绿色纤维局部增强装配整体式混凝土剪力墙数值模拟分析

为了提高装配整体式混凝土剪力墙的抗震性能,响应“绿色低碳”政策的号召,基于装配整体式混凝土剪力墙模型的数值模拟,对比试验数据,验证了数值模拟的合理性,研究了在低周反复荷载作用下,绿色纤维(从废旧轮胎中提取的回收钢纤维制备而成的绿色纤维)体积率对装配整体式混凝土剪力墙的承载能力、延性性能和耗能性能的影响,计算出各模型的位移延性系数和耗能系数。模拟结果表明,绿色纤维能够明显改善装配整体式混凝土剪力墙的抗震性能,绿色纤维的加入使模型的滞回曲线更加饱满,滞回环的面积更大。随着绿色纤维体积率的增大,模型的承载能力、延性性能和耗能性能也逐渐增大,当绿色纤维体积率达到1.5%时,模型的承载能力、延性性能和耗能性能提升最为明显。

HRB600钢筋钢纤维混凝土梁受弯承载力试验研究

将钢纤维掺入到HRB600高强钢筋混凝土梁中,可以有效改善HRB600高强钢筋混凝土梁的受弯力学性能。通过改变钢纤维体积率、钢纤维混凝土强度和纵筋配筋率,研究了7根HRB600钢筋混凝土梁的受弯性能,以及各试件的破坏形态、跨中挠度和纵筋应变随钢纤维体积率、钢纤维混凝土强度和纵筋配筋率的变化规律,探讨了受弯承载力的计算方法。结果表明:HRB600钢筋钢纤维混凝土梁的受弯力学性能与普通钢筋混凝土梁相似,截面应变分布符合平截面假定,受弯承载力随着钢纤维体积率、钢纤维混凝土强度以及配筋率的增加而增大,其中钢纤维掺量的提升幅度比钢纤维混凝土强度明显。普通钢筋钢纤维混凝土梁的正截面受弯承载力公式同样可用于HRB600高强钢筋钢纤维混凝土梁的受弯承载力计算,受弯承载力实测值与计算值吻合较好。

多因素影响下超高性能混凝土抗压强度计算

为探究不同水胶比和钢纤维体积分数对超高性能混凝土(UHPC)抗压强度的影响,选取3种水胶比(0.16、0.18、0.2)和4种钢纤维体积分数(0、1%、2%、3%)作为试验变量,对3种几何形态(立方体、棱柱体、圆柱体)的UHPC试样进行轴压试验。试验结果表明,UHPC抗压强度的增长与钢纤维体积分数增长成正比,与水胶比增长成反比,且变化趋势随变量的增长逐渐放缓。提出了不同尺寸及形态下UHPC试样抗压强度转换系数的建议值,建立了UHPC棱柱体和圆柱体的抗压强度计算式。

边缘配置高强纵筋的高强再生混凝土剪力墙抗震性能试验研究

为研究不同剪跨比、不同边缘构造形式对边缘配置高强纵筋的高强再生混凝土剪力墙抗震性能的影响规律,进行了3个C50再生混凝土剪力墙低周往复荷载试验,包括1个现浇高剪力墙、1个现浇中高剪力墙、1个装配式中高剪力墙。分析了各试件的破坏形态、滞回性能、承载力、延性、刚度退化、耗能能力。结果表明:边缘配置高强纵筋的高强再生混凝土剪力墙破坏形态均以弯曲破坏为主,各试件滞回曲线较饱满,耗能能力较好;中高剪力墙的承载力和刚度比高剪力墙明显提高,但延性系数降低;装配式再生混凝土中高剪力墙在达到峰值荷载之前整体性良好,但由于后浇结合面相对薄弱,试件破坏相对较早,承载力下降较快,延性稍差。基于试验结果,建立了边缘配置高强纵筋的高强再生混凝土中高及高剪力墙承载力计算公式,计算结果与试验结果吻合较好。

再生骨料和钢纤维掺量对钢纤维再生混凝土劈裂抗拉强度及抗折强度的影响研究

为促进再生混凝土材料的有效利用,设计试验分析钢纤维再生混凝土抗折强度、劈拉强度和钢纤维掺量、再生骨料掺量之间关系,构建回归方程明确抗折强度、劈拉强度之间的关系。试验结果表明:再生骨料掺量提升时会引起材料抗折强度和劈裂强度下降,其中掺入100%再生骨料时抗折强度降低12%~28%、劈拉强度降低9%~16%;钢纤维的掺入能够限制混凝土内部微小裂缝并强化材料整体性,掺入1%钢纤维时抗折强度提升16%~40%、劈拉强度提升13%~23%,钢纤维是导致钢纤维再生混凝土抗折强度、劈拉强度提升的关键因素。

再生粗细骨料混凝土受拉力学性能研究

我国城镇化迅速发展的过程中产生了大量建筑垃圾,其处理和有效利用是当前亟需解决的关键问题。为推广再生混凝土在建筑结构中有效利用,通过对国内外大量文献进行研究总结,对再生混凝土受拉强度性能开展了深入研究。首先,研究了不同再生粗骨料、再生细骨料取代率下再生混凝土抗拉强度变化规律;其次,研究了再生粗骨料、再生细骨料抗拉强度与抗压强度关系,建立了再生粗、细骨料混凝土抗拉强度预测模型,最后,研究总结了钢纤维掺量与长径比对再生粗骨料混凝土抗拉强度的影响。

混杂纤维层数对再生混凝土力学性能的影响研究

为改善再生混凝土的强度和韧性,采用质量分数为12%的粉煤灰代替部分水泥,并以占总质量百分比为28%的再生粗骨料代替部分天然粗骨料配制的再生混凝土作为基准组,以此进行不同层数混掺纤维的再生混凝土试验。研究结果表明:增加混杂纤维的撒布层数能够提升再生混凝土的抗压强度,但提升的程度有限;当混杂纤维层数为2层时,能够使混凝土的劈裂抗拉强度显著增加;随着混杂纤维层数的不断增加,再生混凝土的拉压比表现出先增大后减小的变化趋势,弹强比则先减小后增大趋势;再生混凝土力学指标均处于良好状态的最佳纤维撒布层数为4层。

钢纤维粉煤灰再生混凝土强度正交试验研究

利用正交试验方法对钢纤维粉煤灰再生混凝土(以下简称再生混凝土)的强度性能进行了试验,考察了粉煤灰取代率(质量分数)、钢纤维掺量(体积分数)和再生粗骨料取代率(质量分数)对再生混凝土28d立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的影响,并对试验结果进行了系统分析.结果表明:粉煤灰取代率对再生混凝土抗压与抗折强度的影响规律一致,但对其劈裂抗拉强度的影响规律却不相同;再生混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度均随钢纤维掺量的增加而增大,但钢纤维掺量对劈裂抗拉和抗折强度的影响显著,对抗压强度的影响较小;再生粗骨料取代率对抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的影响规律基本一致,强度总体上随再生粗骨料取代率的增大而增大.要使再生混凝土强度得到提高,需降低粉煤灰的取代率,增大钢纤维掺量和再生粗骨料取代率.当粉煤灰取代率在30%以内、钢纤维掺量在1.8%以内时,粉煤灰取代率对再生混凝土抗压强度的影响最大,其次是再生粗骨料取代率,最次是钢纤维掺量;钢纤维掺量对再生混凝土劈裂抗拉强度和抗折强度的影响最大,其次是粉煤灰取代率,最次是再生粗骨料取代率.

钢纤维高强混凝土配合比直接设计方法研究

提出等体积钢纤维替代粗骨料并将钢纤维质量计入砂率公式来直接进行钢纤维高强混凝土配合比设计的方法。通过试验研究碎石级配、钢纤维长度和体积率对新拌钢纤维混凝土的坍落度和硬化钢纤维混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、弯曲抗拉强度的影响规律,与现行纤维混凝土结构技术规程规定的相关强度计算公式进行对比分析。结果表明:采用最大粒径为20mm和25mm的连续级配碎石和长度为32～50mm的钢纤维,在钢纤维体积率不大于2.0%时,由直接设计方法可配制满足新拌钢纤维混凝土工作性能和硬化钢纤维混凝土基本力学性能要求的钢纤维高强混凝土,避免按现行规程规定根据钢纤维体积率对用水量和砂率的调整。研究成果为修订完善钢纤维混凝土配合比设计方法提供科研依据。

钢纤维对高强混凝土弯曲性能影响的试验研究

选用工程中常用的铣削型、切断弓型、剪切波纹型钢纤维,以不超过2.0%的体积分数掺入高强混凝土中,通过2种尺寸小梁试件的弯曲强度和韧性试验,研究了钢纤维类型及掺量对高强混凝土弯曲强度及变形性能的影响.结果表明:当3种类型钢纤维分别以2.0%的体积分数掺入高强混凝土中时,可使高强混凝土抗裂能力分别提高72%,41%和42%,弯曲极限强度分别提高90%,84%和57%.钢纤维对高强混凝土试件的尺寸效应系数影响显著,试验时应考虑试件尺寸对试验结果的影响.钢纤维高强混凝土弯曲韧度指数及承载力变化系数均随钢纤维体积分数的增大而增大,并大于理想弹塑性材料的相应值.不同类型钢纤维对高强混凝土弯曲强度及弯曲韧性的改善效果不同,可通过改进钢纤维的加工工艺、表面形状等来提高钢纤维对高强混凝土的增强增韧效果.

钢纤维再生混凝土抗压强度试验研究

以钢纤维体积率、钢纤维类型、再生粗骨料处理方式以及试件尺寸作为参数,通过与钢纤维天然混凝土对比,探讨钢纤维对再生混凝土抗压性能的影响.试验结果表明:钢纤维再生混凝土抗压强度略低于钢纤维天然混凝土,钢纤维的加入可以在一定程度上提高再生混凝土的抗压强度,钢纤维再生混凝土立方体抗压强度的尺寸效应系数与钢纤维天然混凝土差别不明显.根据对试验数据的统计分析,铣削型钢纤维(MF)对天然混凝土抗压强度的影响系数为0.25,对预湿水再生混凝土抗压强度的影响系数为0.35,钢纤维对再生混凝土的增强效果优于天然混凝土.

钢纤维增强超高强混凝土拉压比试验研究

在超高强混凝土(C100级)中掺入螺纹型钢纤维,通过立方体抗压强度与劈裂抗拉强度试验,研究钢纤维对超高强混凝土增强增韧效果和拉压比性能的影响.立方体试件尺寸为100mm×100mm×100mm,钢纤维掺量为0、0.50%、0.75%、1.00%、1.50%.试验结果表明,掺入钢纤维后,超高强混凝土立方体试件裂缝开展路径较多,裂而不散,坏而不碎,抗压韧性显著增强;抗压强度提高10.6%～15.5%,劈裂抗拉强度提高38.2%～91.9%;掺入钢纤维的超高强混凝土拉压比为0.060 5～0.084 6,拉压比提高24.08%～73.46%.提出了钢纤维超高强混凝土立方体抗压强度与劈裂抗拉强度预测模型,预测值与试验值误差分别在±1.79%、±17.84%范围内.掺入钢纤维可使超高强混凝土脆性大、韧性小的缺点得到显著改善.

超高性能混凝土的制备

采用超低水胶比和高强度水泥常温养护制备超高性能混凝土,以水胶比、钢纤维的体积掺量为变化参数分析了其对超高性能混凝土抗压强度、抗折强度及拉伸性能的影响。研究结果表明：在最大密实度的情况下,混凝土的抗压强度随水胶比的增大而降低。本文钢纤维体积掺量2%,水胶比在0.12~0.22范围内,28 d抗压强度随水胶比的增大先升高后降低,水胶比为0.18时,UHPC的抗压强度最大,达152.8 MPa;钢纤维体积掺量在1.7%~2.9%时,随掺量的增加,抗压强度、抗折强度均呈增大的趋势,在2.9%~3.5%时,抗压强度和抗折强度有下降的趋势,体积掺量为2.9%时,28 d抗压强度和抗折强度达到最大值,分别为153.5 MPa和37.1 MPa。综合经济性、施工性能、力学性能来看,2%为钢纤维最佳体积掺量。在最佳掺量下,拉伸应力达到峰值8.94 MPa时,拉伸应变达0.012%。

钢纤维混凝土力学性能试验研究

对钢纤维体积率(Vf)为O～3%、基体强度为C50的钢纤维混凝土(SFRC)进行立方抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、弯曲强度、弹性模量和泊松比的测试,试验结果表明:SFRC抗压强度随Vf的增加仅仅有着小幅度的增长,正向立方抗压强度略大于侧向立方抗压强度;轴心抗压强度与立方抗压强度之比值在0.75～0.77之间;钢纤维对SFRC的抗拉、抗弯性能起着明显的增强作用,正向、侧向劈裂抗拉强度比值随Vf的增加而增大;SFRC的弹性模量和泊松比均是不敏感的材料参数,前者随材料抗压强度的提高而缓慢增加,后者随Vf的加大而略有减小.

钢纤维混凝土复合层路面材料的力学性能

研究了钢纤维掺量为0～2.0%时对C40混凝土的力学性能的影响,并研究了最优配合比条件下不同组合尺寸的复合式混凝土的力学性能及经济性.结果表明:钢纤维混凝土的抗压强度随钢纤维掺量增加而增大,在钢纤维掺量为1.5%时,抗压强度提高27%,弯拉强度提高50%;钢纤维的掺入使混凝土的荷载位移关系由弹性变形破坏为主转变为弹塑性变形破坏形式,混凝土路面易脆性断裂的不良性能得到改善;钢纤维掺量为1.5%的钢纤维混凝土与普通混凝土按照1∶3的厚度比例组合成的两层式复合钢纤维混凝土具有良好的强度、抗变形性能和经济效益.

高强钢纤维混凝土冲击压缩特性试验研究

采用大尺寸SHPB装置 ,对钢纤维体积分数在 0～ 6 %的高强钢纤维混凝土进行冲击压缩试验 ,得到应变率约 10 0s-1下的应力 应变全曲线及方程 ,给出抗压强度与应变率的关系 ,讨论了钢纤维含量对冲击强度的影响。

钢纤维混凝土弯曲韧性试验研究

试验研究和工程实践表明,钢纤维混凝土具有良好弯曲韧性,《纤维混凝土结构技术规程》(CECS38∶2004)在隧洞支护与补砌、工业建筑地面设计中引入弯曲韧度指数和弯曲韧度比,这与以往基于ASTMC1018弯曲韧性指数不同。通过四点弯曲梁弯曲韧性试验,利用不同方法计算弯曲韧性指标,对钢纤维体积率和混凝土强度对钢纤维混凝土弯曲韧性的影响进行分析。

钢纤维长径比对C60混凝土抗裂性能的影响

为研究不同长径比对C60高强混凝土早期塑性开裂的影响,采用了四周约束平板法,完成了8个C60钢纤维混凝土试件,通过对裂缝的数量、面积和形态的统计观察,对其抗裂机理进行了探讨和分析。结果表明:钢纤维的掺入可有效减小C60混凝土早期塑性裂缝的面积、数量;长径比为50的钢纤维抑制效果最优;纤维长径比由25到75,其裂缝降低系数呈先增高后降低趋势,当长径比为50的钢纤维掺入时,钢纤维混凝土试件的阻裂效能等级为一级。研究结果可为钢纤维对高强混凝土抗裂性能影响的研究提供指导与借鉴。

砂率对剪切型钢纤维增强混凝土性能的影响

试验研究了用水量、水灰比、钢纤维长度和体积分数变化条件下砂率对薄板剪切型钢纤维增强混凝土的拌和物工作性及立方体抗压强度和劈裂抗拉强度的影响规律.结果表明:钢纤维在基体混凝土拌和物中的“棚架”效应导致了钢纤维混凝土拌和物的坍落度降低,在基体混凝土易于振动成型的情况下,这种效应迅速减弱而不明显影响钢纤维混凝土的振动成型.随着砂率的增大,钢纤维混凝土的拌和物坍落度及立方体抗压强度和劈裂抗拉强度呈现先增大后减小的规律.提出了薄板剪切型钢纤维增强混凝土的合理砂率取值与配合比设计的建议.

钢纤维混凝土配合比设计试验研究

钢纤维混凝土是近年来迅速发展并逐渐获得应用的新型复合材料,虽然现在已经普遍应用,但至今没有相应的配合比设计规范出现,结合有关混凝土配合比设计规范和钢纤维混凝土教程,以实例介绍了钢纤维混凝土最优配合比的确定。试验结果对钢纤维混凝土在工程中的应用具有一定的参考价值。