钢-聚丙烯混杂纤维锂渣混凝土剪力墙恢复力模型

为研究钢-聚丙烯混杂纤维锂渣混凝土剪力墙的抗震性能和恢复力特性,对三榀剪力墙试件进行拟静力试验,试件受力过程经过弹性阶段、弹塑性阶段、屈服阶段、破坏阶段,基于试验结果分析试件的受力形态和破坏状态,以开裂点、屈服点、峰值点、破坏点为特征点提出该新型剪力墙的四折线骨架曲线模型、刚度退化规律、恢复力模型。结果表明:相同轴压比时,混杂纤维可有效提升试件延性、极限变形能力等抗震性能;掺入混杂纤维的试件随着轴压比提高,承载力和延性有所提高、残余变形减小、刚度退化明显。根据试验结果建立的四折线骨架曲线模型与试验吻合度较高,可较好反映试件各阶段的受力状态,基于试验数据回归和理论分析建立的刚度退化方程可较好地描述试件各阶段的刚度退化规律,并结合滞回规则建立了恢复力模型。

冷热-荷载耦合下纤维锂渣混凝土柱偏心受压性能

为研究冷热循环作用及耦合应力对纤维锂渣混凝土(PLiC)柱偏心受压性能的影响,制作6根PLiC柱和2根对照柱,将其施加0、0.10、0.20、0.35的耦合应力之后,经历0次、100次、200次、300次冷热循环作用后进行偏心受压静力试验,研究冷热循环次数、耦合应力比对PLiC柱偏心受压性能的影响。结果表明:单掺锂渣对试验柱的破坏形态、延性、开裂荷载和极限荷载影响均较小,而掺入1.2 kg/m^(3)的PLiC柱受压破坏时无明显混凝土压溃现象,且变形性能更好,延性提高24.7%、开裂荷载提高3.5倍、极限荷载提高24.73%;耦合应力比不变,冷热循环次数从100次增加到300次时,PLiC柱裂缝数量增加且呈现多而密的特点,延性系数提高8.6%,极限承载力下降33.56%;冷热循环200次时,耦合应力比从0.10增加到0.35,构件延性系数变化较小,极限承载力下降34.55%。试验中冷热循环温差为58℃,可为中国西部地区大温差环境下混凝土结构设计提供一定参考。

钢-聚丙烯混杂纤维锂渣混凝土早期抗裂性能试验研究

对4组不同锂渣掺量的C50混凝土进行早期抗裂性能试验和立方体抗压试验,得出锂渣掺量为20%时,单位面积上的总开裂面积最小,早期抗裂性能和28 d抗压强度均优于其他试验组。在此基础上,单掺钢纤维、聚丙烯纤维以及二者复掺进行早期抗裂试验。结果表明:在锂渣掺量20%情况下,混凝土的早期抗裂性能排序为:两者混掺>单掺聚丙烯纤维>单掺钢纤维>不掺纤维。其中,聚丙烯纤维掺量为1.8 kg/m^3的混杂纤维试件24 h内均未出现裂缝。

盐冻环境下混杂纤维锂渣混凝土梁受弯承载力研究

对经过盐冻循环后的混杂纤维锂渣混凝土梁进行抗弯加载试验,分析混杂纤维锂渣混凝土梁的盐冻损伤作用机理并探究其在盐冻作用下的抗弯性能.另外,基于现行规范中普通钢筋混凝土构件正截面受弯承载力的计算公式,引入纤维影响系数和以动弹性模量为参数的盐冻损伤系数对现行规范中的公式进行修正,得到了盐冻环境下混杂纤维锂渣混凝土梁的受弯承载力修正公式.将2种公式的计算结果进行对比后发现,修正公式的计算结果更接近试验值,可用于盐冻环境下混杂纤维锂渣混凝土受弯构件的分析和设计.

混杂纤维增强高性能混凝土剪力墙性能研究

通过9片钢纤维-聚丙烯纤维混杂增强高性能混凝土剪力墙的水平低周反复荷载试验,分析了混杂纤维增强高性能混凝土剪力墙的破坏形态、抗剪强度、滞回特性、延性、耗能和刚度退化等问题。研究结果表明:掺加少量的钢纤维(0.3%)和聚丙烯纤维(0.11%)后,剪力墙的开裂荷载提高了30%左右,使高性能混凝土剪力墙的极限强度提高了40%以上;随着轴压比的增大,剪力墙的极限强度提高显著,但耗能和延性稍许降低。

钢-聚乙烯醇混杂纤维混凝土剪力墙抗震性能试验研究

本文设计了1片普通混凝土剪力墙试件和5片混杂纤维混凝土剪力墙试件,进行低周往复加载试验,研究混杂纤维混凝土分布位置和高度对剪力墙抗震性能的影响。根据拟静力试验数据,分析了墙体试件的滞回曲线、骨架曲线及关键点、位移延性、刚度退化性能、耗能能力以及关键位置钢筋应力应变分布情况。结果表明:(1)剪力墙试件中采用混杂纤维混凝土的区域以均匀的水平裂缝为主,有效控制了剪力墙的斜裂缝的产生,最终表现出弯曲破坏模式。(2)相比混杂纤维混凝土分布在约束边缘区域,混杂纤维混凝土分布在底部的试件滞回曲线更加饱满,耗能能力更好。(3)混杂纤维混凝土分布高度越高,滞回曲线越饱满。当分布高度大于0.3h(h为全长)时,混杂纤维混凝土分布高度的提升对承载能力和变形能力的影响较小。(4)混杂纤维混凝土的掺入提高了剪力墙的抗剪性能,在一定程度上可替代水平分布筋。

混杂纤维改良活性粉末混凝土不同方式加固剪力墙抗震性能试验研究

为研究混杂纤维改良活性粉末混凝土(HFMRPC)不同方式加固剪力墙的抗震性能,设计了1面未加固剪力墙,3面分别通过30mm厚面层单面加固,以及15mm厚面层双面加固、25mm厚面层双面加固的剪力墙,对4面墙进行低周往复加载试验,对比分析不同加固方式下剪力墙的破坏模式,以及承载能力、延性等抗震性能指标。结果表明:HFMRPC面层与混凝土界面之间有良好的粘结性能,对剪力墙提供了有效的约束,能够提升剪力墙的变形能力与耗能能力;HFMRPC面层加固可以显著提升剪力墙的抗震承载力,三种加固方式加固后剪力墙的承载能力提升至未加固剪力墙的96.7%~105.7%;HFMRPC面层提升了剪力墙的刚度,使剪力墙在地震作用中刚度退化缓慢;综合对比分析三种加固方式对剪力墙抗震性能的提升,15mm厚面层双面加固效果最优,30mm厚面层单面加固和25mm厚面层双面加固次之。

锂渣聚丙烯纤维混凝土基本力学性能试验

为了研究锂渣聚丙烯纤维混凝土的力学性能,采用乌鲁木齐地区常用原材料,配制16组不同锂渣取代率和聚丙烯纤维掺量的混凝土试件,进行了立方体抗压试验、轴心抗压试验、劈裂抗拉试验和抗折试验。试验结果表明:锂渣取代率为20%,聚丙烯纤维掺量为0.9 kg/m^3时,试件的抗压强度和抗折强度比普通混凝土分别提高了11.3%和20.6%;聚丙烯纤维掺量为1.2 kg/m^3时,试件的劈裂抗拉强度比普通混凝土提高了38.9%。

剪跨比对钢-聚丙烯混杂纤维混凝土剪力墙抗震性能影响研究

剪力墙作为高层建筑结构重要的抗侧力构件,其抗震性能将影响着高层建筑结构的安全性。为了研究剪跨比对钢-聚丙烯混杂纤维混凝土剪力墙抗震性能的影响,利用有限元软ABAQUS建立了剪跨比λ为1.1、1.6、2.1的钢-聚丙烯混杂纤维混凝土剪力墙数值模型,分析了剪力墙在低周往复荷载作用下的破坏形态、耗能能力、刚度退化、延性及承载力,并与试验结果做对比。结果表明:模拟结果与试验结果吻合度较高,所建的数值模型能够较好的表征钢-聚丙烯混杂纤维混凝土剪力墙的抗震性能;随着剪跨比的增大,墙体的破坏形态由弯剪破坏变为了剪切破坏,耗能能力和承载力逐渐减小;当剪跨比λ=1.6时,钢-聚丙烯混杂纤维混凝土剪力墙的初始刚度最大,刚度退化速率最快,延性最好。

硫酸盐侵蚀作用下纤维锂渣混凝土裂缝的分形特征

为探究新型混凝土受硫酸盐侵蚀后的力学性能,采用质量分数为5%的硫酸盐溶液全浸泡加速侵蚀法,对11组聚丙烯纤维混凝土(PC)试块、11组聚丙烯纤维锂渣混凝土(PLiC)试块、8根PC大偏心受压柱和8根PLiC大偏心受压柱进行侵蚀试验,得到了不同侵蚀时间下混凝土的力学性能.基于分形理论分析了试块及构件破坏时表面裂缝分布的分形特征,详细讨论了试块及构件表面裂缝分形维数与其侵蚀时间、抗压强度、极限承载力之间的关系.研究表明,PC和PLiC立方体抗压强度随侵蚀天数先增加后降低,在120 d达到最大;试块及构件破坏时表面裂缝分布具有分形特征,试块表面裂缝分形维数随侵蚀天数的增加呈现先增加后减少再增加的规律,随试块抗压强度的提高而减少;PC及PLiC混凝土大偏心柱极限承载力随侵蚀天数的增加先增加后减少,锂渣的掺入可以提高聚丙烯纤维混凝土柱的抗硫酸盐侵蚀能力,构件破坏时表面裂缝分形维数随硫酸盐侵蚀天数呈现震荡上升的趋势;因此混凝土表面裂缝的分形特征可作为判定构件损伤程度的指标之一,可为今后对在役混凝土结构承载力和寿命预测提供参考.

荷载作用对聚丙烯纤维锂渣混凝土氯离子渗透性的影响研究

混凝土结构在荷载作用下会引起混凝土内部微裂缝的发生与发展,形成渗透通道,从而影响氯离子渗透性.本文通过研究不同掺量下聚丙烯纤维和锂渣的混凝土在单次荷载和循环荷载作用下(抗压极限荷载的10%、20%、30%)模拟混凝土的实际承载情况,通过测试加载后的混凝土氯离子电通量,研究荷载大小对混凝土渗透性的影响.结果表明:1次加载和循环加载对混凝土氯离子渗透性均产生较为显著的影响;混凝土的氯离子渗透性随着锂渣粉掺量的增加而降低;而随着聚丙烯纤维掺量的增加而缓慢增大.

聚丙烯纤维锂渣混凝土在强碱与干湿循环耦合作用下抗压试验研究

对比分析在混凝土中单掺锂渣和聚丙烯纤维与两者复掺时的抗压强度的影响,结果表明:在强碱溶液与干湿循环耦合作用下锂渣最优掺量为20%、聚丙烯纤维最优掺量为0.9 kg/m^3。通过叠加效应系数分析聚丙烯纤维锂渣混凝土在强碱溶液与干湿循环耦合作用下时对抗压强度的影响,结果表明:(1)复掺锂渣和聚丙烯纤维对混凝土强度的叠加效应系数小于单掺时二者作用之和;(2)复掺锂渣和聚丙烯纤维对混凝土强度叠加效应系数先增加后减小,经60次循环后混凝土抗压强度达到峰值,可提高10%左右;(3)随着循环周期的再增加混凝土强度呈逐渐下降的趋势。

聚丙烯纤维锂渣混凝土与HRB500钢筋黏结性能的研究

通过聚丙烯纤维锂渣混凝土试件的中心拉拔试验,试验中聚丙烯纤维掺量分别为0、0.6、0.9、1.2、1.5 kg/m^3,锂渣替代水泥(质量百分数分别为0%、10%、20%、30%),共20组60个尺寸为150 mm的立方体拉拔试件。研究聚丙烯纤维锂渣混凝土与HRB500钢筋的黏结性能,分析聚丙烯纤维掺量和锂渣掺量对黏结性能的影响,并探索拉拔试件模具的制作方法。结果表明:聚丙烯纤维掺量与极限黏结强度大致成正比;随着锂渣掺量的增大,极限黏结强度呈"减小-增大-减小"的走势,锂渣掺量为20%时达到最大值;纤维掺量为0.9 kg/m^3、锂渣掺量为20%时为较优配合比,比无锂渣无纤维试件的极限黏结强度提高了32.7%。

沙漠砂+聚丙烯纤维+锂渣混掺混凝土的抗冻融性试验研究

为了研究沙漠砂+聚丙烯纤维+锂渣混掺混凝土的抗冻融性,对试块的质量损失率、强度损失率、动弹性模量等进行了试验。试验表明:当沙漠砂替代率为30%时,试件力学及耐久性能最优异;在试验中将沙漠砂、聚丙烯纤维和锂渣进行混掺,混掺混凝土试块强度损失率比不掺混凝土试块的强度损失率下降得慢;混掺混凝土试块质量损失率比不掺混凝土试块的质量损失率也下降得慢。结论是:在沙漠砂混凝土中掺入聚丙烯纤维与锂渣有利于提高混凝土的抗冻融性。

冷热循环对锂渣混凝土宏观及微观性能影响

通过立方体抗压试验及电镜扫描试验,研究冷热循环次数对锂渣混凝土及聚丙烯纤维锂渣混凝土立方体试块外观形貌、抗压强度和微观形貌的影响。结果表明:随着冷热循环次数的增加,混凝土试块的表面蜂窝麻面状况恶化,棱角破损,而掺入聚丙烯纤维后可保证混凝土的完整性;抗压强度呈现先增加后下降的趋势,300次循环后混凝土强度达到最高;混凝土水化程度随之增加,500次循环后混凝土微观结构由致密变为疏松,聚丙烯纤维的掺入可抑制微观裂纹的发展。

条带CFRP圆钢管锂渣混凝土短柱轴压性能研究

为实现建筑业的可持续发展,解决工业废料堆积及污染问题,以锂渣取代率、碳纤维增强塑料(carbon fiber reinforced plastics,CFRP)包裹间距和包裹层数为影响因素,将锂渣废料作为胶凝材料部分取代水泥,共设计9根试验柱进行力学试验,探究条带CFRP约束圆钢管锂渣混凝土短柱的轴压性能。通过观察试验现象和破坏形态,采集试验数据绘制力学曲线图,对条带CFRP圆钢管锂渣混凝土柱的极限强度、刚度和延性等多个力学参数进行分析研究。结果表明:锂渣掺量在0~20%时,随着锂渣掺量的提高,试件极限强度和初始刚度均增大,但延性下降约13.9%;将试件的包裹间距从25 mm增至40 mm,试件极限强度、刚度和延性均降低约5.0%,包裹间距为40 mm的条带围压方案在节省物料的同时还有较好的结构性能;将试件CFRP包裹层数从1层提高至3层,试件抗压强度、刚度和延性均提升18.0%~26.0%,可见包裹层数对柱性能影响较大。

盐渍土环境下纤维锂渣混凝土柱恢复力模型

为研究聚丙烯纤维锂渣混凝土(PLiC)柱在盐渍土环境下的抗震性能,对6根试验柱进行低周反复荷载试验。基于试验结果,得到四折线骨架曲线,并在众学者的研究基础上考虑纤维和锂渣的作用,通过回归分析得到各特征点修正系数计算公式。结合侵蚀时间的影响,引入刚度退化指数μ和损伤因子D,采用适用于PLiC柱承载力衰减、刚度退化的滞回规则,建立了盐渍土环境作用下的PLiC柱力-位移恢复力模型。结果表明,加入聚丙烯纤维和锂渣可一定程度上提高混凝土柱的极限承载力、延性等力学性能及耐久性。由本文恢复力模型得到的骨架曲线、滞回曲线与试验结果吻合度良好,可为盐渍土环境下聚丙烯纤维锂渣混凝土柱抗震性能非线性分析提供参考。

盐渍土环境下聚丙烯纤维混凝土柱抗震性能

为了研究盐渍土环境耦合荷载下聚丙烯纤维锂渣混凝土(PLiC)柱的抗震性能,以侵蚀天数、轴压比、耦合应力比为主要变量,设计并制作8根PLiC柱试件和3根钢筋混凝土(RC)柱试件.采用8.3%(质量分数)NaCl+10%(质量分数)Na2SO4的溶液,浸泡施加持续荷载后的试件.在浸泡侵蚀完成后,分别对11根试件进行低周往复循环荷载试验,分析各试件的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线、延性及刚度退化等,明确PLiC柱和RC柱在不同变量下延性及耗能能力的变化规律.结果表明,PLiC柱的耐盐渍土侵蚀性能优于RC柱.随着侵蚀时间的增加,PLiC柱和RC柱耗能能力均出现先下降后上升的趋势,延性均持续下降,PLiC柱的下降幅值小于RC柱.当轴压比从0.2增加至0.3时,PLiC柱在相同加载位移时的总耗能增大.随着耦合应力比的增大,试件的耗能、刚度退化均呈现下降的趋势.

聚丙烯纤维锂渣混凝土梁受剪承载力研究

通过9根聚丙烯纤维锂渣混凝土梁在单调荷载作用下受剪性能的试验研究,获得了该类新型混凝土梁受剪承载力实测值。在试验研究基础上,采用桁架-拱模型对其破坏特征进行分析,建立基于该模型的聚丙烯纤维锂渣混凝土梁受剪承载力理论计算方法,并通过国内外20组聚丙烯纤维锂渣混凝土梁受剪承载力试验数据对建议的桁架-拱计算模型进行验证。计算结果表明:基于桁架-拱模型的聚丙烯纤维锂渣混凝土梁受剪承载力的理论计算值与试验值之比的平均值为0.965,标准差为0.089,变异系数为0.092,二者吻合较好。

高性能混凝土的研究与应用

本文主要阐述了混杂纤维增韧高性能混凝土的研究,然后对其在建筑工程之中的具体应用以举例的形式进行阐述。