究提出了一种封边条弯曲韧性评价指标——弹性压力值及测试方法,并采用不同弯曲韧性的PVC封边条进行了试验验证。验证结果表明,该方法能够有效评价本试验所用封边条的弯曲韧性,建议进一步开展该方法对宽幅面封边条的测试研究,以完善该方法的适用性,为封边条性能评价提供参考。

超高层墙柱节点纤维增强自密实混凝土弯曲韧性研究

随着使用功能和设计要求的不断提高,超高层框架-剪力墙结构关键节点的配筋趋于复杂化,普通混凝土振捣困难,导致节点强度存在隐患。自密实混凝土(SCC)可实现无振动施工,解决墙柱节点的混凝土密实度问题,但也存在易收缩开裂、弹性模量小等缺陷。为此,选取不同种类纤维对自密实混凝土进行增韧改性,并通过坍落扩展度、坍落扩展时间、抗压强度、劈拉强度等试验评价其和易性及弯曲韧性。结果表明:掺入纤维会对新拌混凝土的和易性产生负面影响,其中端钩钢纤维与聚丙烯纤维影响最明显;掺入纤维会导致自密实混凝土抗压强度降低,劈裂抗拉强度与抗折强度提高;端钩钢纤维对SCC增韧改性效果最好,与对照组相比,7d和90d抗折强度分别提高61.54%和32.17%,7d和90d折压比分别提高57.48%和31.47%;玄武岩纤维相比其他四种纤维增韧改性效果最差。

混杂纤维增强超高性能混凝土弯曲韧性

为研究混杂纤维增强超高性能混凝土(UHPC)的增韧特性,本文通过33个四点弯曲梁试验研究了单掺钢纤维,单掺钢纤维分别与粗聚烯烃纤维、聚乙烯醇纤维、聚酯纤维、玻璃纤维和玄武岩纤维混掺对改善超高性能混凝土梁弯曲韧性的贡献。测定了荷载-挠度全曲线,分析了纤维品种、几何尺寸对梁增韧效果的影响,并对试件断面形态进行了微观电镜扫描。结果表明:与单掺钢纤维相比,混杂纤维超高性能混凝土具有良好的弯曲变形硬化特性,变形后期仍然具有较高的承载力。本文提出的硬化指数可以较好地表征混杂纤维超高性能混凝土硬化特性。本文明确了混杂纤维超高性能混凝土的增韧特性和增韧机理,提出了混杂纤维超高性能混凝土弯曲韧性的评价指标,为实际工程应用提供参考。

水利工程钢纤维自密实混凝土弯曲韧性试验

采用试验的方法配制满足自密实性能的钢纤维混凝土,研究水胶比、钢纤维体积率、钢纤维类型对试件弯曲韧性的影响。以钢纤维体积分数为1.0%、压痕型钢纤维为基准,研究水胶比为0.31、0.29、0.27时试件弯曲性能,得出水胶比为0.27试件的峰值荷载小于水胶比为0.29试件的峰值荷载;水胶比为0.31,波浪型钢纤维为基准,钢纤维体积分数为0%、0.5%、1.0%、1.5%时试件持荷变形能力随着钢纤维体积分数的增大而增强;以水胶比为0.31、钢纤维体积分数为1.0%为基准,研究钢纤维类型为波浪型、压痕型、钢丝切断端钩型和扁平长直型钢纤维时试件性能,得出钢丝切断端钩型钢纤维有很好的增强增韧作用。

基于钢纤维与聚丙烯纤维喷射混凝土的弯曲韧性

选用4种不同形状和几何尺寸的钢纤维与聚丙烯纤维,分别以体积分数0.7%和1.0%掺入混凝土制成混凝土试件并开展预切口三点弯曲试验,由混凝土弯曲荷载与跨中挠度的关系曲线计算出弯曲韧性指数,继而对比探讨纤维喷射混凝土的弯曲韧性提升效果。结果表明:纤维形状相同时,同等掺量下的混凝土的弯曲韧性与纤维长度呈正相关,但需要兼顾纤维长度对混凝土工作性的影响;纤维与基体间的附着力可通过纤维端部弯钩或表面压痕的方式增强;几何尺寸相同时,聚丙烯纤维比钢纤维的喷射混凝土增韧效果更佳,体积分数为1.0%时弯曲韧性指数为13.10。

钢纤维再生混凝土弯曲韧性与抗冲击性能

为研究钢纤维对再生混凝土(RAC)抗弯性能和抗冲击性能的影响,通过对不同钢纤维体积掺量(0、0.5%、1.0%、1.5%)下的钢纤维再生混凝土(SFRAC)进行了弯曲韧性试验和落锤冲击试验,得到其荷载-挠度曲线、初裂冲击次数、破坏冲击次数,并计算出韧性指数和冲击能量。结果表明:掺入钢纤维能显著提高再生混凝土的弯曲韧性和抗冲击性能。当钢纤维掺量为1.5%时,抗弯初裂强度和抗弯强度较素混凝土分别提高了52%和33%,初裂冲击次数和破坏次数较素RAC分别提升了1.28倍和18.90倍。钢纤维再生混凝土的韧性指数与冲击能量呈对数关系。

低掺量三元混杂纤维混凝土弯曲韧性试验研究

借助正交试验设计方法,研究了钢纤维、聚丙烯纤维、玄武岩纤维三种因素对混杂纤维混凝土弯曲韧性的影响,并筛选出增强、增韧效果最佳的纤维组合,结合荷载-挠度曲线,对混杂纤维混凝土变形过程、破坏机理进行描述。研究表明,钢纤维含量是影响混杂纤维混凝土弯曲韧性的关键因素;钢纤维体积掺量为1.5%,聚丙烯体积掺量为0.15%,玄武岩体积掺量为0.2%,得到的混杂纤维混凝土试件在破坏前期的增强增韧效果最好;钢纤维体积掺量为2%,聚丙烯体积掺量为0.1%,玄武岩体积掺量为0.2%,得到的混杂纤维混凝土试件在破坏后期的增韧效果最好,同时结合荷载-挠度曲线借鉴复合材料理论和纤维间距理论分析了其破坏过程及增韧机理,可为实际工程设计和选材提供参考。

钢纤维混凝土弯曲韧性及其评价方法

结合16组钢纤维混凝土试件的弯曲韧性试验结果,分析总结国内外常用弯曲韧性测试和评价方法的优点和不足,提出了一种适合钢纤维混凝土特点的弯曲韧性评价方法,并基于该方法探讨了钢纤维体积率对普通混凝土(C30)和高强混凝土(C50)弯曲韧性的影响.结果表明,所提出的钢纤维混凝土弯曲韧性评价方法克服了现有评价方法的不足,简单实用,可供中国钢纤维混凝土试验方法标准修订时参考.

钢纤维高强混凝土弯曲韧性的研究

通过高强混凝土和钢纤维高强混凝土小梁的弯曲韧性实验,研究了钢纤维体积率和钢纤维类型对钢纤维高强混凝土弯曲韧性及其弯曲韧度指标的影响。根据实验得到的荷载挠度曲线,按照我国现行的CECS13∶89钢纤维混凝土实验方法计算了弯曲韧度指数和承载能力变化系数,其计算值随着钢纤维体积率的增大而增大,且大于与初裂点相对应的理想弹塑性材料的相应值。实验表明:以理想弹塑性体的承载能力变化系数为基准来评定钢纤维高强混凝土的弯曲韧性是否合适还有待于进一步的研究。

纤维素纤维及混杂纤维混凝土的弯曲韧性

研究了纤维素纤维UF500增强混凝土的抗弯韧性,同时进行了合成纤维、钢纤维及混杂纤维混凝土的弯曲韧性试验,测定了纤维混凝土梁的荷载一挠度全曲线.基于美国ASTM方法,分析了纤维素纤维、合成纤维、钢纤维及其混杂纤维增强混凝土的弯曲韧性.研究表明,纤维素纤维可提高混凝土抗弯韧性和变形能力,韧性指数I_5、J_(10)分别比素混凝土提高了3.0和5.8倍;在纤维体积率相同情况下,纤维素纤维混凝土抗弯韧性高于聚丙烯纤维混凝土;纤维素纤维和钢纤维混杂使用显著改善了混凝土的韧性和变形性能,使混凝土由脆性破坏变为延性破坏.