三维编织钢纤维增强渍浆混凝土的受压力学性能

三维编织钢纤维增强渍浆混凝土(3-D braided steel fiber reinforced concrete,3-D-BSFC)是用新工艺研制出的一种纤维三维定向增强混凝土。本文设计优选了3-D-BSFC材料的原材料与配合比,成功制备出不同纤维不同体积含量的3-D-BSFC试件,研究了其受压力学特性及钢纤维体积率和纤维类型的影响规律。结果表明,三维编织钢纤维能显著提高基体混凝土的强度及韧性,分别提高3倍和2倍以上,同时改善了其变形能力;BSFC的破坏表现出明显的延性破坏特征,最大纵向压缩量可达20%左右。

三维编织钢纤维增强渍浆混凝土准静态力学性能

为了优化钢纤维混凝土的各项力学性能,设计优选了大流动性细粒混凝土与长度为70mm、长细比达93.3的长钢纤维,采用三维钢纤维编织技术与渍浆纤维混凝土施工工艺,成功制备出钢纤维体积率Vf为5%和10%的三维编织钢纤维增强渍浆混凝土试件(3D-BSFC).采用微机控制电液伺服万能试验机对基体强度为C50的试件进行了准静态3种低应变率(10-6/s,10-4/s及10-2/s)下的单轴压缩试验,测出了应力-应变全曲线、强度、压缩韧性以及弹性模量,研究了其受压力学特性及钢纤维掺量和应变率对基本力学性能的影响规律.结果表明,高掺量三维正交钢纤维对基体混凝土的强度提高最高达3倍以上,同时改善其变形能力,使韧性增强最高达3.87倍;在较低应变率状态下,强度和弹性模量随着应变率的增大而增大,但增长幅度不大.

不锈钢带箍增强玻璃纤维编织缠绕管约束混凝土短柱轴压性能研究

设计制作不锈钢带箍增强玻璃纤维编织缠绕管(PSSH-BWFRP)约束混凝土柱,分析了不锈钢带箍间距和预应力水平对PSSH-BWFRP约束混凝土柱的承载力、峰值位移和延性的影响规律。结果表明:PSSH-BWFRP约束混凝土短柱试件都是因不锈钢带箍之间的玻璃纤维局部断裂,随后碎裂压溃的混凝土从断裂处涌出而破坏;不锈钢带箍间距对承载力和延性影响较大,承载力和延性随着不锈钢带箍间距减小而增大,而预应力水平对承载力和延性影响很小;不锈钢带箍间距和预应力水平对峰值位移影响均很小;过高的预应力水平对承载力、峰值位移和延性反而不利,建议预应力水平控制在0.35为宜。

三维编织钢纤维增强混凝土的冲击压缩性能

采用三维钢纤维编织技术与渍浆纤维混凝土成型工艺,成功制备出钢纤维体积率(φf)为5%(SC05)和10%(SC10)的三维编织钢纤维增强混凝土(3-D braid steel fiber reinforced concrete,3D-BSFC),采用直径为75mm的分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)装置研究了混凝土基体材料(SC0)及其相应的3D-BSFC试样在3种应变率下的冲击压缩力学性能。结果表明:在应变率约120s–1下,基体抗压强度为C50,试样SC0、试样SC05和试样SC10的冲击压缩强度分别是其静态强度的2.99倍、1.73倍和1.12倍,峰值应变达到0.0043,0.0079和0.0088,冲击弹性模量分别是其静态弹性模量的1.43倍、1.35倍和1.38倍,冲击压缩韧性指数分别达到1.22、3.12和8.21,与基准试样SC0相比,在应变率分别约为120s–1和130s–1时,试样SC05的冲击压缩强度分别提高了29%和21%,试样SC10分别提高了50%和45%。当应变率提高到130s–1时,试样SC0、试样SC05和试样SC10的峰值应变分别降低到0.0042,0.0060和0.0058,冲击压缩韧性指数分别提高到1.38,3.69和9.10。因此,3D-BSFC是应变率敏感材料,随着应变率的提高,材料的强度、弹性模量和韧性均有明显提高,峰值应变有所降低,而且φf越高,钢纤维的动态增强和增韧效果越明显。