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。

超高性能纤维增强混凝土初步研究

去除普通混凝土中的粗骨料以提高匀质性，同时在水泥基体中复合使用粉煤灰、硅粉和高效减水剂，并掺加微细钢纤维以增强韧性和延性，可以获得超高性能的水泥基纤维增强材料。试验结果表明，以水胶比为０．１６，配制出流动性良好的混凝土，达到抗压强度２３０ＭＰａ、抗折强度５０ＭＰａ。

超高性能海水海砂混凝土的组成设计与纤维增强增韧

基于单纯形重心设计法对超高性能海水海砂混凝土(ultra-high performance seawater sea-sand concrete,UHPSSC)进行了配合比设计优化,并研究了短切超高分子量聚乙烯纤维(ultra-high molecular weight polyethylene,UHMWPE)和钢纤维对UHPSSC工作性能和力学性能的影响.结果表明:在综合考虑UHPSSC的流动度、抗折强度和抗压强度的情况下,胶凝材料组成的最优配比确定为水泥、硅灰、粉煤灰的质量比为0.75∶0.15∶0.10.随着短切纤维掺量的增加,UHPSSC的流动度逐渐降低,抗折强度、抗压强度和弯曲韧性均逐渐增加.UHMWPE纤维对UHPSSC流动度的影响程度更大,而钢纤维对力学性能的提升效果更明显.随着UHMWPE纤维体积分数的增加,UHPSSC的弯曲破坏模式逐渐由脆性破坏转变为韧性破坏.当UHMWPE纤维掺量为1.0%时,二次峰值荷载会高于初裂荷载.此外,当同时混掺钢纤维和UHMWPE纤维时,UHPSSC的流动度略有下降,抗折强度、抗压强度及弯曲韧性均大幅提高.本研究成果可为UHPSSC的设计和工程应用提供一定的参考.

聚丙烯纤维增强陶粒混凝土基本力学性能试验研究

为改善陶粒混凝土的强度和脆性,本研究将聚丙烯纤维加入陶粒混凝土,共制备了180个聚丙烯纤维增强陶粒混凝土试件,并进行了立方体抗压试验、劈裂抗拉试验、轴心抗压试验和弹性模量试验。结果表明,聚丙烯纤维能有效提升陶粒混凝土的劈裂抗拉强度和拉压比,对抗压强度和弹性模量的影响相对较小。基于试验结果,本研究提出了聚丙烯纤维增强陶粒混凝土的劈裂抗拉强度与立方体抗压强度、轴心抗压强度与立方体抗压强度的换算关系模型以及弹性模量的数值模型。

钢板-纤维增强混凝土连梁抗震性能研究

为提升小跨高比钢筋混凝土连梁的抗震性能,提出一种新方案,即钢板-纤维增强混凝土连梁,通过对内置钢板-混凝土连梁和钢板-纤维增强混凝土连梁试件进行低周反复加载试验,研究连梁的破坏过程及滞回性能.结果表明:钢板-混凝土连梁在加载过程中,主剪切裂缝发展明显,最终发生弯曲剪切型破坏,而钢板-纤维增强混凝土在加载过程中,相比较于弯曲裂缝,剪切裂缝发展缓慢,加载到中后期,剪切裂缝基本停止发展,表现出较好的变形能力,直至试件破坏钢板-纤维增强混凝土连梁试件整体保持形态完整,最终发生以弯曲控制为主的破坏.纤维的加入能够有效地限制混凝土裂缝宽度,保持试件的完整性,并能在一定程度上改善连梁的破坏模式.在此基础上,通过有限元软件ABAQUS对钢板-纤维增强混凝土连梁进行参数分析,对钢板-纤维增强混凝土连梁的抗震性能进行研究,探究跨高比、钢板配板率、纤维增强混凝土抗压强度、纵筋配筋率和箍筋配筋率等因素对其性能的影响,为其实际应用提供理论支持.

钢纤维增强超高性能混凝土抗压强度尺寸效应研究

考察了3种配合比的钢纤维增强超高性能混凝土/超高性能混凝土(UHPSFRC/UHPC)抗压强度的尺寸效应,分析了试件尺寸、试件形状、养护制度、龄期等因素对抗压强度的影响,探讨了以小尺寸试件替代标准试件测试UHPSFRC/UHPC抗压强度的可行性。研究结果表明:不同尺寸和形状试件的抗压强度存在线性相关性,且强度修正系数宜根据强度等级予以分段考虑;圆柱体试件的抗压强度普遍低于立方体试件;掺与不掺钢纤维对抗压强度尺寸效应影响较大。

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。

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。

钢纤维对超高性能混凝土力学性能影响研究综述

超高性能纤维增强混凝土(UHPFRC)凭借其出色的力学性能被应用在高层建筑、大跨度桥梁、海底隧道等混凝土结构工程。其中,钢纤维类型、钢纤维添加量以及钢纤维长度等参数会改变UHPFRC的力学性能。但对于这些参数如何选取,目前还没有统一的认识,为此,对现有研究中关于钢纤维类型、纤维添加量及纤维长度对超高性能纤维增强混凝土力学性能的影响进行了总结、分析。结果表明:①波纹状及钩状钢纤维相比于直型纤维对UHPFRC的抗拉性能、抗弯性能均有较大的提升,但钢纤维形状对抗压力学性能没有明显的影响;②与钢纤维类型相似,钢纤维长度的增加有助于提升UHPFRC的抗拉性能、抗弯性能,但同样对抗压性能影响不明显;③钢纤维用量对UHPFRC的抗压性能、劈裂抗拉性能、抗弯强度学性能以及断裂性能均具有明显的提升作用。研究成果为理解钢纤维参数对UHPFRC力学性能的影响提供了帮助,同时也为UHPFRC的配置提供一定的参考。

超高分子量聚乙烯纤维混凝土的抗多次冲击性能

为增强混凝土棚洞的抗落石冲击能力,将超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE纤维)引入混凝土中.设计5种纤维掺量的混凝土,系统开展抗压、抗折、抗多次冲击的实验研究,分析纤维掺量对混凝土基本力学性能的影响.开展纤维混凝土棚洞大尺度抗落石冲击实验,分析UHMWPE纤维对棚洞的缓冲性能.结果表明:UHMWPE纤维能提高混凝土的抗折强度,显著增强混凝土的抗多次冲击性能;当纤维掺量为1.2 kg·m-3时,混凝土抵抗落石多次冲击的性能最优,承受抗冲击次数比素混凝土多12次,并且UHMWPE纤维能提高棚洞抗冲击性能.

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。

超高海拔高性能纤维混凝土在风电基础工程中的应用研究

随着对清洁、可再生能源的需求增加,风能作为一种重要的能源形式受到广泛关注。然而,在风电基础工程中,常规混凝土在高海拔环境下面临着挑战,为了解决这些问题,该文研究高性能纤维混凝土在风电基础工程中的应用。通过数值模拟分析,研究高性能纤维混凝土风电基础的力学性能和变形特性。研究结果表明,随着集中荷载的增加,风电基础的承载能力逐渐增强,但其所受到的最应力的增长幅度逐渐减小;同时,最大应力出现在圆形承台的正下方,并且随着集中荷载的增加,最大应力所在区域的范围也逐渐扩大。随着所施加的集中荷载逐渐增大,风电基础的横向位移和竖向位移均逐渐增大。等待风电基础达到相应的强度等级后,对其现场混凝土强度、地基承载能力等进行现场检测,检测结果均满足工程规范需求。

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。

水利工程纤维增强混凝土衬砌管片的力学性能研究

为研究添加纤维对混凝土隧道管片的力学性能影响。文章通过制备掺纤维混凝土管片,对比各组管片的力学性能,利用混凝土截面设计法对试验管片的承载力进行了计算。结果表明:管片中添加合成纤维与钢纤维可提高隧道衬砌管片抗裂能力。各管片的计算结果与实际试验结果(开裂弯矩、屈服弯矩和极限弯矩)的差异均小于10%。研究结果可靠,可为隧道衬砌施工提供参考。

聚丙烯纤维增强混凝土的力学性能研究

为了更好地提升混凝土的力学性能,以不同体积分数(0、0.25%、0.5%、0.75%、1%、1.25%)下的聚丙烯纤维增强混凝土为试验材料,通过立方体抗压强度试验、劈裂抗拉强度试验和弯拉强度试验,探究纤维混凝土试块的强度变化规律。试验结果表明,混凝土的抗压、抗拉和弯拉强度随着纤维体积分数的不断增加,均表现出先升高后降低的趋势,纤维体积分数在0.75%时对混凝土力学性能的提升最明显。

超高性能钢纤维增强混凝土腐蚀损伤的CT观察

【目的】为探究混凝土因钢纤维腐蚀引发的损伤行为,采用X射线计算机断层扫描技术对UHPSFRC试样的通电加速腐蚀过程进行无损测试。【方法】通过高分辨率的三维重建,对试样腐蚀损伤过程及分布特征进行可视化表征与定量分析。【结果】结果表明:钢纤维腐蚀造成UHPSFRC混凝土保护层发生由外到内的腐蚀损伤。随着通电时间的增加,钢纤维腐蚀速率加快,初始损伤区域的损伤程度加重。【结论】研究认为,X-CT可以作为研究钢纤维腐蚀及腐蚀诱导混凝土保护层损伤的有力工具,且具有较高的适用度与准确性。

浇注方式对超高性能纤维增强混凝土中纤维取向及分布的影响

通过改变新拌浆体的浇筑方式(单侧浇筑和混乱浇筑)以及流动距离(400 mm,600 mm,800 mm以及1000 mm),研究超高性能纤维增强混凝土(UHPFRC)中纤维取向与分布。结果表明:采用从模具单侧浇注的方式以及增长流动距离都可改善纤维的取向与分布。此外,新拌UHPFRC中纤维的流动过程可分为三个区域:混乱期,稳定期和再混乱期。

超高性能钢纤维增强混凝土力学性能的实验研究

制备出钢纤维体积掺量分别为0%、1%、2%、3%的超高性能钢纤维增强混凝土(UHPSFRC),通过立方体抗压实验、小梁四点弯曲实验,研究钢纤维体积掺量对UHPSFRC抗压、抗弯曲性能的影响。实验结果表明,钢纤维对UHPSFRC有明显的增强、增韧和阻裂作用。抗压强度随着钢纤维体积含量的提高而显著提高,最高可达130MPa。抗弯曲性能在钢纤维体积含量为2%时达到最佳。

玻璃纤维增强复合材料筋与超高性能混凝土之间粘结-滑移本构模型

为研究玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋与超高性能混凝土(UHPC)之间的粘结性能,故基于相关文献中153个拉拔试验和42个梁式试验的数据,系统分析了FRP筋直径、相对粘结长度、相对保护层厚度、超高性能混凝土抗压强度、FRP筋表面形态和试验方法对玻璃纤维增强复合材料筋粘结强度的影响规律,通过回归分析和区间预测提出了超高性能混凝土中玻璃纤维增强复合材料筋与粘结强度和锚固长度的计算公式。对比分析了已有FRP筋与普通混凝土之间的粘结-滑移本构模型,基于CMR模型提出了绕肋玻璃纤维增强复合材料筋与超高性能混凝土之间粘结-滑移本构模型的计算公式。上述公式计算结果与试验结果均吻合良好,并可为工程设计及后续研究提供依据。

超高性能纤维增强混凝土中纤维作用综述

对纤维在超高性能纤维增强混凝土中的作用进行研究.结果表明:钢纤维、无机纤维主要提高强度,有机纤维主要提高韧性;异形纤维对提高力学性能效果较好且对流动性影响较圆直形大;随着纤维掺量、长径比的增加,流动性递减力学性能随之提高有个转折点;长短纤维、不同材性纤维混杂可能取得正效应;材料性能随着混杂比率在三种混杂效应下有不同变化规律.