Flexural behavior of hybrid fiber reinforced high performance concrete deep beam

In order to reveal the flexural behavior of hybrid fiber reinforced high-performance concrete deep beam, 16 high-performance concrete deep beams of different fiber volume content have been tested according to the state standards and testing methods. The effects of hybrid fiber on the yield moment and bending bearing capacity of the cross-section have been analyzed, the calculation method for the bending capacity＇ is discussed and the propositional formula are provided as well. Results shoxv that the flexural properties increased obviously when add ≤1.0% of volume content steel fibers and ≤0.11% of volume content polypropylene fibers in to deep beam. The results are useful to the further amendments of fiber reinforced concrete structure technical regulation （CECS 38：2004）.

钢-聚丙烯混杂纤维混凝土研究进展

由于钢-聚丙烯混杂纤维混凝土(SPFRC)更加优异的力学性能和更加合理的经济效果,使得它在桥梁、路面、机场跑道、大型隧道衬砌、大跨度结构等重大工程中拥有广阔的应用前景。目前对于SPFRC的研究主要集中在纤维的混杂效应、力学性能、抗爆裂性能以及耐久性方面。对于SPFRC的力学性能,国内外学者开展了大量的试验研究,基本得到共识:钢纤维与聚丙烯纤维混杂能提高混凝土的抗压、抗折与劈裂强度,并显著提高混凝土的抗裂性能和韧性。近年来对SPFRC力学性能的研究已由材料性能向构件性能研究发展,逐渐开展了SPFRC梁式构件和柱式构件的静力学与抗震性能试验研究,已有的结果显示钢与聚丙烯纤维混杂能大幅提高混凝土柱的抗震性能,以及混凝土梁的抗剪性能。另有研究表明钢-聚丙烯纤维混杂掺入能有效提高高温作用下混凝土的抗爆裂性能。关于SPFRC的耐久性方面主要涉及它的抗冻性能和抗渗性能,开展了一些单因素作用下SPFRC的耐久性研究,对于多因素复杂环境作用下SPFRC的耐久性研究鲜有涉及。

钢-聚丙烯混杂纤维掺量对混凝土强度影响的试验研究

通过正交试验,研究钢纤维掺量、聚丙烯纤维掺量、砂率、粉煤灰掺量等4种因素对混杂纤维混凝土强度的影响规律,并探寻混杂纤维混凝土的最优配合比。结果表明:掺加钢纤维能明显提高混凝土抗压强度、劈拉强度和抗折强度。随着钢纤维掺量增加,混凝土3种强度均呈增长趋势,尤其劈拉强度和抗折强度增长显著。聚丙烯纤维对混凝土强度无显著影响,但能改善混凝土的脆性。随着砂率增加,混凝土的强度先增后降,本次试验砂率40%时,混凝土强度最大。由于时间原因,粉煤灰的影响仍需后续试验研究。采用综合平衡法甄选,当钢纤维掺量1.5%,聚丙烯纤维掺量0.05%,砂率40%,混凝土强度性能最优。

钢-聚丙烯混杂纤维再生混凝土力学性能试验研究

为了研究钢-聚丙烯混杂纤维对再生混凝土基本力学性能的影响,设计制作了10组混杂纤维再生混凝土试件和1组普通再生混凝土试件,并对其进行立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度试验。试验中考虑的因素有钢-聚丙烯纤维混掺掺量、钢纤维和聚丙烯纤维长径比以及钢纤维类型,分析了各因素对再生混凝土基本力学性能的影响。结果表明:当钢纤维掺量为117 kg/m^3,聚丙烯纤维掺量为0.6 kg/m^3时,混杂纤维再生混凝土表现出较好的增强效果,其中立方体抗压、劈裂抗拉及抗折强度较普通再生混凝土分别提高了17.68%、57.88%、28.32%;随着钢纤维长径比的增加混杂纤维再生混凝土各强度均得到显著提高,最高提高了10.51%,而聚丙烯纤维长径比对混杂纤维再生混凝土各强度的影响效果不明显。端勾型钢纤维混杂纤维再生混凝土各强度均高于波纹型。此外,掺入混杂纤维后,再生混凝土由脆性破坏转变为一定的塑性破坏。

钢-聚丙烯混杂纤维锂渣混凝土早期抗裂性能试验研究

对4组不同锂渣掺量的C50混凝土进行早期抗裂性能试验和立方体抗压试验,得出锂渣掺量为20%时,单位面积上的总开裂面积最小,早期抗裂性能和28 d抗压强度均优于其他试验组。在此基础上,单掺钢纤维、聚丙烯纤维以及二者复掺进行早期抗裂试验。结果表明:在锂渣掺量20%情况下,混凝土的早期抗裂性能排序为:两者混掺>单掺聚丙烯纤维>单掺钢纤维>不掺纤维。其中,聚丙烯纤维掺量为1.8 kg/m^3的混杂纤维试件24 h内均未出现裂缝。

钢纤维-聚丙烯纤维混杂混凝土耐高温性能研究

通过对C35和C70两个强度等级的纤维增强混凝土试件高温试验,研究了不同温度后混凝土的质量损失、力学性能、表观及微观特征.结果表明:C70高强混凝土比C35混凝土耐高温性能要差,其在600℃左右时会发生爆裂,而聚丙烯-钢纤维可以有效改善混凝土的抗高温爆裂性,使C70混杂纤维增强混凝土直至800℃未出现爆裂;随所受温度的升高混凝土的强度损失率和质量损失率均增加,但C35的强度损失率高于C70混凝土.相同温度下,与掺加单一纤维相比混杂纤维的加入提高了混凝土高温后强度;有机纤维高温融化后所留下的气孔可以卸载部分膨胀压力,而无机纤维则在较高的温度下使混凝土保持完整性.

钢-聚丙烯混杂纤维混凝土静态压缩力学性能试验

进行3种混杂纤维混凝土(AS-CSHFRC、AS-PHFRC、CS-PHFRC)静态压缩试验,并同时设计素混凝土和单掺纤维混凝土作为对照试验。试验结果表明,混杂纤维的掺入在一定程度上提高了混凝土的静态抗压强度,且大多为正混杂效应;纤维类型和纤维掺量对HFRC力学性能产生较大的影响。钢纤维和聚丙烯纤维混杂作为最优纤维类型,当钢纤维掺量较低时,最优纤维类型是AS-PHFRC;当钢纤维掺量较高时,最优纤维类型是CS-PHFRC。对于AS-CSHFRC,若考虑经济因素,单掺1.5%ASF为最佳纤维掺量,若考虑工程强度,则1%ASF、1%CSF为最佳纤维掺量;对于AS-PHFRC和CS-PHFRC,最佳纤维掺量为0.2%PF、1.5%ASF、0.2%PF、1.5%CSF。

钢-聚丙烯混杂纤维混凝土与变形钢筋粘结破坏试验研究

为研究混杂纤维混凝土的力学特性,以纤维体积率和长径比为关键变量,采用单端中心拉拔试验方法,进行了钢-聚丙烯混杂纤维混凝土(SPHFRC)与带肋变形钢筋粘结破坏的试验研究,建立了粘结强度计算公式。试验结果表明:SPHFRC与变形钢筋之间的粘结强度与SPHFRC的强度正相关。相比于单掺钢纤维混凝土、单掺聚丙烯纤维混凝土和普通混凝土,SPHFRC的极限粘结强度相应提高9.2%、20.8%和26.2%;混杂纤维不仅提高了钢筋周围混凝土的抗拉强度,同时提供了侧向约束,在钢筋混凝土粘结破坏的全过程路径中均发挥着有利作用。本文提出的SPHFRC与变形钢筋粘结强度计算公式明确清晰,适用性良好,为促进混杂纤维钢筋混凝土的应用提供有益的探索。具有互补性的混杂纤维,在正混杂效应下,可有效提高混凝土的综合力学性能。本研究可为相应技术规程提供理论支持与试验依据。

钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土与钢筋黏结锚固性能试验研究

为了研究钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土与变形钢筋的黏结锚固性能,克服陶粒混凝土韧性差及其与钢筋黏结性能不佳的缺陷,对16组不同混杂比的钢纤维、聚丙烯纤维陶粒混凝土试件进行中心拉拔试验,得到混杂纤维掺量对陶粒混凝土与钢筋黏结破坏形态、黏结强度以及黏结滑移曲线的影响规律。采用能量法量化评价混杂纤维对黏结滑移的影响,利用试验数据计算得到钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土与钢筋的临界锚固长度。结果表明:钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土拉拔试件的破环形态为拔出破坏,延性较好;黏结滑移曲线具有完整的上升段和下降段,钢纤维和聚丙烯纤维混掺对黏结强度可产生正混杂效应,钢纤维对黏结性能的改善起主导作用,聚丙烯纤维次之;混杂纤维能大幅提升黏结滑移曲线的上升段及下降段能量吸收值,明显改善黏结韧性和变形能力;混杂纤维陶粒混凝土的临界锚固长度较未掺纤维时可减小23%;掺入钢-聚丙烯混杂纤维能显著改善陶粒混凝土与变形钢筋的锚固黏结性能,提高黏结延性,减小陶粒混凝土与变形钢筋的的锚固长度。

混杂钢-聚丙烯纤维混凝土的试验研究与强度计算

为探究混杂钢-聚丙烯纤维混凝土力学性能,基于复合材料强度理论,在试验研究的基础上,对混凝土强度对比试验结果进行数值分析,并根据试验结果规律,给出了混杂钢-聚丙烯纤维混凝土立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和轴心抗拉强度的计算式,以及各强度间的关系。通过数理统计方法分析研究了混杂纤维混凝土中纤维体积率、长径比对强度的影响,确定了计算模式中的待定参数。从强度计算式中不同纤维对应的影响系数可以看出,对混杂钢-聚丙烯纤维混凝土的强度起决定作用的是钢纤维的体积率和长径比;混杂钢-聚丙烯纤维混凝土的强度计算式与关系式拟合效果良好,可为同行业研究者们和工程应用提供参考。

超细钢-聚丙烯混杂纤维混凝土力学性能研究

为研究超细钢-聚丙烯纤维对混凝土力学性能的影响,进行了9组超细钢-聚丙烯混杂纤维混凝土试件的立方体抗压强度和劈裂强度试验,分析了超细钢纤维、聚丙烯纤维体积掺量对混凝土力学性能的影响。结果表明:混杂纤维的掺入使混凝土的立方体抗压强度、劈裂强度及拉压比均有提高,混杂纤维混凝土破坏产生明显延性特征;超细钢纤维体积掺量对混凝土力学性能的影响最大,混凝土强度及拉压比随超细钢纤维掺量增加而增大;聚丙烯纤维体积掺量增加对混凝土力学性能的影响并非线性提高,混掺0.1%聚丙烯纤维和1.5%超细钢纤维的混凝土获得最佳力学性能,抗压强度提高19.42%,劈裂抗拉强度提高56.78%,拉压比提高30.16%。

钢-聚丙烯混杂纤维高强混凝土抗渗性试验研究

分别将钢纤维、聚丙烯纤维按照0.25%、0.5%、0.75%的体积掺加率,以体积比1∶1、1∶2、2∶1混杂后掺入C60混凝土基体中共浇筑12组抗渗试件,通过对其进行试验研究,分析纤维掺量和混杂比对高强混凝土抗渗性能的影响。结果表明:纤维掺入降低了混凝土基体的抗渗性。单掺聚丙烯纤维对混凝土基体的抗渗性能影响较大,单掺钢纤维对混凝土基体的抗渗性能影响较小;混杂纤维系列对混凝土基体的抗渗性能降低幅度影响随着纤维体积掺加率的增加大致呈逐渐增大的趋势,且相同体积掺加率下,混杂纤维系列对混凝土基体的抗渗性影响大于单掺钢纤维系列但小于单掺聚丙烯系列。

钢-聚丙烯混杂纤维水泥基复合材料干燥收缩抗裂性能研究

按照钢纤维0、0.5%、1.0%的体积掺量和聚丙烯纤维0、0.05%、0.1%的体积掺量进行了砂浆平板收缩抗裂试验。研究表明,当体积掺量为钢纤维0.5%、聚丙烯纤维0.05%,限裂效能为三级;当体积掺量为钢纤维1.0%、聚丙烯纤维0.1%,限裂效能最优达到一级。综合分析表明,钢-聚丙烯混杂纤维在水泥基复合材料中能产生协同阻裂效应,在基体干燥收缩过程中有显著的综合阻裂效果。

钢-聚丙烯混杂纤维混凝土的抗盐冻性能

研究了盐冻循环作用对锂渣混凝土(LiC)和钢-聚丙烯混杂纤维锂渣混凝土(HFC)的质量损失、抗压强度、动弹性模量、基振频率以及溶液吸入量的影响。结果表明:随盐冻循环次数的增加,LiC和HFC均呈现质量损失率逐渐增大、抗压强度先增加后减小、动弹性模量前期稳定后期逐渐减小、溶液吸入量(Ws)先减小后增加的变化规律。将二者对比可以发现,钢-聚丙烯混杂纤维掺入混凝土可以减小盐冻作用对混凝土的内部损伤,显著提高混凝土的抗盐冻性能。

钢-聚丙烯混杂纤维混凝土受拉性能试验研究

为了探讨钢-聚丙烯混杂纤维对混凝土试件轴向拉伸力学性能的影响,以钢纤维体积掺量为1%、1.5%、2%,聚丙烯纤维体积掺量为0.1%、0.15%、0.2%,设计了9组钢纤维和聚丙烯纤维混杂试件,开展配筋钢-聚丙烯混杂纤维混凝土受拉性能试验。结果表明:钢-聚丙烯混杂纤维有利于提高混凝土抗拉强度,混杂纤维体积掺量是影响抗拉强度和峰值应变的重要因素,钢纤维体积掺量1.5%和聚丙烯纤维体积掺量0.15%混杂对混凝土受拉性能改善效果较好。

钢-聚丙烯混杂纤维混凝土剪力墙抗剪承载力计算

对2个钢-聚丙烯混杂纤维混凝土(SPFRC)剪力墙和1个普通混凝土剪力墙,开展低周往复水平加载试验,分析纤维掺量和轴压比对剪力墙滞回耗能、承载能力、刚度衰减、变形能力等性能的影响。结果表明:轴压比为0.1时,钢-聚丙烯混杂纤维的掺入能有效提高混凝土的变形能力,加载初期不掺纤维的试件刚度大于掺入纤维的试件;轴压比增至0.2时,大幅提升SPFRC剪力墙的水平极限承载力,受力过程中刚度下降较快。考虑两种纤维对混凝土增强、剪力墙的竖向和横向分布抗剪钢筋的贡献以及混凝土材料的开裂软化。依据修正的软化拉-压杆模型,建立SPFRC剪力墙水平受剪承载力的理论公式,并与规范的计算公式相比较。剪力墙抗剪承载力的试验值与本文计算模型计算值比值的平均差0.99,标准差0.0014,计算结果和试验结果吻合程度高。

钢-聚丙烯纤维粉末混凝土碳化试验研究

对钢纤维、聚丙烯纤维以及钢-聚丙烯混杂纤维粉末混凝土的碳化性能及抗压强度展开了试验研究。分析了不同体积掺加率纤维对粉末混凝土碳化深度的影响,同时,探讨了纤维改善混凝土碳化性能的机理。结果表明:纤维的加入,对粉末混凝土碳化性能有不同程度的改善,其改善作用的优劣次序依次为混杂纤维系列、聚丙烯纤维系列、钢纤维系列,而对抗压强度影响不大。纤维粉末混凝土的波速随纤维体积掺加率的增加而增大。碳化龄期相同时,碳化深度随波速呈较为显著的线性递减关系。依据线性回归的方法获得了以波速、碳化龄期为变量的碳化深度计算公式。纤维通过提高粉末混凝土的抗渗性与抗裂性而改善其碳化性能。

钢-聚丙烯混杂纤维混凝土碳化性能试验研究

通过开展混凝土的碳化性能试验,改变钢纤维和聚丙烯纤维的体积含量,在不同碳化龄期下对钢-聚丙烯混杂纤维混凝土的抗碳化性能进行了研究,分析并得出了钢-聚丙烯混杂纤维对混凝土抗碳化性能的增强机理,以及两种不同种类纤维的体积掺量、混凝土强度、碳化龄期和二氧化碳浓度对混凝土碳化深度的影响,提出了钢-聚丙烯混杂纤维混凝土的碳化深度计算公式。

钢-聚丙烯纤维高性能混凝土力学性能试验研究

进行了钢纤维与聚丙烯纤维掺量及其混杂对高性能混凝土抗压强度和劈拉强度的试验研究,探讨了不同混杂纤维组合对高性能混凝土基体力学性能的影响规律。结果表明,钢-聚丙烯纤维混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度及其纤维增强系数与钢纤维和聚丙烯纤维掺量及混杂比密切相关。钢纤维掺量较低时,抗压强度随聚丙烯纤维掺量增加先减小后增加;钢纤维掺量较大时,抗压强度随聚丙烯纤维掺量的增加一直增大;当钢纤维掺量一定时,劈裂抗拉强度随聚丙烯纤维掺量的增加先增大后减小。当钢纤维和聚丙烯纤维掺量分别为3%、0.3%时,混杂效应系数最大。

钢-聚丙烯混杂纤维混凝土等幅受压疲劳变形

对钢-聚丙烯混杂纤维混凝土(HFRC)开展单轴等幅循环受压疲劳变形试验,以探究应力水平对HFRC疲劳破坏形态、疲劳应力-应变曲线、疲劳耗能能力以及极限疲劳变形的影响规律.结果表明:HFRC的疲劳破坏形态为剪切破坏,具有延性破坏特征;HFRC的疲劳累积耗能和极限疲劳变形随着应力水平的降低而增加;建立了考虑存活率的HFRC应力水平-极限疲劳变形方程,能够定量描述HFRC在任意疲劳荷载作用下的极限变形.