SFCC现场导热系数与温度场实测及预测方法研究

为确定钢纤维页岩陶粒混凝土(SFCC)现场实际的导热系数,与桥面板施工同步制作了不同钢纤维体积分数的SFCC试件,采用热板法进行测定,校核并扩展了导热系数预测公式,并且对高温沥青摊铺时SFCC桥面板的温度场进行了实测和数值模拟.结果表明:环境湿度为67%时,SFCC的实测导热系数为0.915~1.409 W/(m·K),增加钢纤维体积分数可提高SFCC导热系数;考虑湿度和钢纤维影响后的扩展Maxwell公式预测值与实测值吻合良好;高温沥青摊铺时桥面板SFCC混凝土内的温度梯度可达20.5℃,超过规范日温差,采用数值模拟可有效计算桥面板温度场.

钢纤维掺量对陶粒混凝土梁长期变形的影响规律

为探究钢纤维掺量对陶粒混凝土梁徐变的影响规律,通过长期变形观测试验、理论推导式和有限元建模的方法对不同钢纤维掺量的陶粒混凝土梁的徐变性能开展研究。首先,对4种钢纤维掺量的陶粒混凝土梁开展了连续180 d的徐变挠度观测,获得徐变挠度-加载时间关系曲线、钢纤维掺量对徐变挠度的影响规律曲线;随后,参照ACI209徐变系数计算式和ACI435徐变计算式建立了隐含钢纤维掺量的陶粒混凝土梁徐变计算式;最后,按试验梁参数建立了有限元模型。研究结果表明:陶粒混凝土试件梁加载前期徐变增长较快,随着时间推移徐变增长速率逐渐变缓,加载至120 d后趋于稳定;钢纤维掺量对陶粒混凝土梁徐变影响明显,钢纤维掺量低于0.5%,掺加钢纤维对陶粒混凝土梁的徐变值影响小;钢纤维掺量在0.5%~1.0%时,增加钢纤维掺量能有效地较大幅度降低长期荷载作用下的徐变值;但当钢纤维掺量超过1.0%后降低的效果有所减弱;陶粒混凝土梁徐变计算式计算结果与试验实测值吻合较好,能够很好地反映出陶粒混凝土梁的徐变变化规律;有限元模拟进一步验证了钢纤维掺量对陶粒混凝土梁徐变的影响规律和徐变计算式。

双掺陶粒轻质高强混凝土的力学及耐久性能试验研究

通过在混凝土中掺入黏土陶粒和页岩陶粒,使其具备较高强度的同时具有较低的干表观密度和较好的耐久性能,旨在探索制备28 d干表观密度不大于1950 kg/m3、28 d强度不小于50 MPa的轻质高强混凝土(Lightweight High-Strength Concrete,缩写:LWHSC)的方法。同时研究了黏土陶粒和页岩陶粒双掺对轻质高强混凝土抗压强度、干表观密度和耐久性的影响。结果表明,所制备的LWHSC的抗压强度试件破坏形态无异于普通混凝土,但使用黏土陶粒部分替代页岩陶粒可有效降低LWHSC干表观密度;适当增加胶凝材料用量并辅以优化陶粒的双掺比例,对除抗冻性以外的其它耐久性能具有一定的改善作用。研究成果可为认识、优化和开发页岩陶粒和黏土陶粒双掺LWHSC及其在工程中的应用提供参考。

不同钢纤维掺量全轻混凝土梁落锤冲击试验研究

由于全轻混凝土结构抗剪承载力较低,因此有必要探究钢纤维的加入对全轻混凝土梁动力性能的影响。设计钢纤维体积掺量为0%、1%、2%共3根适筋梁,对其跨中区域进行落锤冲击试验,并利用LS-dyna有限元软件进行数值模拟,对比分析各试件破坏形态、冲击力时程曲线、跨中位移时程曲线。试验结果表明:在相同冲击荷载作用下随着钢纤维体积掺量的增加抑制裂缝产生和发展的现象越显著,并且裂缝相对更加集中于梁跨中区域,支座处裂缝相对减少。钢纤维的加入不影响试件冲击力最大值,但随着钢纤维体积掺量的增加,各试件冲击力第二峰值与最大值之比增加14%和26%,跨中位移最大值与残余位移分别降低3、8mm与3、7mm。经研究得出钢纤维的加入显著提高全轻混凝土梁抗冲击性能。

单掺和双掺不同长径比钢纤维对全轻混凝土力学性能的影响

为研究单掺和双掺不同长径比钢纤维对免烧结粉煤灰陶粒全轻混凝土力学性能影响,选用体积掺量为1%的剪切钢纤维作为增强材料,以钢纤维长径比(18.75,25和31.25)和掺入方式(单掺、双掺)为试验参数,对LC30全轻混凝土进行立方体抗压强度、轴心抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和弹性模量试验。试验结果表明:钢纤维能明显改善全轻混凝土的力学性能;不同的长径比和掺入方式对全轻混凝土的抗折度和劈裂抗拉强度影响较大,对立方体抗压强度和轴心抗压强度影响较小,对弹性模量几乎没有影响。

HRB500钢筋轻骨料混凝土柱轴压承载力试验研究及可靠度分析

为了研究高强钢筋页岩陶粒混凝土轴压柱的承载力,制作了8根试件,研究了配筋率、配箍率、混凝土强度等对其承载力和破坏形态的影响。此外,得到了相关文献的有关统计参数,采用JC法,并利用Matlab软件编程迭代求解高强钢筋页岩陶粒混凝土轴压柱的可靠度指标。结果表明:在其他设计参数相同前提下,轴压柱的可靠度指标随着配筋率、配箍率、稳定系数以及截面面积的增大而增大,随着荷载效应比的增大而降低;JGJ/T 12—2019《轻骨料混凝土应用技术标准》中的轴心受压承载力计算公式可以满足GB 50068—2018《建筑结构可靠性设计统一标准》中的可靠指标要求。

钢纤维轻骨料混凝土早期抗裂性能的试验研究

为研究钢纤维轻骨料混凝土的早期抗裂性,文中采用带隔板的部分约束收缩环装置试验得到环形试件的环向拉应力及应变。试验表明,此装置可以加速混凝土试件的开裂,当试件未开裂时,可使用环向拉应力与劈裂抗拉强度的比值比较钢纤维轻骨料混凝土的早期抗裂性能,比值越大,早期抗裂性能越差。

钢纤维增强树脂混凝土超精密磨床床身材料设计及综合性能优化分析

为了探索提高机床床身综合性能的新途径,采用钢纤维增强树脂混凝土材料代替铸铁床身,通过“HORSFIELD最密堆积理论”、“贝雷法”以及排水法等理论确定钢纤维树脂混凝土组分质量分数,以优化其综合性能,并测试复合材料强度和阻尼性能参数。以铸铁床身为比对原型,设计了同款的钢纤维树脂混凝土床身新结构,借助于有限元软件对两种材料的床身进行了静、动态特性及轻质性分析和计算,并进行对比。结果表明:与铸铁床身相比,钢纤维树脂混凝土床身质量降低17.78%,最大整体变形和最大等效应力分别降低23%和76.83%,前6阶固有频率均有提升,在X、Y、Z三个方向最大振动幅值分别降低85.96%、68.49%、50.30%。以响应面优化方法对钢纤维树脂混凝土床身进行优化设计,与原设计方案相比,在保证床身轻量化的同时,其静、动态特性均有不同程度改善。

玄武岩-钢纤维页岩陶粒混凝土力学性能实验研究

轻质混凝土因在保温隔热性能、抗震性能和抗渗性能方面的良好表现,在建筑施工中得到了广泛的应用。基于此,制备了页岩陶粒轻质混凝土试样,并添加了玄武岩纤维和钢纤维改善其力学性能,利用室内试验方法测试了16组不同纤维掺量混凝土的表观密度、单轴抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度,分析了页岩陶粒混凝土力学性能随纤维掺量的变化规律,给出了页岩陶粒混凝土力学性能最佳的混杂纤维掺量。研究结果表明:页岩陶粒混凝土的干表观密度随玄武岩纤维和钢纤维掺量的增大而增大,且玄武岩纤维小于钢纤维;当玄武岩和钢纤维总体积掺量在1.6%附近时,混杂纤维页岩陶粒混凝土显示出了比素混凝土更为良好的抗压强度、抗拉强度和抗折强度;由于相同条件下钢纤维对页岩陶粒混凝土力学性能的改善效果要略优于玄武岩纤维,因此在保持混杂纤维总体积掺量不变的前提下,建议钢纤维的体积掺量应略大于玄武岩纤维。

掺陶砂超高性能轻质混凝土的性能及其影响因素

本文研究了水胶比、胶砂比、粉煤灰掺量、硅灰掺量、钢纤维掺量和陶砂密度等级对掺陶砂超高性能轻质混凝土(UHPLC)工作性能、力学性能、表观密度和比强度的影响,确定了最佳配合比,制得了干表观密度为1 950 kg/m^(3)、流动度为233 mm(略高于超高性能混凝土)、28 d抗压/抗折强度不小于120/20 MPa的UHPLC。借助X射线衍射仪和扫描电子显微镜,探讨了UHPLC水化产物、微观形貌随时间的变化规律,并从微观结构角度分析了陶砂与基体、钢纤维与基体的界面过渡区特征,揭示了相同条件下UHPLC比强度随陶砂密度等级增大而增大的变化规律。经过标准化回归系数分析,发现钢纤维掺量对UHPLC强度、密度影响最大,贡献率均大于40%,而对UHPLC流动性影响最显著的因素是水胶比,贡献率为38.18%,胶砂比对流动性有较为明显的影响,贡献率为27.20%。

钢纤维轻骨料混凝土梁的弯曲性能研究

为了给钢纤维轻骨料混凝土(SFRLC)梁的设计提供受弯性能基本参数,对4根强度等级为LC40的SFRLC梁进行了单调荷载作用下的弯曲试验,测试了梁的开裂荷载、跨中位移、极限承载力和裂缝开展延伸形态等基本性能。试验结果表明:钢纤维的掺入提高了混凝土梁的开裂荷载、承载力和延性,并使梁截面的平均应变更符合平截面假定;在普通混凝土正截面梁计算式的基础上,综合考虑以上影响因素,修正了SFRLC梁正截面计算式;并在试验数据拟合的基础上,确定了相关参数。通过对比受弯承载力发现:采用该公式计算出的梁正截面承载力稍小于实测值,偏于安全,可给SFRLC梁的设计提供参考。

层布式钢纤维无机聚合物轻骨料混凝土的弯拉性能研究

为对比分析掺入钢纤维前后无机聚合物轻骨料混凝土的弯拉性能,文中开展了不同钢纤维体积掺量对无机聚合物轻骨料混凝土弯拉强度及弯曲韧度指数的影响研究。结果表明:钢纤维体积掺量从0.5%、1.0%到1.5%,与无机聚合物轻骨料混凝土相比,层布式钢纤维混凝土弯拉强度分别提升了35.7%、45.2%及54.7%;层布式钢纤维混凝土弯拉韧性分别提升了15.9、20.5及27.8倍;无机聚合物轻骨料混凝土呈现为脆性破坏,层布式钢纤维无机聚合物轻骨料混凝土具有一定的韧性。

纤维增强陶粒混凝土力学及收缩性能研究

陶粒混凝土具有轻质多孔、保温隔热、环保以及吸音降噪等特点,是制作外墙的理想材料。针对陶粒混凝土体积不稳定和收缩变形过大等缺点,通过添加不同掺量的聚丙烯纤维和钢纤维,研究单掺纤维和混掺纤维对陶粒混凝土抗压强度、劈拉强度和收缩性能的影响。结果表明:单掺钢纤维可以提高陶粒混凝土的抗压强度、劈拉强度和收缩性能,收缩率最高降幅33.5%;单掺聚丙烯纤维会降低混凝土的抗压强度,但是能够提高其劈拉强度和降低收缩率,收缩率最高降幅44.2%;混掺钢纤维和聚丙烯纤维降低了陶粒混凝土的抗压强度,提高了陶粒混凝土的劈抗强度和抗收缩率,收缩率最高降幅为55.8%。

大掺量矿物掺合料纤维增强轻骨料混凝土的抗疲劳性能

为研究纤维增强轻骨料混凝土抗疲劳性能,开展了恒应力循环压缩试验,对疲劳应力-应变响应进行了研究。试验采用质量分数为20%的粉煤灰和50%的粒化高炉矿渣部分替代水泥,变量为单掺或混掺不同掺量的钢纤维和聚乙烯醇(PVA)纤维。结果表明:随着循环加载次数的增加,钢纤维混凝土的宏观裂纹数量比PVA纤维混凝土多,试件的破坏形态表现为轻骨料的破裂和纤维的渐进拔出(钢纤维)或断裂(PVA纤维);钢纤维混凝土的疲劳应变及残余应变均最大,而混杂纤维混凝土的最小;在同一应力水平下,混杂纤维混凝土的疲劳寿命最长,而钢纤维混凝土的最短;钢纤维混凝土的极限疲劳损伤高于PVA纤维混凝土和混杂纤维混凝土,且随最大应力水平的降低,该差异逐渐缩小。

受压区跨中加强塑钢纤维轻骨料混凝土梁受弯性能试验研究

考虑到塑钢纤维轻骨料混凝土梁受压区跨中的力学性能是梁整体受弯力学性能提高的关键因素,以跨中局部受压区使用钢纤维加强、螺旋箍筋和矩形箍筋加强3种加强方式为基本参数,完成了6根受压区加强塑钢纤维轻骨料混凝土梁受弯加载试验研究。讨论了加强方式、纵筋配筋率和加强区混凝土强度对塑钢纤维轻骨料混凝土加强梁受弯力学性能产生的影响。结果得出:塑钢纤维对轻骨料混凝土梁有增韧阻裂、延缓裂缝发展的作用,且经受压区跨中加强后的塑钢纤维轻骨料混凝土梁超筋破坏现象得到明显改善;受压区跨中使用螺旋箍筋加强试件的承载力和延性最好,受压区跨中使用钢纤维加强试件的混凝土极限压应变最大,受压区跨中使用矩形箍筋加强混凝土试件延性最差;增大纵筋配筋率,受压区跨中使用钢纤维加强试件的承载力有明显提高,但延性降低,增大加强区混凝土强度,受压区跨中使用钢纤维加强试件承载力有一定程度提高,而延性变化不大。

钢纤维长径比变化对全轻混凝土梁抗冲击性能影响

本文以无钢纤维为对照组,研究不同长径比钢纤维对全轻混凝土梁试件抗冲击性能的影响。采用落锤冲击试验装置对钢纤维全轻混凝土试件进行抗冲击试验,对试验现象和结果进行记录并分析。通过观测记录冲击荷载作用下全轻混凝土梁的裂缝分布、落锤冲击力及跨中位移等试验结果,对比分析表明:掺入纤维筋能有效提高全轻混凝土的抗冲击能力。增加长径比后,全轻混凝土变形能力得到显著提高,进一步增加了全轻混凝土的抗裂性能。

火灾后纤维轻骨料混凝土力学性能试验研究

为了研究纤维对火灾高温后轻骨料混凝土力学性能的影响,制作了15组分别掺入陶瓷纤维、镀铜钢纤维和陶瓷镀铜钢纤维的轻骨料混凝土标准立方体试块,按照国际标准ISO 834升温曲线进行火灾高温试验。分析了不同纤维种类和掺量对20、30、60 min明火高温后轻骨料混凝土的爆裂情况、质量损失率、抗压强度及抗压强度残余率的影响。试验结果表明:不同陶瓷纤维掺量的轻骨料混凝土均发生严重爆裂现象,镀铜钢纤维在改善轻骨料混凝土抗爆裂性能方面优于陶瓷纤维;受火30 min内,镀铜钢纤维掺量越大,轻骨料混凝土质量损失率越高,抗压强度下降越快;受火60 min后,相同镀铜钢纤维掺量轻骨料混凝土的质量损失率随着陶瓷纤维掺量的增加而降低,抗压强度和抗压强度残余率越高。

配筋方式对全轻钢纤维混凝土梁抗冲击性能影响

梁在遭受强冲击荷载时,对建筑物间接或直接造成损伤,对人民的生命和财产安全带来严峻挑战,因此研究梁的抗冲击性能具有重要的现实意义。本文通过落锤冲击试验,评估了冲击荷载下受压钢筋配置方式对掺钢纤维下的全轻混凝土梁的抗冲击力学性能影响,并对3根全轻混凝土梁在冲击荷载下的裂缝形态、破坏现象、冲击力时程和跨中位移时程展开分析。得到了以下结论:冲击荷载下梁均发生剪切破坏,裂缝在跨中局部区域集中产生;掺加钢纤维和增大受压区钢筋配置均能提高梁的抗冲击力学性能;钢纤维能减轻梁的内部损伤,使梁保留更多刚度;增大受压区钢筋配置能极大限制梁挠度变形,降低梁的跨中位移。本研究可为全轻混凝土梁的抗冲击性能研究提供参考。

钢纤维含量及种类对轻集料混凝土性能的影响研究

文中研究了不同掺量(0、3%、6%、9%、12%)铣削波浪形钢纤维、熔抽端钩型钢纤维对轻集料混凝土性能的影响。研究结果表明,掺入钢纤维后,轻集料混凝土抗压强度、抗折强度、弹性模量等性能均有不同程度提升,但过高的钢纤维掺量将导致其结构性能降低;制备的钢纤维轻集料混凝土抗折强度在8.0 MPa以上,28 d抗压强度在50 MPa以上,具有良好的应用效果。

全轻页岩陶粒混凝土的强度影响因素

因轻骨料混凝土的强度影响因素较多,且相关规程对配合比设计参数规定的范围又较宽,从而导致配合比设计困难.因此,为了确定最佳配合比设计参数对全轻页岩陶粒混凝土进行了一系列强度因素影响试验.结果表明,页岩陶粒混凝土强度主要取决于水泥砂浆强度、骨料自身强度和预湿时间.虽然混凝土强度与水胶比成反比,并与砂率的影响规律相同,但都有一个强度上限值;其次,轴心与立方体抗压强度接近,7 d与28 d抗压强度也较接近;第三,其弹性模量较普通混凝土低,而峰值应变与总应变则较普通混凝土大,因此,更适宜于抗震与抗爆炸冲击等结构.