BFRP筋回收轮胎钢纤维混凝土黏结性能分析

对玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)筋在回收轮胎钢纤维(RTSF)混凝土中的黏结性能进行了试验和分析研究.对不同RTSF体积掺量、BFRP筋直径和嵌入长度的试件进行了拉拔试验,研究其对黏结破坏模式、黏结滑移响应和黏结强度的影响,并提出了BFRP筋RTSF混凝土的黏结滑移理论模型.结果表明:BFRP筋RTSF混凝土黏结破坏类型包括拔出破坏、劈裂破坏以及拔出且劈裂破坏;BFRP筋直径对黏结破坏模式无显著影响,而RTSF体积掺量、BFRP筋直径和嵌入长度均对黏结强度有较大影响,且RTSF体积掺量与极限黏结强度呈正相关,BFRP筋直径和嵌入长度对其影响与之相反;当RTSF体积掺量从0增大至1.5%时,其极限黏结强度最大可提高约23.87%.与已有模型相比,所提出的黏结滑移理论模型对BFRP筋RTSF混凝土的黏结滑移曲线具有更高的拟合精度.

重复荷载作用下SFCB混凝土黏结性能试验研究

针对钢-连续纤维复合筋(SFCB)混凝土构件在动荷载作用下应力传递机制复杂、黏结破坏机理及应力分布特征尚未明确等问题,通过等阶、变阶重复加载的中心拉拔试验、并与单向拉拔试验对比。结果表明:等阶、变阶重复加载试件的黏结强度比单向拉拔试件低11.8%~19.8%,黏结界面损伤更为严重,且重复加载1次平均黏结应力峰值出现约0.5%~1.6%的损失;不同加载方式,试件拔出过程中的黏结-滑移曲线特征基本相似,钢芯与纤维层因变形不一致出现相对滑移;SFCB沿埋长方向的黏结应力并非均匀分布,不同加载方式的应力“波峰”形态有所区别。明确重复荷载作用下SFCB混凝土的黏结性能,可为SFCB混凝土结构设计、黏结-滑移曲线模型建立提供重要的参考依据。

SFCB增强珊瑚混凝土柱抗震性能与骨架曲线模型

为研究钢-连续纤维筋(SFCB)增强珊瑚混凝土柱的抗震性能以及SFCB的二次刚度,对5根SFCB增强珊瑚混凝土柱及1根钢筋珊瑚混凝土柱进行低周反复荷载试验.结果表明:相比于钢筋珊瑚混凝土柱,SFCB增强珊瑚混凝土柱的滞回曲线捏拢效应更明显,但其刚度退化、等效黏滞阻尼系数较小;增加配筋率,SFCB增强珊瑚混凝土柱的位移延性、峰值荷载分别提高约13.41%、4.51%;提高轴压比,柱的位移延性、峰值荷载分别提高11.80%、18.39%.基于复合材料法则及受力平衡理论,提出了SFCB增强珊瑚混凝土柱的骨架曲线模型.将该模型的计算结果与试验结果进行对比,二者吻合度较高,进一步验证了该模型的适用性与准确性.

海洋环境纤腰独柱式异形混凝土索塔施工技术

黄茅海跨海通道2座斜拉桥的5座主塔均采用纤腰独柱式异形混凝土索塔,造型优美、结构简洁。结构及施工环境复杂,面临着截面变化剧烈,模板及爬架设计困难;钢筋数量多,高空绑扎效率低安全风险高,保护层厚度控制难度大,影响海洋环境下混凝土耐久性;C55混凝土水泥用量多、水化热大,8cm保护层素混凝土开裂风险高等一系列施工难题。通过采用参数化模板设计、数控机床雕刻加工造型箱模板;钢筋分块部品施工工艺;优化配合比,掺加粘度改性剂,在保护层范围内增设玄武岩纤维等一系列施工措施,解决了相关技术难题,确保了施工质量,提高了施工效率,降低了安全风险,快速优质地完成了异形混凝土索塔的建造,为类似项目的施工提供了借鉴。

玄武岩纤维筋拉伸力学性能试验研究

为探讨玄武岩纤维(BFRP)筋的力学性能,分别用引伸计和光纤2种应变测试方法对其基本力学性能进行了研究.由于BFRP筋的抗拉弹性模量低,在BFRP筋中掺入钢丝,研制成了高模量的玄武岩纤维-钢丝复合筋.试验结果表明:BFRP筋的应力-应变曲线为直线;BFRP筋的抗拉弹性模量仅为钢筋的23%,用光纤应变检测的BFRP筋的抗拉弹性模量比用引伸计应变检测的高12.3%;BFRP筋的抗拉弹性模量随直径增大逐渐降低;掺杂钢丝可以显著提高BFRP筋的抗拉弹性模量.

高模量玄武岩纤维-钢丝复合筋的力学性能

玄武岩纤维筋作为一种耐腐蚀性能优良的新型复合材料筋,因其抗拉弹性模量低以及延性差的不足,限制了它的推广应用.针对此问题,根据复合原理,将钢丝和玄武岩纤维原丝一起拉挤成型,研制出高模量玄武岩纤维-钢丝复合筋.从理论上分析了玄武岩纤维-钢丝复合筋受力机理,并对其进行了单向拉伸试验研究.试验结果表明,掺杂钢丝可以显著提高玄武岩纤维筋的抗拉弹性模量,并改善其延展性;玄武岩纤维-钢丝复合筋应力应变关系曲线具有双线性特征;复合筋抗拉弹性模量与钢丝掺量呈线性关系,掺杂钢丝24%时,复合筋抗拉弹性模量可达76 580 MPa.

新型钢-连续纤维复合筋增强无砟轨道板及其基本性能研究

传统无砟轨道板采用钢筋增强,不仅影响轨道板的绝缘效果,恶化了无绝缘轨道电路的一次参数(主要是钢轨电阻和电感),而且其绝缘处理方法(添加绝缘套管或卡子)也降低了钢筋与混凝土黏结性能。对此,利用钢-连续纤维复合筋(SFCB)优异的绝缘性能,较好的黏结性能和较高的弹性模量等优点,提出一种新型SFCB增强无砟轨道板。首先对新型SFCB增强无砟轨道板进行绝缘性能试验,结果表明:SFCB增强轨道板相对有绝缘套管钢筋增强轨道板有效降低了钢轨一次参数的影响。在获得理想绝缘性能的基础上,对SFCB增强无砟轨道板进行受弯性能试验,结果表明:与普通RC板相比,SFCB板具有更高的极限承载力,更高的能量储备以及相当的位移延性,同时SFCB板的二次刚度限制了其钢筋屈服后的裂缝发展和宽度。文中提出的SFCB增强无砟轨道板具有更好的综合性能,值得在工程中推广应用。

钢-玄武岩纤维复合筋拉压力学性能试验研究

为了研究钢-玄武岩纤维复合筋的基本力学特性,开展了不同纤维含量钢-玄武岩纤维复合筋的拉伸试验、压缩试验及其机理研究.试验结果表明:纤维含量对筋材强屈比有较大影响,内芯钢筋在屈服前能够较好地与外包纤维共同工作,屈服后与外包纤维产生局部滑移,出现应变滞后现象,卸载后存在内芯钢筋受压与纤维受拉的自平衡现象,且随着塑性变形的增大,卸载刚度逐渐减小;受压荷载主要由内芯钢筋承担,纤维胶层对受压影响较小.针对钢-玄武岩纤维复合筋拉压不对称的特性,提出了钢-玄武岩纤维复合筋骨架曲线与滞回规则,并给出了卸载模量退化系数的建议值,为该类筋材在混凝土结构中的设计及有限元数值模拟提供了理论依据.

钢-玄武岩纤维复合筋混凝土框架结构非线性地震反应分析

钢-纤维复合筋是一种耐腐蚀、具有稳定二次刚度等特性的新型结构材料。开展了钢-玄武岩纤维复合筋混凝土框架结构的非线性地震反应研究工作,由复合筋的应力-应变本构关系出发,利用修正Gauss-Radau积分法推导了杆件单元柔度矩阵,并用于框架结构非线性时程响应分析。参考现行规范设计了一个8度区的普通钢筋混凝土多层框架结构和一个对比钢-玄武岩纤维复合筋混凝土框架结构,比较了两个结构在相同地震输入下结构自振周期变化率、非线性时程响应和杆端出铰时间和位置等抗震性能指标。结果表明:在多遇和罕遇地震动输入下,配置钢-玄武岩纤维复合筋混凝土框架结构的最大弹塑性位移与层间转角等指标比普通钢筋的框架结构有所减小;在罕遇水准的地面运动输入下结构自振周期变化率小于RC框架结构,结构刚度退化和损伤程度更小;杆端出铰时间相对更晚、数量更少且更易形成梁铰塑性耗能机制。钢-玄武岩纤维复合筋可充分利用材料的强度,通过合理配置钢筋与玄武岩纤维的比例能够有效控制框架结构的塑性变形、减小结构残余位移,从而减小重力二阶效应对柱的不利影响,改善结构在大震下的性能,确保大震不倒的安全性能目标。

钢-玄武岩纤维复合筋抗拉性能试验研究

钢-玄武岩纤维复合筋(SBFCB)的基本力学性能是SBFCB应用于混凝土结构的基础。为了研究SBFCB的受拉力学性能,本研究采用专门设计的直筒黏结式锚具锚固SBFCB,对3种不同玄武岩纤维-钢含量比的SBFCB进行抗拉性能试验研究,从试验结果可以得到SBFCB应力-应变关系的曲线,根据两种材料的复合法则推导出SBFCB单向拉伸的应力-应变曲线模型,再将理论值与试验值进行对比,得到以下结论:(1)随着荷载的增大,内芯钢筋先发生屈服,外包的玄武岩纤维承担更大的荷载,最终外包纤维炸裂破坏,属于延性破坏且有明显预兆。(2)内芯钢筋屈服前,复合筋弹性模量高于纯玄武岩纤维筋,应力-应变关系为线性;内芯钢筋屈服以后,复合筋能继续承受更大的荷载,表现出了明显的"屈服后刚度",称之为"二次刚度"。(3)复合筋理论应力-应变曲线与实测的应力-应变曲线基本吻合。(4)SBFCB内芯钢筋与外包玄武岩纤维在钢筋屈服之前能较好地共同受力。(5)复合筋的玄武岩纤维-钢含量比越大,其初始弹性模量越小,二次刚度和极限强度越大。

钢-连续纤维复合筋(SFCB)的生产制备研究

提出一种钢筋与连续纤维复合而成的钢-连续纤维复合筋(SFCB)新型增强材料。首先介绍了试验室手工制备SFCB的研究工作,在大量探索性试验研究的基础上,提出SFCB的理想构造形式;然后具体介绍工业化制备SFCB各个组分的材料性能、SFCB生产过程以及关键工艺,工业化生产出SFCB制品;最后对SFCB与传统的钢筋以及FRP筋的性能和价格做了综合比较,表明SFCB不仅具有了良好的力学性能,同时相对于FRP棒材还具有较明显的价格优势,是一种综合性能优越的新型筋材,为SFCB的大量生产和推广应用打下了很好的基础。

钢-玄武岩纤维复合筋混凝土梁受弯试验研究

为了解钢-玄武岩纤维复合筋(SBFCBs)混凝土梁的受弯性能,设计3组不同配筋率的SBFCBs混凝土梁和1组钢筋混凝土梁进行受弯试验,分析加载过程中SBFCBs混凝土梁的极限承载力、破坏形态、裂缝发展与分布、筋材应变、混凝土应变等梁的力学性能,并与钢筋混凝土梁试验结果进行对比。结果表明:钢筋外包玄武岩纤维可以显著提高梁体的极限承载力,玄武岩纤维含量比越大,SBFCBs混凝土梁的极限承载力越大;SBFCBs混凝土梁发生破坏之前产生明显的弯曲变形,梁的破坏形式趋于延性破坏;SBFCBs混凝土梁与普通钢筋混凝土梁相比,受弯后裂缝条数增多,裂缝间距较小,说明SBFCBs与混凝土粘结性能良好;SBFCBs混凝土梁的屈服应变约2000με,当内芯钢筋屈服后,复合筋外包玄武岩纤维可继续承担荷载;SBFCBs混凝土梁沿截面高度的平均应变符合平截面假定;SBFCBs混凝土梁的荷载~挠度曲线可分为三阶段,当复合筋内芯钢筋屈服后梁体具有明显的二次刚度。

钢-连续纤维复合筋(SFCB)单向拉伸力学性能试验研究

首先针对钢-连续纤维复合筋(SFCB)的特点设计了一套单向拉伸的试验装置和方法,然后对工业化制备的SFCB制品进行了单向拉伸试验,观察其破坏过程和破坏特征,测定其初期弹性模量、二次刚度、屈服强度、极限强度。试验结果表明,SFCB的应力-应变关系曲线在纤维断裂前呈现出明显的双折线,钢筋屈服后SFCB具有稳定的二次刚度。根据材料的复合法则推导出SFCB单向拉伸的理论计算模型,并与试验数据进行比较,发现吻合得较好,证明了可以根据复合法则对SFCB的性能进行预测和设计。

钢-连续纤维复合筋(SFCB)增强混凝土柱抗震性能初探

为验证具有稳定二次刚度的钢-连续纤维复合筋(SFCB)增强混凝土柱在地震作用下有较小的残余变形和良好的可修复性,本文首先基于纤维截面模型,利用有限元软件OpenSees对SFCB增强的混凝土柱在往复荷载下的受力性能进行了数值模拟,然后介绍了SFCB增强混凝土柱在低周反复荷载作用下的部分试验结果,通过计算值与试验结果的比较,两者吻合良好,且都证明了SFCB增强混凝土柱具有明显而稳定的二次刚度和屈服后残余变形小的特性。最后通过对SFCB增强混凝土柱与普通RC柱的非线性动力时程分析进一步表明,在罕遇地震作用下,SFCB增强混凝土柱具有残余变形小,可修复性强的抗震性能。

钢-连续纤维复合筋(SFCB)与混凝土粘结性能试验研究

钢-连续纤维复合筋（Steel Fiber Composite Bar，简称SFCB）是一种以钢筋为内芯外包纵向纤维的新型增强材料，具有较高的弹性模量、稳定的二次刚度及优异的耐腐蚀性能等特点。本文基于10个标准拉拔试件对SFCB与混凝土之间的粘结性能进行了研究，结果表明：SFCB与混凝土的粘结强度约为相应带肋钢筋的94％；拉拔试件的破坏形态可分为钢筋内芯屈服后SFCB拔出、钢筋内芯屈服前SFCB拔出和SFCB拉断3种；钢筋内芯屈服后SFCB拔出试件应力峰值点对应的自由端滑移值为1．76～1．84mm。本文所用SFCB为首次工业化制备出的复合筋，其粘结性能有一定的离散性，可以通过表面喷砂、表面缠肋以及变化肋的缠绕方向、间距和深度及制作工艺的进一步改善、成熟和稳定等方法来改善SFCB与混凝土的粘结性能。

钢纤维掺量和应变率对超高性能水泥基复合材料层裂的影响

为研究防护工程用超高性能水泥基复合材料的层裂特性,利用大掺量（60%）超细工业废渣取代水泥,最大粒径为2.5 mm的天然砂取代粒径为600μm的磨细石英砂,在标准养护条件下成功制备出抗压强度达200M Pa的超高性能水泥基复合材料（UHPCC）。并采用分离式霍普金森压杆装置对不同纤维掺量的UH-PSFRCC材料进行了层裂实验,研究了应变率和纤维掺量对该材料层裂性能的影响规律。结果表明,UHPS-FRCC材料的层裂强度随纤维掺量的增加、应变率的提高而相应地增长;低应变（21-25/s）条件下,掺加3%和4%钢纤维后的UHPSFRCC材料,层裂强度分别提高到了2倍和2.5倍,且随着应变率的提高,层裂强度的增加幅度不断降低;低应变率下材料多发生1次层裂而高应变率下则产生2次甚至多次层裂现象。

不同材料环向缠绕加固混凝土墩柱抗震性能比较研究

通过对连续玄武岩纤维丝束、钢丝绳及碳纤维布缠绕加固混凝土墩柱抗震性能的对比试验,研究不同材料种类及用量对加固效果的影响,结果证实连续玄武岩纤维丝束及钢丝绳两种材料缠绕抗震加固的有效性,而这两种材料较碳纤维布具有更好的性价比,同时,介绍了国内外最新发展起来的一些墩柱加固技术,对各种加固技术的优缺点及适用条件进行了比较分析。

钢丝-连续玄武岩纤维复合板及其力学性能研究

简易制作了钢丝-连续玄武岩纤维复合板试件及其单向拉伸试验装置,通过单向拉伸试验,测试分析了该复合板的力学性能。结果表明钢丝-连续玄武岩纤维复合板具有较好的力学性能:当试样钢丝体积分数为20.6%时,其复合板弹性模量为99.8GPa,比纯CBF复合板试样提高12.9%,且抗拉强度也提高9.6%;同时成本降低35%,因此是一种高性价比的加固材料。

潮湿环境下纤维增强复合材料筋的耐久性

通过水浸模拟潮湿环境,研究潮湿环境对玻璃纤维筋和玄武岩纤维筋的拉伸强度、拉伸弹性模量及剪切强度的影响。结果表明:水浸降低了玻璃纤维筋的拉伸强度、拉伸弹性模量和剪切强度,降低程度与浸泡时间和玻璃纤维筋直径有关;玻璃纤维筋在水中发生了后固化反应,玻璃纤维筋的力学性能变化是水浸作用和后期固化综合影响的结果。在水中浸泡降低了玄武岩纤维筋的拉伸强度、拉伸弹性模量和剪切强度,这源于玄武岩纤维、树脂基体以及二者之间界面区域性能的退化;随着浸泡时间的增加,玄武岩纤维筋拉伸强度和拉伸弹性模量的降幅呈增大趋势,剪切强度的变化不规律。玻璃纤维筋的耐水性比玄武岩纤维筋的差。

钢玄武岩纤维复合筋混凝土梁受剪承载力试验研究

钢玄武岩纤维复合筋(SFCB)兼具钢筋的延性和玄武岩纤维的防腐性能,并具有显著的二次刚度,但弹性模量低于钢筋。SFCB作为纵向筋时可使混凝土构件的受弯性能具有二次刚度,但构件的受剪承载力会低于钢筋混凝土梁。为深入研究SFCB作为纵筋时混凝土梁的受剪性能,以纵筋筋材种类、构件剪跨比为试验参数,进行梁的四点加载试验。详细分析了不同参数对混凝土梁的破坏形态、裂缝发展、受剪承载力的影响。试验结果表明:SFCB混凝土梁的受剪破坏主要呈现斜压破坏、剪压破坏和非典型剪压破坏3种形态。SFCB混凝土梁的受剪承载力整体低于钢筋混凝土梁、斜裂缝宽度大于钢筋混凝土梁。基于桁架拱模型,推导了SFCB混凝土梁受剪承载力的理论计算公式。与试验承载力对比发现,SFCB混凝土梁受剪承载力理论计算公式具有一定的适用性与安全性。