绿色水泥基复合材料的力学性能试验研究

绿色水泥基复合材料是一种可持续发展的新型建筑材料,通过对其抗压性能和抗折强度的试验研究,分析了纤维体积掺量和养护龄期对其力学性能的影响。结果表明:PVA纤维体积掺量在0%~1%时,纤维的桥联作用可提高绿色水泥基复合材料的抗压强度,改善其抗压韧性;养护龄期和纤维掺量对绿色水泥基复合材料的抗折强度的影响均较为显著。研究结论为绿色水泥基复合材料的制备和工程应用提供了参考。

二次受力下绿色纤维增强水泥基复合材料加固RC梁抗弯性能数值仿真模拟

利用回收胎圈钢丝通过机械截断、摩擦剥离橡胶等自动化工序制成绿色纤维与C40混凝土组合形成绿色纤维增强水泥基复合材料,可应用于混凝土结构加固补强。此种材料既能促进建筑业可持续发展,也能为我国“碳达峰”、“碳中和”战略目标的实现提供有效途径。使用增大截面法对二次受力情况下的RC梁进行加固,利用ABAQUS有限元软件对采用不同加固材料的RC梁进行数值仿真模拟。通过对5根RC梁进行数值模拟分析,分别得出试件的应力分布云图、损伤云图及荷载-挠度曲线。结果表明,增大截面法能够有效提高RC梁的刚度和极限承载力,加固层掺入纤维不但可以增强加固层与原梁的黏结效果,还能有效抑制裂缝,确保加固梁的整体性。而当体积掺率为1.5%时,绿色纤维较普通纤维加固效果更明显。当绿色纤维的体积掺率降低至1.0%时,梁的加固效果明显降低了,体积掺率提升至2.0%时,加固效果提升不明显,且延性略微降低。

绿色高性能水泥基复合材料加固火损RC柱抗震性能研究

绿色高性能纤维增强水泥基复合材料是一种用大掺量粉煤灰替代水泥的改性工程水泥基复合材料,具有优异的延性与抗震耗能能力。为解决火灾后RC柱抗震等问题,提出采用GHPFRCC材料加固方法。对采用GHPFRCC材料加固RC柱进行拟静力试验,并采用OpenSees有限元软件进行数值模拟,通过对比模拟结果与试验结果,验证有限元分析的可靠性。结果表明:滞回曲线、骨架曲线的试验值和模拟值整体吻合,极限承载力的偏差不大;与未加固RC柱相比,经过加固后的RC柱变形能力明显增加,加固后极限承载力提高26.63%,极限位移提高12.5%,后期水平荷载退化速率降低,滞回曲线更加饱满,抗震性能更加优秀。同时使用OpenSees进行参数分析可知,为了保证RC加固柱的延性与承载力,必须控制轴压比,建议GHPFRCC置换高度大于1/3柱高。

基于OpenSees绿色高性能纤维增强水泥基复合材料柱抗震性能研究

利用Open Sees对绿色高性能纤维增强水泥基复合材料(Green High Performance Fiber Reinforced Cementitious Composites,GHPFRCC)柱在低周反复荷载作用下的抗震性能进行数值模拟,得到了C30柱、GHPFRCC柱、火损GHPFRCC柱和加固火损GHPFRCC柱的滞回曲线和骨架曲线,并与试验结果进行对比分析。模拟不同加固厚度、不同压应变值和不同的积分点数量GHPFRCC柱的性能变化,得出结论。Open Sees软件能很好地模拟GHPFRCC结构,加固厚度越大,极限承载力越大;极限压缩应变选值在-0.002^-0.006之间最为合适,在模拟过程中,选择积分点为5模拟的更精准。

绿色高性能纤维增强水泥基复合材料梁柱节点抗火性能研究

绿色高性能纤维增强水泥基复合材料(Green High Performance Fiber Reinforced Cementitious Composites,简称GHPFRCC)主要是以工业废料粉煤灰代替水泥,加入聚乙烯醇纤维等材料制备而成,具有低碳高效、力学性能优异的特点。通过3组GHPFRCC梁柱节点构件试验,从轴压比和受火方式两方面研究了GHPFRCC梁柱节点的耐火性能,并通过有限元分析与试验结果进行了对照,论证了ABAQUS模型的有效性。结果表明:有限元模拟分析与试验结果吻合良好;轴压比的大小与试件耐火极限成反比关系,为保证试件耐火性能,应合理控制其轴压比;轴压比过大时,箍筋配置密集度影响构件火灾后的破坏程度;三面受火试件梁端挠度变形在相同温度荷载条件下大于四面受火试件。

GHPFRCC轴心抗压强度和弹性模量的试验研究

绿色高性能纤维增强水泥基复合材料GHPFRCC(Green High-performance Fiber-reinforced Cementitious Composites Column)以工业废料粉煤灰代替水泥、PVA(Polyvinyl Alcohol)纤维等为主要原料配制而成,能够大大改善结构耗能能力和耐久性。对16组GHPFRCC试件(尺寸为70.7mm×70.7mm×213.8mm)进行静力受压试验,研究分析GHPFRCC棱柱体轴心抗压强度和弹性模量的影响因素及规律。试验结果表明:①水灰比对抗压强度的影响最大,要提高GHPFRCC抗压强度需减小水灰比;②对GHPFRCC弹性模量影响最大的因素为水灰比,砂胶比影响最小;③GHPFRCC抗压强度大小与普通混凝土相似,说明粉煤灰替代水泥没有明显降低其抗压强度;④由于含有PVA纤维和不含粗骨料,GHPFRCC弹性模量略低于普通混凝土;⑤给出了GHPFRCC抗压强度和弹性模量之间的数值表达式。

GHPFRCC框架梁抗火性能试验研究

绿色高性能纤维增强水泥基复合材料(green high-performance fiber-reinforced cementitious composites,GHPFRCC)是在传统ECC基础上加入大掺量粉煤灰制成的一种新型绿色建筑材料。GHPFRCC具有高延性特点,很适合用于框架梁、柱及节点,但GHPFRCC框架梁作为一种新型结构其抗火性能研究较少,为了探明GHPFRCC框架梁的抗火性能,进行10根GHPFRCC框架梁的耐火试验,研究荷载比、纵筋率、剪跨比等因素对火灾下GHPFRCC框架梁的跨中挠度、温度场分布的影响。试验结果表明,火灾下GHPFRCC框架梁升温速度最快的是梁底面,速度最慢的是梁顶面;剪跨比为火灾下GHPFRCC框架梁破坏形态的主要影响因素;跨中挠度曲线近似线性下降,且剪跨比越大,跨中挠度下降斜率越大;纵筋率可有限提高GHPFRCC框架梁的抗剪承载力,箍筋对保证火灾下GHPFRCC框架梁的抗剪性能至关重要。

自密实GHPFRCC梁抗弯性能研究

绿色高性能纤维增强水泥基复合材料GHPFRCC(Green high-performance fiber-reinforced cementitious composites,简称GHPFRCC)是通过大掺量工业废料粉煤灰部分取代水泥,并加入聚乙烯醇纤维等材料制备而成的一种复合材料,具有绿色环保、力学性能优异的特点。为研究自密实GHPFRCC梁的抗弯性能,对1根C30梁和1根自密实GHPFRCC梁进行四点弯曲试验,同时利用有限元分析软件ABAQUS建立其有限元模型。将模拟结果与试验结果对比,验证模型的有效性,以此模型为基础对配箍率和GHPFRCC浇筑厚度两种工况进行模拟。结果表明,GHPFRCC能提高梁的抗弯刚度,改善梁的抗弯性能;自密实GHPFRCC可以部分替代箍筋,但配制一定的箍筋可以更好地提高梁的极限承载力;使用自密实GHPFRCC浇筑梁的保护层可以提高梁的抗弯性能。

火损GHPFRCC框架结构抗震性能有限元分析

基于火损C30和GHPFRCC框架的低周反复试验,利用OpenSees软件,选取3种不同的钢筋本构模型,进行非线性模拟分析.对比滞回曲线、骨架曲线、荷载、位移和延性系数等,有限元模拟结果与试验结果吻合较好.通过数值模拟,分析了轴压比和不同受火工况对火损GHPFRCC框架抗震性能的影响.结果表明:钢筋选用Hysteretic本构模型,模拟结果较好;随着轴压比的增大,GHPFRCC框架结构的极限承载力和位移逐渐降低,对结构的延性越不利;相比于下层受火框架,上层受火框架的极限位移和延性较大,双层受火框架的极限承载力和位移有所降低.