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。

短切碳纤维混凝土单轴冲击压缩试验与分析

为研究短切碳纤维对混凝土动态力学性能的影响,采用覫74mm钢质分离式霍普金森压杆装置,对6种不同体积掺量的短切碳纤维混凝土进行单轴冲击压缩试验。中应变率下的短切碳纤维混凝土动态应力-应变曲线表明,不同体积掺量的短切碳纤维混凝土动态峰值应变大致相同,约为0.0018;由于短切碳纤维的阻裂作用,短切碳纤维混凝土达到峰值应力后仍有一定的承载能力,当轴向动态极限应变超过0.02时,短切碳纤维混凝土的承载力急剧下降。在中应变率加载条件下,短切碳纤维混凝土动态平均抗压强度和碳纤维体积掺量近似服从高斯分布。短切碳纤维混凝土单轴冲击压缩试验表明短切碳纤维合理体积掺量为0.6%。

碳纤维混凝土配合比设计方法研究

若在混凝土中掺入一定量的碳纤维,对其和易性、力学性能等方面均有较大影响,所以一般的混凝土配合比设计方法不再适用于碳纤维混凝土。为此提出了一种适用于碳纤维混凝土的配合比设计方法,采用控制碳纤维体积掺量及水胶比、砂率的手段以保证碳纤维混凝土的强度,采用保持水胶比不变而通过增加水泥浆体的手段变相增加用水量以保证碳纤维混凝土的和易性。最后利用试验方法验证了碳纤维混凝土配合比设计方法的有效性与适用性。

碳纤维增强混凝土力学性能研究

为了研究碳纤维长度和体积掺量对混凝土力学性能的增强效果,制备了C30、C40强度等级的混凝土,添加碳纤维长度为10mm和20mm,碳纤维体积掺入率为0%~0.32%、进行了18组(54个)立方体试件的轴心受压性能实验,研究其抗压强度和劈裂抗拉强度.实验结果表明:不同掺量的碳纤维对混凝土的抗压、劈拉强度均有不同程度的影响,总体上随着碳纤维掺量的增加,混凝土的抗压强度及劈拉强度随之增加,但在碳纤维长度为20mm时混凝土抗压强度有所降低;当掺量小于0.08%时,C30混凝土的抗压强度增长幅度较劈拉强度大,C40混凝土的劈拉强度增长幅度较抗压强度大;并且当碳纤维掺量达到一定量时抗压强度与劈拉强度的增长幅度均较小;实验得出长度为10mm的碳纤维能更好增强抗压和劈拉强度,对劈拉强度的增加更加明显;碳纤维添加在C40混凝土中较C30中发挥效果更佳.