纤维织物增强高延性混凝土加固RC短柱抗剪性能试验研究

为研究纤维织物增强高延性混凝土(TR-HDC)加固钢筋混凝土短柱的抗剪性能,设计了6根钢筋混凝土柱,包括2个对比柱和4个TR-HDC加固柱.通过低周反复荷载试验,对比分析剪跨比、纤维织物层数对试件破坏形态、变形、承载力和耗能能力的影响.结果表明:采用TR-HDC加固钢筋混凝土短柱,可显著提高其抗剪承载力;TR-HDC与原混凝土柱协同工作性能良好,加固后的混凝土柱的变形、承载力和耗能能力明显提高;增加纤维织物的层数对钢筋混凝土短柱的抗剪承载力提高幅度较小,但可大幅增强柱的耗能和变形能力;剪跨比较大时,更有利于发挥TR-HDC加固材料的力学性能.基于桁架-拱模型,提出TR-HDC加固钢筋混凝土短柱的抗剪承载力计算方法,计算结果较准确.

不同种类纤维增强再生混凝土性能综述及价值简评

纤维增强再生混凝土是在再生混凝土中加入一定比例纤维以改善其力学性能和耐久性的一种混凝土。纤维的种类多样,包括钢纤维、碳纤维、玻璃纤维、聚丙烯纤维等,它们可以显著提高再生混凝土的抗裂性、抗冲击性和抗弯性能。在梳理前人研究成果的基础上,对纤维增强再生混凝土的价值进行了评价,认为发展纤维增强再生混凝土,不仅促进再生混凝土力学性能的提升和耐久性的改善,还能促进建筑业的可持续发展。

纤维编织网增强混凝土(TRC)加固锈蚀RC柱研究进展

钢筋混凝土柱是混凝土结构中最重要的承重构件及抗侧力构件,尤其是滨海环境的混凝土结构,长期处于氯盐环境中的钢筋混凝土柱很容易出现外部混凝土性能劣化、内部钢筋锈蚀等问题。如不进行加固修复处理,将危及整个结构的安全。纤维网增强混凝土(TRC)作为一种新型纤维增强复合材料,应用于锈蚀钢筋混凝土柱的加固,不仅能够提高锈蚀钢筋混凝土柱的力学性能,而且能够有效阻止氯离子对构件的进一步侵蚀。对现阶段TRC加固锈蚀钢筋混凝土柱研究现状进行梳理,介绍了TRC加固锈蚀钢筋混凝土柱的受压性能和低周反复加载下的抗震性能,并提出了后续研究亟待解决的问题。

矿用纤维增强沙漠砂混凝土拉伸力学性能试验研究

混凝土作为现代锚网喷联合支护的重要组成部分,在控制地下矿山巷道围岩变形方面发挥着重要作用。针对传统矿用混凝土成本较高且在拉伸应力作用下容易出现开裂的实际问题,开发了一种使用沙漠砂作为细骨料,聚乙烯醇(PVA)纤维作为增强材料的新型矿用纤维增强沙漠砂混凝土。为验证该新型支护材料的力学性能,选取沙漠砂粒径、水胶比、纤维长度和纤维掺量作为变量,共制备尺寸为330 mm×60 mm×13 mm的狗骨试件36个,探讨其对混凝土弹性模量、抗拉强度、极限拉应变等性能的影响。研究结果表明,用沙漠砂替换普通河砂,材料的弹性模量和极限拉应变均呈现出增大的趋势,分别达到3.70 MPa和4.01%,新疆沙漠砂的优良性质得到充分发挥,为巷道支护等工程提供了更经济有效的选择。掺入国产PVA纤维能够有效增强沙漠砂混凝土的抗拉强度和变形能力。与河砂相比,沙漠砂粒径较小且表面光滑,使其在基体中分布较为均匀,能够提高混凝土抵抗裂缝能力,并且沙漠砂与PVA纤维之间的协同作用也更为有效,纤维能够更好地滑移,并抵抗裂纹的发展。沙漠砂属于中细砂,能够较好地与其他原材料发生作用。本文考虑到西部矿区沙漠砂资源丰富,研究开发的矿用纤维增强沙漠砂混凝土在西部沙漠矿区巷道支护领域具有一定的应用前景。

高低温循环作用下纤维增强面板混凝土力学性能研究

防止抽水蓄能电站堆石坝面板混凝土的开裂是电站长期安全运行的重要保障,在电站运行过程中,温差循环对面板混凝土耐久性的影响通常容易被忽视。在面板混凝土中掺入聚丙烯纤维,采用环境试验箱模拟5~85℃高低温循环作用,研究该高低温循环作用对纤维增强面板混凝土力学性能的影响。结果表明:450次高低温循环作用后,普通混凝土和聚丙烯纤维增强混凝土抗压强度较90次高低温循环时分别下降了29.1%、26.3%,极限拉伸应力分别下降了43.1%、32.5%;聚丙烯纤维的掺入可以明显降低混凝土的力学性能损失,且对混凝土拉伸性能的改善程度是抗压强度的5倍左右;聚丙烯纤维在抵抗大温差循环作用下混凝土的拉伸破坏中起到了良好的阻裂和桥架作用,纤维增强混凝土表现为延性破坏特征。

碳纳米管/聚丙烯腈纤维增强混凝土的抗裂性能

结合PTS-E0系统、WA-1000B试验机,测试碳纳米管/聚丙烯腈复合纤维增强混凝土的抗裂性能和力学性能,建立混凝土综合抗裂模型,结果显示:掺入复合纤维后,混凝土的抗压强度和劈裂强度均得到有效提升,且表面裂缝问题得到有效缓解;随复合纤维掺量的增大,混凝土的抗裂性能和力学性能均不断提升,但在工程实践应用时需要结合实际要求确定复合纤维的用量。

不同类型纤维增强混凝土的抗侵蚀性能研究

为研究不同类型纤维增强混凝土的抗侵蚀性能,研究了高性能混凝土(HPC)和高性能纤维增强混凝土(HPFRC)的抗侵蚀性能。试验根据ASTM C 1138水下法对混凝土的抗水冲蚀性能进行了评价。利用高压复合板磨损断口的SEM照片和WMP ECLIPSE试验机对其磨损损伤深度进行了分析。结果表明,冲蚀磨损主要取决于水泥浆体-骨料和水泥浆体-纤维的接触区域。聚丙烯纤维的加入可提高HPC混凝土的耐磨性。研究结果对水工建筑物的抗侵蚀研究具有指导意义。

钢纤维和聚丙烯纤维增强混凝土性能研究

基于钢纤维和聚丙烯纤维的混杂增强效应,制备了单掺钢纤维和聚丙烯纤维以及复掺的混凝土试件,研究了纤维掺量对混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的影响。研究表明:纤维对混凝土抗压强度的影响不明显,但是可以显著提高混凝土的劈裂抗拉强度和抗折强度;当钢纤维掺量为1.0%、聚丙烯纤维掺量为0.5%时,其劈裂抗拉强度、抗折强度和拉压比均达到最大;纤维复掺能够取得比单掺钢纤维或聚丙烯纤维更好的抗拉增强效果;方差分析显示,混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度与纤维掺量具有密切相关性。

玄武岩纤维棒聚合物混凝土的弯曲韧性

研究了玄武岩纤维棒(BFB)的纤维增强指数I_(R)对玄武岩纤维棒聚合物混凝土(BFB-PC)韧性指标T_((2(n-1)))(n)的影响,通过分形理论探究了T_((2(n-1)))(n)与裂缝形貌的关系,并建立了弯曲韧性计算模型.结果表明:当IR=90.0时,BFB对BFB-PC的增韧效果最优,此时BFB-PC的弯曲韧性比未掺BFB时提升了8.39倍;BFB的增韧阈值为IR=37.5和IR=90.0;当IR相同时,与未掺聚合物的混凝土相比,聚灰比为0.06的BFB-PC T_((2(n-1)))(n)更高;IR越大裂缝形貌越复杂,T(2(n-1))(n)与裂缝分形维数呈二次函数关系;本文提出的弯曲韧性计算模型准确描述了BFB对PC梁的增韧作用,其试验值与理论值的相对误差小于15.00%.

聚丙烯纤维混凝土纤维增强作用机理研究

为分析混凝土添加聚丙烯纤维后的应用效果,以水泥、粉煤灰等为材料,掺杂0.05%、0.10%、0.15%添加量的网状聚丙烯纤维,制备聚丙烯纤维混凝土试件。试验结果表明,添加聚丙烯纤维后混凝土的抗压、抗折、抗剪强度均得到不同程度的提升;添加0.10%纤维含量的试件在收缩时的裂缝面积、最大缝宽以及失水速率均低于普通混凝土试件;当试件经过拉伸试验后,添加聚丙烯纤维含量为0.10%的混凝土试件拉伸应力最高;在不同高温环境下,聚丙烯纤维混凝土试件的强度、质量损失率均低于普通混凝土试件,0.10%含量混凝土试件抗渗性最高。综合试验各方面分析可知,0.10%聚丙烯纤维含量的混凝土性能最佳。

不同尺度纤维复合增强水泥基材料的抗氯离子渗透性能

为研究不同尺度纤维复合增强水泥基材料的抗氯离子渗透性能,对单掺和复掺碳酸钙晶须、聚乙烯醇(PVA)纤维的水泥基材料分别进行电通量试验、电镜扫描观测及基本力学性能试验,分析不同纤维尺度、掺量及复合比例对水泥基材料抗氯离子渗透性能和基本力学性能的影响规律,并基于试验结果给出了多纤维复合增强水泥基材料的氯离子侵蚀深度计算模型。结果表明,不同尺度纤维可在不同结构层次上发挥对水泥基材料的增强作用,使得多纤维复合增强水泥基材料的抗氯离子渗透性能明显优于单一纤维增强水泥基材料;多纤维复合材料的抗压强度与氯离子侵蚀深度及电通量大致呈反比例关系;当复合材料的抗压强度提高13.6%时,其氯离子侵蚀深度和总电通量则分别降低39.1%和44.7%;建立的氯离子侵蚀深度计算模型,可用于多纤维复合增强水泥基材料的抗氯离子渗透和侵蚀性能评估。

纤维增强再生混凝土抗压性能试验研究

为研究纤维增强再生混凝土的抗压性能,以纤维类型(钢纤维、碳纤维、聚丙烯纤维和聚乙烯醇纤维)和再生粗骨料取代率为变化参数,对75个标准立方体试件进行单轴受压试验。研究结果表明:钢纤维的掺入可有效提高再生混凝土抗压强度和耗能能力;掺入体积掺量为0.1%的聚丙烯纤维可改善再生混凝土的耗能能力;聚乙烯醇纤维体积掺量为0.1%时,再生混凝土的抗压强度改善效果最优;碳纤维为0.3%时,再生混凝土的抗压强度及耗能能力均得到提高;随着再生粗骨料取代率的增加,纤维增强再生混凝土的抗压强度和耗能能力呈减小趋势,当取代率为50%、70%时,掺入聚丙烯纤维的再生混凝土的抗压强度相较于取代率为0的聚丙烯纤维混凝土损失较大,分别降低了31.50%和18.60%。基于试验数据,建立了纤维增强再生混凝土单轴受压本构模型,且本构模型与试验曲线吻合程度良好。

纤维增强自密实轻质混凝土墙板配合比设计及力学性能研究

研究不同纤维类型改良自密实混凝土的工程性能以及最佳配合比,对钢纤维(SF)、聚丙烯纤维(PPF)、玄武岩纤维(BF)改良自密实混凝土开展了坍落度、干密度、立方体抗压强度以及劈裂抗拉试验。结果表明,掺入纤维后,自密实混凝土试样的坍落度均随着纤维掺量的增加而逐渐变小;SF材料能够提高混凝土试样的抗压强度;掺入PPF材料和BF材料后混凝土试样的抗压强度明显降低;掺入纤维后混凝土试样的劈裂抗拉性能明显增强。自密实混凝土(SCLC)试样的整体表面较为光滑,加入SF材料后界面变得粗糙,其断裂界面较PPFRC以及BFRC混凝土试样要更为完整,PPF材料和BF材料改良的混凝土内部存在很多细小空隙。

FRP布材增强钢筋混凝土桩水平承载性能研究

纤维增强复合材料(FRP)由于其轻质高强的优点被广泛应用于抗震加固、结构补强等实际工程中,但有关FRP增强混凝土桩水平承载性能的研究较少。为了研究不同FRP布材加固混凝土桩承载特性问题,通过室内模型试验对FRP布桩(普通钢筋混凝土桩身包裹FRP布材)的水平承载规律进行研究,探究了不同包裹层数、不同FRP布材类型、不同布材混合包裹对钢筋混凝土桩承载性能的影响。同时利用ABAQUS软件建立FRP布桩三维有限元模型,对每种工况进行数值模拟。结果表明,FRP布桩的水平承载性能随着包裹层数的增加而提升,提升效果与包裹层数之间并不存在正比例关系;不同布材类型的FRP布桩中,CFRP布对FRP布桩的水平承载性能提升效果最优;混合包裹(CFRP+GFRP)的提升效果要略优于包裹2层GFRP布。

玄武岩纤维增强再生混凝土的单轴受压试验研究

通过立方体抗压试验分别研究了再生粗骨料取代率(RC)和玄武岩纤维体积掺量(RB)对玄武岩纤维增强再生混凝土(BFRRC)试块的抗压强度(f_(cu))、割线模量(E_(c))的影响规律,并对BFRRC的峰值应变进行了分析.研究表明:RB对BFRRC试块的抗压强度起到先增大后减小的作用;E_(c)随着RC的增大呈现下降的趋势;E_(c)随着RB的增大呈现先增大后减小的趋势;峰值应变随着RC的增大呈现先增大后减小的趋势;玄武岩纤维的掺入能明显增大试件的峰值应变.本研究发现BFRRC的最佳RB在0.05%~0.10%之间.

纤维增强混凝土性能、理论与应用专题介绍

纤维增强混凝土是在混凝土中添加各类纤维实现钢筋混凝土的抗拉强度、变形性能、抗动荷载性能提升,相关抗裂性能、延性性能、疲劳性能相应自然得到提升。研究人员为了提高混凝土的抗裂性能,增加拉伸延展性和耐火性能,针对市场开发了各种类型的纤维。

纤维网格增强混凝土复合材力学性能

纤维网格增强混凝土(TRC)是以纤维编织网格为加强材料,以聚合物砂浆为基体的新型复合材料,其力学性能受到不同纤维网格股数和层数的明显影响。为研究这种新型复合材料的力学性能和与其所加固混凝土间的黏结滑移性能,进行了不同股数和不同层数的纤维网格拉伸试验和TRC复合材拉伸试验,以及不同网格层数的TRC‒混凝土界面黏结滑移试验,建立了随层数和股数变化的纤维网格拉伸本构模型、TRC复合材拉伸本构模型、TRC‒混凝土界面黏结滑移本构模型,为后续研究和工程应用提供理论依据。

玄武岩纤维增强再生混凝土的单轴受压疲劳试验研究

在素混凝土中掺入纤维能提高其抗疲劳性能.威布尔分布模型是常用的疲劳寿命预测模型.对玄武岩纤维体积掺量(RB)分别为0%,0.05%,0.10%,0.15%的玄武岩纤维增强再生混凝土(BFRRC)试件进行抗压疲劳试验研究,并用威布尔分布模型对疲劳寿命进行拟合.研究表明:在再生混凝土中掺入玄武岩纤维,能大幅度提升其疲劳寿命,尤其是在较低应力水平条件下增幅更明显.加载应力水平对BFRRC的疲劳寿命影响较大,随着加载应力水平的增大,试件承受的加载循环次数大幅度降低.通过矩估计法求得威布尔分布的参数估计值,并利用K-S检验,对不同应力水平条件下的BFRRC疲劳寿命进行假设检验,验证得到BFRRC的疲劳寿命服从威布尔分布.

纤维增强复合材料约束混凝土柱耐久性研究进展

针对不同腐蚀环境、不同温度、不同作用方式等多个方面开展了对纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土柱耐久性的研究综述,对不同因素作用下FRP约束混凝土柱的抗压强度保留率进行拟合,分析了不同因素对FRP约束混凝土柱力学性能的影响,以期为后续FRP约束混凝土柱耐久性研究及实际应用提供参考。

纤维增强复合材料/混凝土组合梁界面连接与性能研究进展

从理论、试验及现场应用的角度对5种复合材料/混凝土组合梁界面连接方式进行分析比较,探讨了其受力特征、计算模型和工程应用,阐述了各种连接方式改进和多种连接方式结合使用的方法,以提高复合材料/混凝土组合梁界面连接性能,优化复合材料/混凝土组合梁结构构造。