基于压电传感器的纤维陶粒混凝土冻融损伤检测

针对纤维陶粒混凝土低温下受到冻融损伤导致影响结构安全性问题,基于压电陶瓷传感器进行损伤检测。利用压电传感技术对冻融后的纤维陶粒混凝土试件进行检测,获得不同冻融次数下的应力波信号。当冻融次数增加,试件相对动弹模量和抗弯强度下降,压电陶瓷检测到的应力波信号幅值相应减小,基于应力波的衰减,采用小波包能量分析法将其转化为损伤指数,与冻融试验评价指标损伤程度和抗弯强度损失率进行拟合,吻合度较高。结果表明,纤维陶粒混凝土损伤指数与冻融损伤程度和抗弯强度损失率相关性较强,该纤维陶粒混凝土冻融损伤无损检测方法具有良好可行性。

冻融循环后纤维陶粒混凝土力学性能试验研究

使用淤泥陶粒为粗骨料分别配制无纤维、塑钢纤维(HPPF)和聚丙烯腈纤维(PANF)陶粒混凝土,经冻融循环试验后,研究其表面破坏特征、质量、抗压强度、弹性模量、劈裂抗拉强度与微观结构的变化。相关试验结果表明,掺入纤维能够有效抑制陶粒混凝土中裂缝的产生和发展,改善陶粒混凝土的抗冻性能。冻融损伤使陶粒混凝土表面的水泥浆层变脆剥落,但质量损失不明显;冻融循环后陶粒混凝土抗压强度下降,弹性模量变小,变形增大,劈裂抗拉强度变小。

钢纤维陶粒混凝土基本力学性能的试验

在轻骨料(陶粒)混凝土中掺入钢纤维成为钢纤维轻骨料混凝土,它集中了钢纤维混凝土和轻骨料混凝土的优点,弥补了普通混凝土存在的抗拉强度低和自重大等不足。通过对这种新型混凝土材料的基本力学性能的初步研究,对钢纤维体积率的变化对钢纤维轻骨料混凝土基本力学性能的影响进行分析。试验结果表明,采用轻骨料和加入钢纤维后,混凝土的强度和变形等力学性能的改善效果十分明显。

秸秆-粉煤灰纤维陶粒制备方法研究

以小麦秸秆和电厂粉煤灰为原料,辅以外加药剂(水泥、石灰、石膏及水玻璃),经混合、成球、陈化和养护工序,制得小麦秸秆-粉煤灰纤维陶粒(以下简称纤维陶粒).以比表面积(SSA)为主要考察指标,通过单因素实验和正交实验,考察了秸秆用量、秸秆粒径及外加药剂对秸秆-粉煤灰纤维陶粒性能的影响.结果表明,外加药剂对秸秆-粉煤灰纤维陶粒SSA的影响主次顺序为:石灰>水玻璃>水泥>石膏;最佳制备方案为:选用经2次粉碎后的小麦秸秆,秸秆的用量为10%,即秸秆与粉煤灰的质量配比为1∶9,外加药剂:石灰8%,水玻璃2%,水泥3%及石膏2.5%,在优组合下制得的纤维陶粒的SSA为7.925m2/g.

纤维陶粒作为填料在生物滤池中的快速挂膜

以小麦秸秆和电厂粉煤灰为主要原料,辅以外加药剂(水泥、石灰、石膏、水玻璃),经混合、成球、陈化和养护工序,制得免烧秸秆-粉煤灰纤维陶粒(简称纤维陶粒),并将其作为曝气生物滤池(BAF)的载体填料进行挂膜启动。试验考察了外加药剂对纤维陶粒比表面积的影响及挂膜过程中COD、氨氮和总磷的去除情况。结果表明,外加药剂对纤维陶粒比表面积的影响主次顺序为:石灰>水玻璃>水泥>石膏;优组合为(质量分数):石灰8%,水玻璃2%,水泥3%,石膏2.5%;在优组合下制得的纤维陶粒的比表面积为7.925 m2/g;挂膜启动后,COD、氨氮和总磷的去除率呈增加趋势,10 d后趋于平稳,平均去除率分别为87.3%、74.64%和80.01%,出水水质良好。

BFRP筋与纤维陶粒混凝土黏结性能试验

为研究玄武岩纤维增强复合材料(basalt fiber reinforced polymer,BFRP)筋与纤维陶粒混凝土的黏结性能,对不同混凝土强度、BFRP筋直径、锚固长度、温度及陶粒类别共计72个试件进行了中心拉拔试验。试验结果表明:BFRP筋与纤维陶粒混凝土试件的破坏模式以拨出破坏为主,劈裂破坏为辅;试件的黏结强度随混凝土强度等级增加而提高,随BFRP筋直径和锚固长度增加而降低,掺入适量纤维可提高BFRP筋的黏结强度,提高幅值约为8.36%;黏结强度随温度升高而降低,且纤维陶粒混凝土与BFRP筋耐高温性较好。通过分析试验数据提出BFRP筋与纤维陶粒混凝土黏结强度计算公式,计算值与实测值吻合良好,可为BFRP筋与纤维陶粒混凝土应用于实际工程提供参考。

纤维陶粒混凝土叠合构件力学性能试验研究

为研究结合面的处理方式以及不同叠浇时间间隔对聚丙烯腈纤维(PANF)陶粒混凝土与普通混凝土黏结性能的影响规律,通过制作Z型试件和立方体试件进行加载试验研究抗剪强度和抗拉强度力学性能。试验结果表明:露骨料水洗剂处理结合面较凿毛面处理法能够更加有效地提高结合面的粗糙度,增强2种混凝土的黏结性能;缩短叠浇时间间隔能够有效提高Z型试件抗剪强度和抗拉试件劈裂抗拉强度。

碳化环境下聚丙烯纤维陶粒混凝土抗氯离子渗透性能试验研究

混凝土碳化对其抗氯离子渗透性能会产生影响,采用电通量法研究聚丙烯纤维陶粒混凝土在碳化环境作用下的氯离子渗透性能。在不同碳化周期下,分别测试不同聚丙烯纤维掺量陶粒混凝土的碳化深度及电通量,利用电通量试验数据推导出相应的氯离子扩散系数,并对试件碳化深度与氯离子扩散系数进行拟合,得到氯离子扩散系数随碳化深度变化的经验式。试验结果表明,碳化作用对聚丙烯纤维陶粒混凝土抗氯离子渗透性能存在积极和消极两方面影响,总体上对陶粒混凝土抗氯离子渗透性能有积极作用;可以用三次多项式来模拟陶粒混凝土碳化深度dc和氯离子扩散系数D的关系,比较不同纤维掺量下的试验数据与公式计算数据,拟合情况较好,建立了碳化深度与氯离子扩散系数之间的关系。

纤维陶粒混凝土抗压疲劳性能试验研究

纤维陶粒混凝土具有自重轻的突出优点,研究其疲劳性能对工程推广应用意义深远。对掺加了聚丙烯纤维(掺量为0.9 kg/m^3)的陶粒混凝土进行了抗压试验及抗压疲劳试验,得到了如下结论:(1)纤维陶粒混凝土的棱柱体抗压强度与立方体抗压强度的比值在0.90左右,明显高于纤维混凝土(约为0.70);(2)同一应力水平条件下,相同强度等级纤维混凝土的抗压疲劳寿命均较纤维陶粒混凝土高,二者的抗压疲劳寿命随混凝土强度的升高而增加;(3)纤维混凝土及纤维陶粒混凝土的疲劳强度折减系数可统一取0.68。利用试验数据建立了纤维混凝土和纤维陶粒混凝土的S-N疲劳方程。

纤维陶粒处理城市污水和餐饮废水实验研究

以秸秆和粉煤灰制得纤维陶粒，作为曝气生物滤池（BAF）的载体填料处理生活污水和餐饮废水，考察了装置对COD、氨氮和总磷的去除情况，并用经稀释后的高浓度含油餐饮废水来考察其抗冲击负荷能力。结果表明：水处理运行期间，装置对城市污水主要污染物COD、氨氮和总磷的去除效率相对稳定，10d平均去除率分别为90．33％．77．44％，82．41％；出水浓度均低于GB8978-1996一级标准、GB18918-2002一级A标准和DB32／1072-2007规定的城镇污水处理厂Ⅰ、Ⅱ级主要水污染物排放限值，出水水质良好。对高浓度含油餐饮废水的COD，氨氮和总磷的去除效率平均分别为86．5％．68．98％．80．3％，均低于对城市污水的相应去除效率；除COD外，装置出水保持较好的脱氮除磷效果，说明纤维陶粒作为BAF载体填料对高浓度COD废水具有一定的抗冲击负荷能力。

基于收缩环试验对钢纤维陶粒混凝土的抗裂性能的评价研究

以往对于钢纤维混凝土抗裂性能的研究仅从钢纤维对混凝土变形能力和阻止微裂纹的角度开展,而缺乏从整体上对钢纤维混凝土抗裂性能的评价。本文通过无隔板约束收缩环试验研究了钢纤维陶粒混凝土的抗裂性能,并利用试验结果定义了内钢环应变从膨胀变为收缩的龄期为早期与后期的分界点龄期,并把此分界点龄期用于钢纤维陶粒混凝土早期与后期抗裂性能的评价。在对混凝土抗裂性能和原有基于约束收缩环试验提出的混凝土抗裂方法进行分析的基础上,提出了适用于钢纤维陶粒混凝土的抗裂性能评价方法,并进一步分析了钢纤维陶粒混凝土的早期及后期抗裂性能。研究发现,钢纤维陶粒混凝土的早期与后期的抗裂性能均随着钢纤维掺量的增加而提高。

钢纤维陶粒砼与变形钢筋粘结锚固性能的研究

根据36个拉拔试件的试验结果,探讨了变形钢筋与钢纤维陶粒混凝土的粘结锚固机理,可供修订规范和工程应用时参考.

纤维陶粒混凝土冻融性能及损伤模型试验研究

针对聚丙烯纤维陶粒混凝土,开展系列冻融损伤试验、不同冻融损伤次数后的抗压及劈裂抗拉破坏试验,观察冻融损伤试验现象,证实了纤维可以有效改善陶粒混凝土的抗冻性能,并可延缓陶粒混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度的衰减。通过测试冻融损伤参量的变化与发展过程,总结归纳出各冻融损伤参量的演变规律。分别以质量、相对动弹性模量、抗压强度、劈裂抗拉强度定义的损伤变量,建立含冻融循环次数和纤维掺量两个自变量的冻融损伤模型,该模型可以很好地反映出纤维陶粒混凝土在冻融循环作用下的损伤过程。

钢纤维陶粒混凝土高温性能研究

把钢纤维掺入轻骨料(陶粒)混凝土成为钢纤维轻骨料混凝土,它较普通混凝土而言拥有自重较轻和抗拉强度较高等优点。本试验首先确定0.75%和1.5%为最优钢纤维含量,并以钢纤维0%、0.75%和1.5%三种掺量进行对比,研究常温及温度梯度为100摄氏度条件下200℃到800℃时混凝土试件的抗压强度。试验结果表明:钢纤维陶粒混凝土抗压强度随温度升高先增加后降低,表面颜色、裂缝随温度升高发生规律变化;钢纤维陶粒混凝土高温后的残余抗压强度要优于同等试验条件下的普通陶粒混凝土;受热温度200℃时的钢纤维陶粒混凝土残余抗压强度较常温状态下有一定提高,而普通陶粒混凝土没有这一现象。

基于欧洲规范的钢纤维陶粒混凝土力学性能试验研究

在欧洲规范CEB-FIP Model Code 1990可计算出普通混凝土任意龄期的抗压强度、劈拉强度与弹性模量的基础上,通过测试不同钢纤维掺量的陶粒混凝土在不同龄期(1 d、2 d、3 d、5 d、7 d、14 d、28d)时的抗压强度、劈拉强度和弹性模量,并与理论值作对比,验证现有欧洲规范对钢纤维陶粒混凝土力学性能随龄期发展规律预测的适用性和准确性。研究表明:欧洲规范对钢纤维陶粒混凝土力学性能随龄期发展规律在最初的5 d或3 d并不适用;采用1 d、28 d抗压强度、劈拉强度与弹性模量计算其他各龄期的抗压强度、劈拉强度与弹性模量小于采用7 d、28 d抗压强度、劈拉强度与弹性模量计算得到的相对误差的最大值。建议采用1 d、28 d的抗压强度、劈拉强度和弹性模量计算掺钢纤维的陶粒混凝土任意龄期的抗压强度、劈拉强度与弹性模量。

钢纤维陶粒混凝土抗裂性能研究

基于钢纤维陶粒混凝土力学性能(抗压强度、劈拉强度和动弹性模量)试验和部分约束收缩环试验,提出了开裂系数及开裂评价指标概念,给出钢纤维陶粒混凝土抗裂性能评价方法,并根据内钢环应变从膨胀变为收缩现象,定义了早期与后期的分界点。研究发现,钢纤维掺量对钢纤维陶粒混凝土的分界点龄期影响不大;可直接采用后期抗裂评价指标来评价钢纤维陶粒混凝土抗裂性能;钢纤维陶粒混凝土的抗裂性能随钢纤维掺量的增加而提高。

纤维陶粒混凝土桥面板结合梁悬索桥受力性能

本文以庙嘴长江大桥为例建立计算模型,分别对不同等级纤维陶粒混凝土结合梁桥面板、普通纤维混凝土结合梁桥面板进行对比,分析悬索桥在自重、自重+汽车荷载作用下的基频、主缆拉力、吊索拉力等性能指标。结果表明:采用纤维陶粒混凝土桥面板后,悬索桥的自振频率明显提高,其一阶振型的自振频率可提高约6%;主缆所受拉力较普通混凝土桥面板可降低10%以上;吊索所受最大拉力可降低15%以上(自重作用)或13%以上(自重+汽车荷载作用)。可见,采用纤维陶粒混凝土桥面板后,悬索桥的抗震性能、主缆和吊索的受力性能均得到了显著提升。

钢纤维陶粒混凝土SHPB试验数值模拟

基于混凝土类材料的Holmquist-Johnson-Cook(HJC)本构,建立有限元数值模型,对钢纤维陶粒混凝土SHPB试验进行数值模拟,分析其在冲击作用下的力学性能,研究其动力抗压强度随应变率的变化。

基于陶粒纤维混凝土的衬砌渠道抗冻胀性能研究

为改善北方寒区预制混凝土衬砌渠道存在衬砌板件自重大、尺寸小、装配效率低等问题,探讨将陶粒纤维混凝土用于衬砌渠道。基于正交试验法开展9组陶粒纤维混凝土和1组C35普通混凝土冻融前后力学性能试验,并结合冻胀数值模拟分析衬砌渠道抗冻胀性能变化。结果表明:陶粒纤维混凝土抗压强度因素影响次序为页岩陶粒体积取代率>聚丙烯纤维(PP)掺量>陶粒预湿时间,抗拉强度因素影响次序为PP掺量>页岩陶粒体积取代率>陶粒预湿时间,冻融后陶粒纤维混凝土抗压、抗拉强度损失率低于普通混凝土;衬砌渠道数值模拟的抗冻胀性能变化与材料性能变化趋势一致,陶粒纤维混凝土衬砌渠道抗冻胀性能损失小于普通混凝土衬砌渠道,最优抗冻胀性能损失减小4.68%,同时衬砌板重量减小18.47%;陶粒纤维混凝土作为渠道衬砌材料具有明显质轻的装配化优势。

钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土与螺纹钢筋的黏结力学特性

为研究钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土与钢筋的黏结性能,开展了16组不同混杂纤维掺量陶粒混凝土的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度试验,得到了混凝土力学性能随混杂纤维掺量的变化规律。通过钢筋-混凝土黏结性能试验,得到螺纹钢筋与混凝土的极限黏结强度、峰值滑移及试件破坏形态等。基于试验实测黏结强度数据,建立了钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土极限黏结强度计算式,该式考虑了未掺加纤维的陶粒混凝土立方体抗压强度、钢纤维和聚丙烯纤维特征参数、钢筋直径、混凝土保护层厚度、黏结长度等参数。基于试验实测黏结强度和滑移值,采用三段式(上升段、水平段、下降段)表达式建立了可描述钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土与变形钢筋的黏结滑移模型。