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.

纤维织物增强高延性混凝土加固RC梁的受弯性能

为了提高钢筋混凝土(RC)梁的受弯承载力,采用纤维织物增强高延性混凝土(TRHDC)对RC梁进行受弯加固,设计2个对比试件和8个TRHDC加固试件.通过四点弯曲试验,研究纵筋配筋率、织物层数和持载水平对RC梁受弯性能的影响.试验结果表明:TRHDC加固梁均发生纵筋屈服、织物被拉断、受压区混凝土被压碎的弯曲破坏;纵筋配筋率为0.93%的TRHDC加固梁在纵筋与混凝土界面出现脱黏裂缝.与RC梁相比,TRHDC加固使梁的开裂荷载、屈服荷载和峰值荷载显著提高,最大提高幅度分别为1.61倍、65.9%和39.2%,裂缝发展被有效限制,但RC梁的位移延性系数降低2.6%~74.5%.增加织物层数将使加固梁的屈服荷载和峰值荷载的提高幅度非线性增加,该变化与纵筋配筋率有关;当持载水平由对比梁屈服荷载的50%升至80%时,加固梁的屈服荷载减小8.6%,峰值荷载及相应挠度分别增大3.2%和13.9%.提出TRHDC加固层滞后应变和TRHDC加固梁受弯承载力的计算方法,所得计算结果与试验结果吻合良好.

纤维织物增强高延性混凝土单轴拉伸性能试验研究

为研究纤维织物增强高延性混凝土(HDC)的单轴拉伸力学性能,设计7组对比试件、21组碳纤维织物和21组玻璃纤维织物增强HDC单轴拉伸试件,研究短PVA纤维掺量、纤维织物配网率和基体类型对拉伸力学性能的影响。结果表明:PVA纤维可有效改善织物-基体的界面特性和试件的破坏形态,提高纤维织物的利用率;随PVA纤维掺量和织物配网率的增加,试件逐渐展现出多缝开裂特征,纤维织物增强HDC的单轴抗拉强度大幅提高。最后,根据试验结果提出与PVA纤维掺量相关的短纤维指数以考虑PVA纤维掺量和织物-短纤维的耦合作用,可用于计算纤维织物增强HDC的抗拉强度,为实际工程中的应用提供依据。

纤维织物增强高延性混凝土加固受损RC梁受剪性能试验

为研究二次受力对纤维织物增强高延性混凝土(TRHDC)加固钢筋混凝土(RC)梁受剪性能的影响,对8根TRHDC加固梁和1根对比梁进行了静载试验,分析了纤维织物层数、损伤程度及持载水平对梁破坏形态、荷载-挠度曲线、荷载-箍筋应变曲线及荷载-织物应变曲线的影响。试验结果表明:所有梁均发生了剪压破坏,仅一根梁出现剥离现象;TRHDC可有效限制斜裂缝的发展,延缓箍筋屈服和刚度退化;TRHDC加固显著地提高了梁的受剪承载力和变形能力,最高分别达67%和54%;加固效果未完全随纤维织物层数的增大而提高,与TRHDC面层利用率有关;原梁箍筋屈服之前,损伤程度对加固梁受剪性能的影响不明显,原梁箍筋屈服之后,加固梁受剪承载力随损伤程度的增大而降低;加固效果随持载水平的提高而降低;两层纤维织物的TRHDC可有效修复完全受损RC梁的受剪性能;建立了考虑二次受力的TRHDC加固RC梁受剪承载力的计算公式,且计算值与试验结果吻合较好。

纤维织物-高延性混凝土加固钢筋混凝土板抗弯性能试验研究

为研究纤维织物-高延性混凝土(TR-HDC)加固钢筋混凝土板的抗弯性能,本文对1块对比板、1块高延性混凝土(HDC)加固板、1块纤维织物增强水泥砂浆(TRM)加固板及3块TR-HDC加固板进行四点抗弯试验,研究加固层基体是否添加PVA纤维以及纤维织物层数对钢筋混凝土板破坏形态、荷载-挠度曲线、抗弯承载力、延性以及应变的影响.结果表明:采用TR-HDC加固的钢筋混凝土板,裂缝宽度和间距明显减小,裂缝表现出细而密的特点;TRHDC可以显著提高板的抗弯承载力,开裂、屈服和峰值荷载的最大提升幅度分别为104%、89%和127%;TR-HDC加固层中纤维织物的断裂造成了板延性的降低,因此,实际加固工程中应尽可能避免纤维织物拉断.基于平截面假定,给出了TR-HDC加固钢筋混凝土板的抗弯承载力和挠度计算公式,计算值与试验值吻合较好,可为实际应用提供理论依据.

玄武岩纤维织物高延性混凝土拉伸性能

为研究玄武岩纤维织物高延性混凝土(TR-HDC)的拉伸力学性能,设计和制作了36组TR-HDC狗骨形拉伸试件,通过单轴拉伸试验研究织物配网率、PVA短纤维掺量、基体类型和网格间距(5mm、10mm)对TR-HDC拉伸力学性能的影响.试验结果表明:随织物配网率的增加,TR-HDC试件的抗拉强度大幅提高,多裂缝开展特征明显;PVA短纤维的掺入可有效改善织物与基体的界面特性,防止基层的剥离,减少织物与基体之间的滑移,并且提高织物强度利用率;网格间距增大时,掺入的PVA短纤维更容易穿过织物网格,与纤维束充分接触,增加了织物与基体的机械锚固力,使纤维织物的强度利用率提高;基体中粉煤灰掺量的改变对于TR-HDC试件的抗拉强度影响较小,而粉煤灰掺量较多时,试件的应变较大,裂缝间距较小.通过对试验结果进行回归分析,考虑PVA掺量与纤维织物耦合作用,给出了TR-HDC单轴抗拉强度简化计算模型.

高性能纤维混杂织物增强混凝土应用研究

对碳／ 芳纶纤维混杂编织物增强混凝土梁的性能进行了试验和理论分析，主要是集中在纤维混杂编织物混凝土的强度分析以及找出混杂纤维织物增强混凝土结构应用的可行性．

混掺高延性纤维混凝土组合十字形短柱抗震性能研究

为改善钢筋混凝土十字形短柱的抗震性能,将高延性纤维混凝土用于十字形短柱底部。通过对混掺高延性纤维混凝土组合十字形短柱(R/ECC)和普通钢筋混凝土十字形对比柱(RC)进行拟静力试验,分析其裂缝开展模式、破坏形态、滞回性能、延性、耗能能力和刚度退化等,研究混掺高延性纤维混凝土对十字形短柱抗震性能的提升作用。结果表明,在十字形短柱底部采用混掺高延性纤维混凝土,可有效控制裂缝的开展,减小裂缝宽度,改善柱底混凝土的压溃剥落状态;短柱的延性和耗能能力明显提高,刚度退化缓慢,承载力有一定提高。相比RC柱,R/ECC柱位移延性系数、峰值点和极限点时累积滞回耗能分别提高7.3%、225.5%和44.6%,受剪承载力提高9.5%。

芳纶纤维增强塑料预应力高强混凝土梁弯曲特性及延性探讨

给出了以芳纶纤维增强复合塑料AFRP作为预应力筋的高强混凝土梁的弯曲特性及延性的试验结果 ,并提出用一个综合考虑强度与能量等因素的总体因子作为定义AFRP预应力混凝土梁的延性指标。

油剂处理PVA纤维对高延性混凝土性能的影响研究

高延性混凝土(以下简称HDC)具备优良的抗拉抗压特性,其核心是纤维材料的选择。采用经油剂处理的聚乙烯醇(以下简称PVA)纤维掺入HDC试样中,测试不同纤维掺量下HDC新拌砂浆的工作性能与试样的拉伸性能。结果表明,经油剂处理的PVA纤维能有效改善纤维与水泥基体的界面情况;随PVA纤维掺量增加,砂浆流动度与稠度同时降低,砂浆试样的拉伸强度与拉伸应变经线性拟合呈下降趋势。

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。

高延性纤维混凝土抗压韧性试验研究

通过9组不同配合比HDC试件的单轴受压试验,研究其抗压韧性的评价指标,并对HDC的变形能力进行等效分析,得到以下结论:(1)HDC单轴受压的峰值应变可达砂浆基体的2.31~3.64倍;(2)等效抗压韧性指数反映了试件单轴受压时单位体积的变形能,可作为HDC的抗压韧性评价指标;(3)HDC纤维桥联作用对等效抗压韧性指数和受压变形能力的提高可达砂浆基体的3倍以上;(4)根据试验结果建立了HDC等效抗压韧性指数W^(0.85)_(cu)与纤维掺量j之间的关系;(5)HDC基体内部的纤维桥联作用,相当于在试件内配置了大量约束箍筋,使试件的抗压韧性和受压变形能力明显提高.

高轴压比PVA纤维超高强混凝土短柱延性的试验研究

试验旨在研究在较高轴压比条件下,高弹模PVA纤维对超高强混凝土短柱抗震延性的改善作用。制作剪跨比为2.0的短柱试件,强度为103.6～112.1MPa,PVA纤维的体积含纤率分别为0.17%、0.33%、0.5%。采用简支梁加载图式进行低周反复荷载试验。观测试件在荷载作用下的开裂和破坏的发展过程,研究不同PVA纤维含量短柱的破坏形态、滞回特性,得到短柱的开裂荷载和峰值荷载。试验结果表明:未掺PVA纤维的试件,在高轴压作用下,发生脆性特征明显的剪切破坏,延性很差。随着PVA纤维含量的增加,试件的破坏形态向具有一定延性特征的弯剪破坏转变,并且开裂荷载和峰值荷载得到大大提高,提高的幅度分别为12.8%～31.1%、13.2%～29.9%;同时抗震延性得到大大改善,位移延性和极限弹塑性位移角分别增加了19.5%～33.6%、42.3%～53.8%。最后给出满足一定位移延性和极限弹塑性位移角的抗震设计要求的最小PVA纤维体积含纤率的建议值。

半刚接钢框架内填高延性纤维混凝土剪力墙结构抗震性能试验研究

采用高延性纤维混凝土(DFRC)改善半刚性连接钢框架内填RC剪力墙结构(PSRCW)的抗震性能和变形能力,设计1榀半刚性连接钢框架内填DFRC剪力墙试件(SDFRCW),并进行拟静力试验,研究其破坏机理、滞回性能、刚度退化、延性及耗能能力,并与已有文献的试验结果进行比较可得:1DFRC良好的拉伸性能和应变硬化效应,可以有效控制内填墙体的斜裂缝稳定发展,实现延性剪切破坏模式;2SDFRCW试件的开裂位移、屈服位移和极限位移明显高于PSRCW试件,可见采用DFRC能显著提高SDFRCW结构的层间变形能力;3SDFRCW试件破坏时,内填DFRC剪力墙已出现较宽的主斜裂缝,但墙体始终保持良好的整体性,试件承载力和刚度退化缓慢,说明采用DFRC可显著提高墙体的耐损伤能力,减少结构的震后修复费用;4SDFRCW结构具有良好的层间变形能力,能有效控制结构在小震和中震作用下的变形,满足大震作用下的变形能力和耗能要求。

纤维掺量对高延性纤维混凝土早期收缩的影响及收缩模型研究

通过非接触式收缩试验研究了纤维掺量对高延性纤维混凝土早期自收缩、干燥收缩发展变化规律的影响。结果表明:随着纤维掺量的增加,高延性纤维混凝土的自收缩与干燥收缩均有不同程度的下降。基于试验结果,在已有高性能混凝土收缩模型基础上提出了适合高延性纤维混凝土的收缩模型,该模型能较好地反映高延性纤维混凝土的早期收缩发展特征,模拟结果与试验结果吻合良好。

高延性纤维增强水泥基复合材料的直接拉伸性能

利用国产基体原材料制备了具有较高极限拉伸性能的高延性纤维增强水泥基复合材料(ECC),研究了粉煤灰和胶粉对ECC直接拉伸性能的影响。试验结果表明:采用合理的配合比及测试方法,制备的ECC试件具有应变硬化及多缝开裂特征;粉煤灰掺量为80%时,7d、28d极限拉应变分别达到3.77%和2.86%,28d抗压强度为25.4MPa;掺入10%胶粉,7d、28d极限拉应变分别达到3.91%和2.37%。在满足强度要求的前提下,适当增大粉煤灰和胶粉掺量有利于提高ECC的延性。

高性能纤维增强混凝土与筋材复合体系拉伸性能研究

超高性能混凝土(UHPC)具有优异的抗压强度,而超高延性水泥基复合材料(ECC)具有优良的拉伸应变强化能力,二者均属于高性能纤维增强基材。纤维增强复合材料筋(FRP bar)具有抗拉强度高、密度小、耐腐蚀性能好的优点。高性能基体与高强度筋材的结合使用,有望解决传统钢筋混凝土结构的耐久性问题,同时保证结构体系的承载能力。选取力学性能不同的3种基体(普通混凝土、ECC和UHPC)与2种筋材(钢筋、BFRP筋),在其材料性能试验基础上,对其组成的6种配筋复合体系进行了轴拉试验。试验结果表明,复合材料的拉伸性能受多种因素的影响。高性能基材可以有效地提升构件强度,但复合体系的变形能力由基材与筋材中应变能力较弱的一方决定;高性能基材所提供的抗拉贡献和应变软化会导致复合体系提前进入破坏状态,反而降低了体系的延性(拉伸变形能力)。初步证明,基于高性能材料的结构构件设计必须综合考虑材料各自的力学性能和材料间相互作用造成的综合影响。

高延性纤维混凝土拉压疲劳性能试验研究

高延性纤维混凝土具有良好的变形能力和抗疲劳性能,可以将其应用在承受周期荷载的大型混凝土工程中。为研究高延性纤维混凝土的疲劳性能,共制作了54个试件,对其进行等幅重复荷载作用下的拉压疲劳试验。通过静力拉伸试验得到极限拉应力后,分别采用0.7、0.8、0.9的应力水平,10Hz、20Hz、30Hz的频率研究高延性纤维混凝土的疲劳强度、次数和寿命参数。根据疲劳累积损伤理论,分析高延性纤维混凝土的拉压疲劳强度、变形的变化规律。试验结果表明,重复荷载作用下高延性纤维混凝土疲劳破坏符合威布尔双参数分布,并给出了相应的p-S-N方程。该研究结果可以为混凝土结构抗震设计、路桥的振动影响等分析提供依据。

硫酸盐-干湿循环下高延性纤维增强水泥基材料的自愈合

采用1.0%,1.5%和2.0%预加拉伸应变,使养护7,28d龄期的高延性纤维增强水泥基复合材料(ECC)试件产生裂缝,研究其在经历10,20和30次硫酸盐-干湿循环后的裂缝特性、自愈合后的拉伸性能及自愈合产物.结果表明:带裂缝试件在经历不同循环次数后均表现出了良好的自愈合效果,残余裂缝的最大宽度和数量明显减少;养护7d试件经历10次循环后的残余裂缝最大宽度由愈合前的80μm降至25μm,养护28d试件经历30次循环后的残余裂缝最大宽度由愈合前的100μm降至50μm;67%以上带裂缝试件自愈合后的单轴拉伸应变能力接近甚至超过同样经历的对比用无裂缝空白试件;养护7d试件自愈合后的最终应力可分别恢复至75%以上,养护28d试件可恢复至131%以上;层状结构的CaCO_3晶体是ECC试件的主要自愈合产物.

不同配合比参数对高延性纤维增强水泥基复合材料的性能影响

通过不同配合比对高延性纤维增强水泥基复合材料进行稠度、抗压和抗折强度试验,分析研究水胶比、砂胶比、纤维掺量对高延性纤维增强水泥基复合材料(ECC)的性能影响。试验结果表明:随着水胶比增大,ECC的抗压强度逐渐降低,在0.30~0.40水胶比范围内,水胶比对28 d抗折强度影响较小;随着聚乙烯醇纤维掺量增加,ECC的抗压和抗折强度逐渐上升;砂胶比对水泥基复合材料的抗压和抗折强度影响较小。