聚丙烯网状纤维混凝土在隧道施工中的应用

为分析聚丙烯纤维混凝土在隧道衬砌结构中的应用要点和施工效果,以某分离式短隧道为例,通过室内试验对纤维材料的选用、纤维混凝土配合比设计等展开分析,并进行了衬砌施工方式下聚丙烯纤维混凝土现场应用试验,根据所得出的施工参数,对隧道衬砌混凝土施工要点进行了分析。结果表明,在混凝土材料中掺入聚丙烯长纤维后,混凝土抗渗性能及抗压、抗冲击、抗疲劳、抗磨耗性能得以显著提升,但因纤维出露和坍落度降低,外观质量及工作性能有所下降,必须采取切实有效的措施改善混凝土坍落度,提升工作性能。

聚丙烯网状纤维混凝土在码头面层施工中的应用

码头面层混凝土龟裂是码头施工中质量通病。通过在混凝土内掺入聚丙烯网状纤维以改善混凝土的性能。在南京龙潭港区一期工程码头面层混凝土施工中聚丙烯网状纤维混凝土取得了克服混凝土龟裂较好的效果。

细聚丙烯纤维混凝土介观离散力学模型及其Ⅰ型断裂强度负效应机理

细聚丙烯(PP,直径小于100μm)纤维混凝土Ⅰ型断裂强度随纤维含量增加呈现先增后减的变化规律,其机理尚不明晰。而且由于纤维数量过多,现有数值方法无法精细刻画细纤维混凝土力学行为。对此通过考虑细PP纤维亲水性提升基体局部水灰比的强度正效应和纤维桥接力强度贡献低于砂浆的强度负效应,并引入纤维直径等效系数(rf),实现介观尺度细聚丙烯纤维混凝土(PFRC)力学行为模拟。研究表明:纤维直径等效系数(rf)建议小于10;当纤维微量添加时,细PP纤维提升基体局部水灰比,使基体强度上升,此时正效应高于负效应;随着纤维含量增加,由于纤维桥接力贡献无法补偿相应面积基体强度,负效应持续增长,PFRC宏观Ⅰ型断裂强度下降。

多尺度聚丙烯纤维混凝土弯曲疲劳寿命试验及数值模拟

为研究多尺度聚丙烯纤维混凝土的弯曲疲劳性能,开展基准混凝土、聚丙烯粗纤维混凝土及多尺度聚丙烯纤维混凝土的静载试验及不同应力水平(0.75、0.80、0.85)下的弯曲疲劳试验,建立弯曲疲劳寿命方程,并结合ABAQUS与FE-SAFE软件建立纤维混凝土梁的三点弯曲疲劳有限元模型。结果表明:聚丙烯纤维的掺入,尤其是多尺度聚丙烯纤维混掺显著增强了混凝土基体的抗折、抗疲劳性能。双对数lgS-lgN疲劳方程能够较好地描述多尺度聚丙烯纤维混凝土的应力水平与疲劳寿命的相关性,使用lgS-lgN疲劳方程计算得到200万次循环荷载作用下多尺度聚丙烯纤维混凝土的疲劳强度最高,为3.91 MPa。三组试件疲劳寿命的数值模型预测值均介于实测疲劳寿命的最大值与最小值之间,并接近于疲劳寿命平均值,该模型为多尺度聚丙烯纤维混凝土的疲劳寿命预测提供了理论依据。

聚丙烯纤维混凝土力学性能试验

为了探究不同类型、不同掺量的聚丙烯纤维对混凝土力学性能的作用效果,在混凝土材料中加入3种不同类型的聚丙烯纤维(波浪型聚丙烯纤维、压花型聚丙烯纤维、单丝型聚丙烯纤维),并分别使用不同掺量(0、0.08%、0.11%、0.14%、0.17%、0.20%)作为水平变量,对聚丙烯纤维试块进行抗压强度试验、劈裂抗拉强度试验、轴心抗压强度试验.研究发现:波浪型聚丙烯纤维掺量为0.17%时,混凝土抗压强度最佳;单丝型聚丙烯纤维掺量为0.20%时,混凝土的劈裂抗拉强度最佳;单丝型聚丙烯纤维掺量为0.17%时,对于混凝土的抗折强度有较好作用效果.

圆钢管聚丙烯纤维橡胶混凝土柱抗震性能研究

对圆钢管聚丙烯纤维橡胶混凝土柱的抗震性能进行了试验研究,设计并制作了6根圆钢管混凝土柱进行低周往复荷载试验,探讨了橡胶粉掺量、长细比、轴压比和含钢率对试件破坏形态和抗震性能的影响。结果表明,圆钢管聚丙烯纤维橡胶混凝土柱在低周反复荷载试验中的破坏形态与普通钢管混凝土柱相似,先是钢管在柱根部形成鼓曲,后被拉裂。橡胶粉的掺入会降低试件的承载能力,但提高了试件的耗能能力和延性性能。较大的轴压比会使圆钢管聚丙烯纤维橡胶混凝土柱提前破坏,其中,长细比对于试件的抗震性能有较大影响。

聚丙烯纤维橡胶混凝土的力学及抗冻性能研究

研究了聚丙烯纤维的体积掺量(0.45%、0.90%、1.35%、1.80%、2.25%、3.41%、4.51%)对橡胶混凝土力学及抗冻性能的影响,并建立了冻融损伤劣化模型来预测橡胶混凝土的冻融损伤劣化规律。结果表明:掺入适量聚丙烯纤维可以有效提高橡胶混凝土的力学及抗冻性能,当聚丙烯纤维掺量在1.80%~2.25%范围内时,试件的力学及抗冻性能均较好;建立的冻融损伤劣化模型的拟合系数R2均大于0.992,拟合精度较高,可为聚丙烯纤维橡胶混凝土在寒冷地区工程中的应用提供理论依据。

钢-聚丙烯腈纤维掺量对自密实混凝土流动性与力学性能的影响

为分析混杂纤维对自密实混凝土(SCC)工作性能和力学性能的影响,对不同养护龄期(7和28 d)、不同钢纤维(SF)掺量(0%、0.4%、0.8%和1.2%,体积分数)和聚丙烯腈纤维(PAN)掺量(0%、0.04%、0.08%和0.12%,体积分数)的SCC进行坍落扩展度、J环坍落扩展度、V型漏斗通过时间、立方体抗压强度试验,并通过扫描电子显微镜(SEM)对SCC的微观形貌进行分析。结果表明:随着纤维掺量增加,SCC的流动性和间隙通过性降低,抗离析性提升;单掺SF对SCC 7 d抗压强度的提高作用较单掺PAN显著;复掺纤维较单掺纤维对早期SCC抗压强度的提高作用更明显,且复掺纤维还能有效提升SCC的韧性与延性。

玄武岩/聚丙烯复掺纤维对混凝土性能的影响研究

为研究玄武岩纤维、聚丙烯纤维对混凝土力学性能的影响,分别对不同纤维掺量(体积掺量:0.04%、0.08%、0.12%、0.16%)的混凝土进行抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度和抗韧性能试验,并以同样掺量玄武岩纤维和聚丙烯纤维作为对照组。试验结果表明,单掺或复掺纤维对混凝土抗压强度效果不显著,但可明显改善混凝土的劈裂抗拉强度、抗折强度和抗弯韧性,且复掺纤维的提升效果明显高于单掺纤维,结合复掺纤维对混凝土各方面性能的影响趋势,建议复掺纤维用量为0.12%。

聚丙烯纤维改性多孔生态混凝土的制备及性能研究

以聚丙烯纤维为增强相,制备了聚丙烯纤维改性多孔生态混凝土,研究了纤维掺杂量对混凝土微观形貌、力学性能、抗冻性能的影响。结果表明,适量的聚丙纤维掺杂到多孔生态混凝土中后被混凝土基体紧密包裹,在混凝土内部形成了稳固的纤维网络结构,使混凝土粗骨料之间的胶结力得到提高,抗变形能力增强,裂纹和骨料脱落的现象减少。当聚丙烯纤维掺杂量为0.9%(体积分数)时,混凝土的抗压强度、抗折强度、峰值应力和挠度均达到最大值,分别为29.95,5.04,28.00 MPa和6.8 mm。混凝土残余承载力从大到小依次为PP-0.9%>PP-0.6%>PP-0.3%>PP-1.2%。150次快速冻融测试后,随着聚丙烯纤维掺杂量的增多,混凝土的质量损失率先减小后增大,相对动弹性模量先增大后降低,当聚丙烯纤维掺杂量为0.9%(体积分数)时,混凝土的质量损失率最小为1.38%,相对动弹性模量最大为90.45%。综合可知,聚丙烯纤维掺杂量0.9%(体积分数)的混凝土的力学性能和抗冻性能最优。

聚丙烯纤维混凝土基本力学性能及其尺寸效应研究

为探索聚丙烯纤维混凝土强度指标间的尺寸效应,测试了不同尺寸及不同聚丙烯纤维掺量混凝土试件的抗压强度、劈裂抗拉强度、弯曲抗折强度及断裂能,结果显示,随着聚丙烯纤维掺量的增加,各尺寸混凝土试件的抗拉强度、抗折强度及断裂能均显著提高,但抗压强度有所下降;分析了混凝土试件的荷载-位移曲线、试件破坏形态、拉压比及折压比,发现掺入1.5 kg/m^(3)聚丙烯纤维后,抗压强度最大应变量提高了250%,拉压比由1/11.2提高至1/7.3,说明掺入聚丙烯纤维能够改善混凝土的受力特性,使材料由脆性转变为韧性;讨论了各强度指标间的关系和尺寸效应,建立了抗压强度、抗拉强度及抗折强度间的换算关系,为聚丙烯纤维混凝土的结构设计与分析提供了理论基础。

冲击荷载作用下改性聚丙烯纤维高强珊瑚混凝土的动力特性

利用100 mm分离式霍普金森压杆装置对改性聚丙烯纤维高强珊瑚混凝土进行冲击压缩试验,分析了三种不同纤维掺量的改性聚丙烯纤维高强珊瑚混凝土试样的动态压缩强度、变形特性及吸能性能。结果表明:不同纤维掺量的改性聚丙烯纤维高强珊瑚混凝土的动态抗压强度、破碎状态、韧性指数等均具有明显的应变率效应。随着纤维掺量的增加,改性聚丙烯纤维高强珊瑚混凝土的破坏程度逐渐减轻,峰值应变增大,韧性指数逐渐增大,能量吸收也呈现上升趋势。改性聚丙烯纤维的掺入能够有效增强增韧并降低珊瑚混凝土的脆性破坏特征。

聚丙烯纤维再生混凝土主破裂前兆特征研究

为研究聚丙烯纤维再生混凝土的破裂尺度和主破裂前兆特征,设计制作了20组粗骨料替代率为25%和50%的试件,通过开展单轴压缩声发射试验,提取聚丙烯纤维再生混凝土破裂过程声发射能量和主频。以能量为媒介,探讨破裂尺度和声发射信号特征之间的对应关系。采用K-means聚类方法将大尺度破裂和小尺度破裂进行二维聚类分析,然后运用支持向量机得到大尺度破裂和小尺度破裂两类聚类的分界线。分析了聚丙烯纤维再生混凝土破裂过程声发射信号演化规律,发现存在声发射事件率减少,大尺度破裂信号增加,低能量小尺度破裂信号消失等特征。引入前兆响应系数概念,计算结果表明低能量小尺度破裂信号消失特征的前兆响应系数最大,前兆响应时间最早。

秸秆/聚丙烯纤维-玻化微珠保温混凝土基本性能正交试验

应用正交试验法开展了16组秸秆/聚丙烯纤维-玻化微珠保温混凝土和3组玻化微珠保温混凝土基本性能试验。完成了秸秆粉末体积率VS、玻化微珠代砂率VG和聚丙烯纤维体积率VP这3种因素对秸秆/聚丙烯纤维-玻化微珠保温混凝土立方体抗压、劈裂抗拉强度极差和方差分析。结果表明:玻化微珠掺入可有效提高混凝土隔热保温性、工作性,但会造成强度损失。玻化微珠对混凝土抗压强度减小最为显著,最大损失幅度为24.64%,秸秆粉末和聚丙烯纤维对抗压强度影响可忽略;聚丙烯纤维对混凝土抗拉强度提高极为显著,最大提升幅度为16.72%,同时显著提高拉压比。基于试验数据建立了秸秆/聚丙烯纤维-玻化微珠保温混凝土抗压和抗拉强度预测模型,预测效果较好。

SAP和聚丙烯纤维双掺对混凝土抗压强度及抗渗性能的影响

隧道等地下工程混凝土主体结构渗漏为常见质量问题,严重影响结构的安全、正常使用功能及耐久性,因此混凝土的抗渗性能成为研究焦点。采用双掺SAP和聚丙烯纤维提高混凝土的抗渗性能,在混凝土中分别掺入质量比为胶凝材料0.1%,0.3%,0.5%的SAP,并同时分别加入1,2,3kg/m3的聚丙烯纤维,进行抗压与抗渗试验。结果表明:单掺0.1%~0.3%SAP时几乎不影响混凝土的抗压强度,但掺量为0.5%时,抗压强度会显著降低;双掺0.1%SAP和0~2kg/m3聚丙烯纤维可略微提升混凝土抗压强度,并且显著改善其抗渗性能;经对比,掺入0.1%~0.3%SAP和0~2kg/m3聚丙烯纤维时,可保证混凝土的抗压强度,提高抗渗性能,有效降低混凝土的渗水风险。

硅灰-聚丙烯纤维双掺混凝土的动静态力学性能

为了研究硅灰取代率和聚丙烯纤维掺量对混凝土力学性能的影响,采用WAW-1000型微机控制电液伺服万能试验机和分离式Hopkinson压杆(SHPB)进行试验,分析混凝土试件的动静态抗压强度、材料韧性、能量变化和破碎块度,得到不同配合比下的硅灰-聚丙烯纤维双掺混凝土力学性能。结果表明:随硅灰取代率(0%~9%,质量分数)的增加,双掺混凝土的动静态抗压强度和韧性先上升后下降;随聚丙烯纤维掺量(0~4 kg·m^(-3))的增加,动静态抗压强度和韧性缓慢增长。掺入硅灰和聚丙烯纤维有利于提高混凝土的耗能效果和破碎块度质量比,透射能和破碎块度质量比随硅灰取代率的增加先增大后减小,随聚丙烯纤维掺量的增加而增大。硅灰加强了砂浆-粗骨料的界面结合,杂乱分布的聚丙烯纤维约束了裂纹的发展,两者的共同作用显著提高了混凝土的动静态抗压强度、韧性、抗冲击能力和抵抗破坏的能力。

聚丙烯纤维增强再生混凝土性能试验研究

为探究再生混凝土的力学性能和收缩性能与聚丙烯纤维用量之间党的关联性,本研究选择再生粗骨料取代率为0%、30%和50%,以及聚丙烯纤维掺量为0%和1%,分别制备再生混凝土试件,测试其力学性能和收缩性能,并进行对比分析。试验结果表明,无论是否掺加聚丙烯纤维,再生混凝土的抗折强度和抗压强度均随着再生粗骨料用量的提升而降低,而收缩率和吸收率则随之增加;同时,无论是否掺加聚丙烯纤维,随着养护龄期的延长,再生混凝土的收缩率和抗压强度均有所提升;掺入适量的聚丙烯纤维后,再生混凝土的收缩性能和力学性能得到了显著改善。

聚丙烯纤维和硅灰对轻骨料混凝土性能的影响

研究了聚丙烯纤维(PF)掺量(0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 kg/m^(3))与硅灰掺量(0、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%)对轻骨料混凝土(LAC)抗压、抗折强度和抗冻性能的影响。结果表明:同时掺入适量的PF和硅灰有效提高了LAC的抗压、抗折强度,其中,对于抗压强度,最佳PF和硅灰的掺量分别为0.8 kg/m^(3)和5%;对于抗折强度,最佳PF和硅灰的掺量分别为1.0 kg/m^(3)和5%;当PF和硅灰的掺量分别为1.0 kg/m^(3)和5%时,LAC试件的抗冻性能相对最优。

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。

钢–聚丙烯混杂纤维混凝土力学性能研究

为研究混杂钢-聚丙烯纤维对C60混凝土的力学特性和微观结构性能的影响,通过对掺入不同掺量和不同形状的纤维的试件进行力学试验,测得各组试件在不同阶段的抗压强度和抗折强度。钢纤维掺量分别为0%、0.5%、0.75%、1%、1.5%、0.25%,聚丙烯纤维掺量为0%、0.15%、0.25%,钢纤维种类有剪切型、铣削型、端勾型。结果表明随机分布的纤维可以发挥次筋作用,降低混凝土砂浆的流动性。掺入0.5%钢纤维和0.15%聚丙烯纤维的混凝土可以提高混凝土的抗压强度和抗折强度。粉煤灰取代率为20%时会降低混杂纤维混凝土的力学性能。剪切型钢纤维的掺入会使抗折强度下降,铣削、端勾型钢纤维可以同时提高混凝土的抗压强度和抗折强度,有利于提高混凝土延展性并且减少开裂。