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装配式梁柱节点抗震性能研究

对自密实绿色高性能纤维增强水泥基复合材料(green high-performance fiber-reinforced cementitious composites,GHPFRCC)装配式梁柱节点抗震性能进行拟静力试验研究和数值模拟分析,采用OpenSees软件研究柱轴压比、柱GHPFRCC浇筑长度和柱纵筋配筋率对节点抗震性能的影响,采用ABAQUS软件对节点破坏形态进行分析。研究结果表明,柱轴压比对节点抗剪承载力的影响较小,对延性的影响显著,建议将柱轴压比控制在0.60以下;节点核心区和柱端浇筑GHPFRCC可显著提高节点延性和耗能能力;增加柱纵筋配筋率可提高节点承载力,并有效实现“强柱弱梁”的设计原则,防止柱先于梁破坏;数值模拟得到的节点破坏形态与试验结果基本一致;节点核心区配置附加钢筋时易在后浇区外侧梁上形成薄弱区,应注意采取增强措施。

GHPFRCC新型框架结构抗火性能数值模拟研究

绿色高性能纤维增强水泥基复合材料(Green High Performance Fiber Reinforced Cementitions Composites,GHPFRCC)是通过大掺量工业废料粉煤灰取代水泥,并加入聚乙烯醇纤维等材料制备而成一种复合材料,具有绿色环保、力学性能优异的特点。为了研究高温作用下GHPFRCC框架结构温度场分布和结构变形的特点,对三榀“田”字形GHPFRCC框架进行耐火试验,并通过ABAQUS软件对框架受火方式、核心区配箍率、核心区保护层是否浇筑GHPFRCC材料三种参数进行模拟分析。结果表明,GHPFRCC材料具有较大比热容以及较低热传递系数,在火灾下GHPFRCC材料浇筑区域内部温度比普通混凝土偏低明显,材料耐火性能良好;随着受火腔数的增加,框架的温度升高,轴向位移有所增加;低轴压比下核心区配箍率对GHPFRCC框架温度场分布和轴向变形影响较小;使用GHPFRCC浇筑核心区保护层能够提高结构的耐火性能。

新型GHPFRCC材料在高层建筑中的应用

随着经济的不断发展,人口的不断增长,城市化进程的显著提高,我国的一二线城市为了满足当地经济的发展需求,陆续建成了一批高层建筑和超高层建筑,如上海的金融环球中心,金茂大厦等。为了满足高层建筑的结构要求和方便施工,对于混凝土的强度、稳定性、耐久性方面提出了更高的要求,本文主要研究高性能纤维增强水泥基复合材料(Green High Performance Fiber Reinforced Cementitious Composites,GHPFRCC)在高层建筑中的应用。

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.

绿色高性能纤维增强水泥基复合材料正交试验设计及工作性能研究

绿色高性能纤维增强水泥基复合材料(Green High Performance Fiber Reinforced Cementitious Composites,GHPFRCC)是通过对ECC(Engineered Cementitious Composite,ECC)材料的配合比进行正交试验设计改良而获得的一种新型绿色建筑材料。介绍GHPFRCC的正交试验设计方法、制备流程、流动度、保水性能等。试验结果表明:正交试验设计方法在获得典型配合比的同时可显著减少试验次数,节约人力、物力;所选定的GHPFRCC制备流程能获得较好工作性能;水灰比对GHPFRCC流动度影响最大,且水灰比越大,流动度越小;水灰比和减水剂的掺量对GHPFRCC保水性影响较大,合理设置水灰比及减水剂掺量有利于改善GHPFRCC保水性。

绿色高性能纤维增强水泥基复合材料正交试验设计及工作性能研究

绿色高性能纤维增强水泥基复合材料(GHPFRCC)是通过对纤维增强环氧树脂胶混凝土复合材料(ECC)的配合比进行正交试验设计改良而获得的一种新型绿色建筑材料。文章详细讨论了GHPFRCC的正交和试验设计方案、制备工艺、流动性和保湿性能。试验结果表明,在获得混凝土配合比的同时,显著地降低了试验频率,节省了人力、物力;采用的GHPFRCC生产工艺性能适中;水灰比对GHPFRCC流动性的破坏较大,水灰比越大,流动性越小;混凝土的减水剂产品和混凝土水灰比的用量对GHPFRCC的水溶性危害较大。有效地设定混凝土水灰比和减水剂用量,有利于提高GHPFRCC的保水性能。

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。