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。

钢纤维对粉煤灰-矿渣基地质聚合物工作性及力学性能的影响研究

采用控制变量法,研究了钢纤维长度与掺量对粉煤灰-矿渣基地质聚合物工作性及力学性能的影响。试验结果表明:钢纤维长度与掺量对地质聚合物的凝结时间影响不大,钢纤维长度及掺量增加,地质聚合物初始流动度下降;钢纤维对地质聚合物的抗压强度、抗折强度、折压比、等效弯曲强度、等效弯曲韧性具有明显的增强作用,且长钢纤维优于短钢纤维。

不同长度钢纤维混掺对UHPC性能影响试验研究

为有效降低超高性能混凝土(UHPC)中钢纤维的使用成本,采用混掺不同长度钢纤维方式,对UHPC的基本工作性能和力学性能进行对比研究。结果表明:钢纤维长度对UHPC扩展度有一定影响,总体上长纤维混掺组的扩展度小于短纤维混掺组,钢纤维掺量比钢纤维长度对扩展度的影响更大;热水养护可以促进UHPC中氢氧化钙迅速反应生成强度更高的C-S-H凝胶物质,热水养护3 d的UHPC力学强度明显高于标准养护28 d的力学强度;热水养护混掺8、20 mm长钢纤维的UHPC抗压强度最高,混掺16、20 mm长钢纤维的UHPC抗折强度最高,标准养护混掺16、20 mm长钢纤维的UHPC抗压和抗折强度最高;通过层次分析法对UHPC综合性能进行计算分析,发现在采用13、20 mm或者16、20 mm混掺方案时,综合性能可以超过13 mm长钢纤维单掺3%的UHPC综合性能,通过混掺优化可使UHPC材料生产成本降低600~700元/m^(3)。

钢纤维掺量对变形钢筋与超高性能混凝土黏结性能影响

为研究钢纤维掺量对变形钢筋与超高性能混凝土(UHPC)黏结性能的影响,设计、制作了6组18个中心拔出试件,钢纤维体积掺量为0%~5%,室外养护28 d后进行中心拔出试验,观察试件的破坏形态、黏结应力-滑移曲线、最大黏结强度及其对应的滑移等。试验结果表明:随着纤维掺量的增加试件的破坏形态从脆性破坏转变为韧性破坏;纤维掺量对黏结强度影响不大,各组黏结强度均处于60 MPa左右,峰值滑移随着纤维掺量增加而增大;纤维掺量为3%时黏结强度最大,黏结应力-滑移曲线下降段最平缓,韧性最大。建立了黏结强度与抗压强度之间的关系;建议直径16 mm的HRB500型钢筋,在UHPC中最小锚固长度试验值取2.5d;最后给出了黏结应力-滑移曲线上升段计算模型。试验结果可为UHPC材料的工程应用提供参考。

墩粗钢筋在高强钢纤维混凝土中的黏结锚固性能

为探究墩粗钢筋与高强钢纤维混凝土之间的黏结锚固性能,以黏结长度、保护层厚度和钢筋类型为试验变量,开展拔出试验.通过黏结-滑移曲线、破坏模式、黏结强度及峰值滑移等分析墩粗钢筋-高强钢纤维混凝土的黏结-滑移性能.结果表明:混凝土的黏结强度随着黏结长度的增加而降低,且对墩粗钢筋试件的影响更明显;提高保护层厚度可以提升黏结性能,但作用有限;钢筋进行墩粗处理可以有效提高钢筋与混凝土之间的黏结强度,显著降低峰值滑移,改变破坏模式.基于试验数据,建立了混凝土的黏结-滑移关系.

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。

钢纤维混凝土管片宏观性能和孔结构研究

为研究钢纤维混凝土(SFRC)管片的力学性能与孔结构、电阻率的关系,对不同钢纤维掺量的SFRC立方体试件进行孔结构试验和电阻率试验,根据孔隙弦长频率、含气量随着钢纤维掺量的变化规律,建立钢纤维混凝土平面模型,分析不同钢纤维掺量下混凝土的力学性能和孔结构特征。结果表明钢纤维加入混凝土中会引入较大的孔隙,同时能细化孔结构,这有利于提高SFRC管片的残余抗弯强度和可靠度;SFRC管片的抗压强度随分形维数升高而降低,二者成指数关系,决定系数达到0.901;SFRC管片的电阻率和残余抗弯强度、可靠度成负相关,决定系数均超过0.980。

钢-聚甲醛混杂纤维超高性能混凝土力学性能试验

为研究钢-聚甲醛混杂纤维超高性能混凝土的力学性能,以纤维掺量(0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)和长径比(60、80、120)为设计参数,实施17组不同配合比立方体试件的流动度试验与抗压试验,观察试件的破坏形态,获取试件的最优配合比。探讨了不同设计参数对试件的流动度、抗压强度等力学性能指标的影响。试验结果表明:掺纤维试件的破坏模式显示出更强的韧性与延性,主要体现在抑制微裂纹形成的方面,纤维横向约束效果显著;相比于未掺纤维的基准组,掺入混杂纤维后的试件的流动度降低,抗压能力提升;混杂纤维掺量对试件的力学性能影响显著,较单一纤维掺入流动度表现更佳,其中聚甲醛纤维对超高性能混凝土的抗压强度提升有限,而随着钢纤维掺量增加,抗压强度增大;长径比对试件的力学性能影响显著,聚甲醛纤维直径对试件流动度影响较大,抗压强度随混杂纤维长径比的增加而增大;钢-聚甲醛混杂纤维超高性能混凝土通过控制混杂纤维长径比,能够同时获得较好的延性和抗压能力。

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。

钢纤维混凝土抗冲击性能的数值模拟研究

为研究不同钢纤维体积分数与不同钢纤维长径比对混凝土基体抗冲击性能增强作用的影响,利用ANSYS/LSDYNA3D有限元计算软件,采用损伤材料模型,数值模拟了钢纤维混凝土圆柱体撞击素混凝土靶板的过程。分析了不同初速条件下靶板破坏体积与冲击动能的关系,并将数值模拟结果与试验结果比较。结果表明:钢纤维体积分数越大,钢纤维长径比越大,钢纤维混凝土基体的抗冲击性能越好;同时也说明,损伤材料模型能够很好地模拟混凝土类材料在冲击作用下的破坏情况。

塑钢纤维掺量、长径比对混凝土力学特性影响

通过研究3种掺量、4种长径比的塑钢纤维,对橡胶混凝土的塌落度、抗压强度、劈裂抗拉强度及其应力-应变曲线影响,得到各因素对橡胶混凝土塌落度、强度及应力-应变曲线影响规律。试验结果表明:塑钢纤维掺量增加、长径比增大,混凝土塌落度减小,黏聚性增加,应力应变曲线峰值应力提高,曲线下降段变缓,延性、韧性、阻裂性显著提高;选用最佳长径比20、适宜掺量6 kg/m3,抗压强度与劈拉强度较基准混凝土分别提高36.7%和69.7%,试件破坏时完整性较好。

钢纤维对超高性能混凝土性能的影响

钢纤维的几何尺寸是超高性能混凝土(UHPC)的增强和增韧的关键因素。采用不同长径比的钢纤维,通过试验研究钢纤维长径比对UHPC的工作性能和力学性能,并分析钢纤维长径比对UHPC的影响机理。结果表明,随着钢纤维长径比的增加,UHPC的坍落度和扩展度均不断降低,含气量增大;随着钢纤维长径比的增加,UHPC的抗压强度、抗折强度、弯曲韧性系数和抗冲击性能均不断增加,但增加幅度呈现不断降低趋势;钢纤维的长径比宜控制在60~100,可配制出工作性和力学性能优异的UHPC。该UHPC在某码头工程桩基修复加固中获得应用,取得了良好的应用效果。

钢纤维混凝土电磁屏蔽性能实验研究

实验研究了纤维体积掺量相同情况下，4种不同纤维长度的钢纤维混凝土电磁屏蔽性能，并对其屏蔽规律进行了分析、比较。探讨了纤维长度对钢纤维混凝土电磁屏蔽性能的影响机理。当纤维体积掺量为2A％，纤维长度为18或12mm时，钢纤维混凝土电磁屏蔽效能在0-3～1000MHz频带内达到20dB以上。其中掺入长度为18mm钢纤维时，在0．3MHz最高达到65dB，掺入长度为6mm钢纤维时，在1．0GHz最高达到41dB。

层布式钢纤维混凝土力学行为及破坏特性研究

通过力学性能试验,研究了钢纤维体积掺量和长径比对层布式钢纤维混凝土力学性能影响,对比了层布式钢纤维混凝土与素混凝土和钢纤维混凝土的力学性能,结果表明层布式钢纤维混凝土改善了混凝土的力学性能,提高了混凝土的延性和弯曲韧性。

超高性能磷酸镁水泥混凝土的制备和力学性能研究

磷酸镁水泥(MPC)凝结硬化速度快,早期强度高,采用MPC作为胶凝材料,有利于在无养护条件下制备出具有高早强特征的超高性能磷酸镁水泥混凝土(UHPMPCC)。研究了钢纤维掺量和长径比等参数对UHPMPCC物理力学性能的影响,分析了UHPMPCC中钢纤维的增强机制和影响规律。结果表明25 mm钢纤维有利于提高早期抗压强度,而13 mm钢纤维更有利于提高长期力学性能;13 mm钢纤维的掺量2.5%(体积分数)时,无养护的UHPMPCC6h抗压强度和抗折强度超过60和25 MPa,28 d抗压强度和抗折强度超过120和38 MPa。MPC浆体早期呈酸性,使钢纤维表面产生刻蚀,鸟粪石嵌入钢纤维中,增强MPC基体和钢纤维的界面粘结,有助于提高UHPMPCC的抗弯强度。

平直型钢纤维掺量与长径比对超高性能混凝土性能的影响

为研究平直型钢纤维体积掺量及长径比对超高性能混凝土(UHPC)施工及力学性能的影响,选用四种镀铜平直型钢纤维,设计并制备了12组不同钢纤维体积掺量(0~4%,长径比均为65)及长径比(65、80、90、100,对应钢纤维体积掺量均为2.5%)的UHPC试件。通过扩展度、抗压强度和四点弯曲试验,得到了各组UHPC的扩展度、抗压强度、抗折强度及弯曲应力-挠度曲线;基于UHPC弯曲应力-挠度曲线,并结合CECS13∶2009计算了UHPC的弯曲韧性指数。结果表明:随着钢纤维体积掺量的增加,UHPC的扩展度呈下降趋势,UHPC抗压、抗折强度、弯曲韧性指数基本呈增加趋势,对应最佳钢纤维体积掺量分别为4%(平均值174.4 MPa)、3.5%(平均值46.18 MPa)和4%;随着钢纤维长径比的增大(钢纤维体积掺杂量2.5%不变),UHPC扩展度呈下降趋势,抗压、抗折强度平均值及弯曲韧性指数呈增加趋势;其中,抗压、抗折强度最大值分别为173.53 MPa和44.9 MPa。

钢纤维对盾构管片受力主筋用量的影响研究

基于某铁路盾构隧道钢筋钢纤维混凝土管片极限状态设计,就钢纤维参数对受力主筋用量的影响进行研究。研究结果表明:长径比相同的情况下,随着钢纤维掺量的增加,受力主筋用量呈线性趋势减小,在钢纤维掺量相同的条件下,随着长径比的增加,受力主筋用量基本呈线性趋势减小;通过线性回归分析,分别得到钢纤维掺量、长径比与受力主筋减少量的关系表达式,相关系数分别为1.000 0、0.999 4;基于钢纤维掺量对受力主筋减少量的表达式,引入影响系数ξ表征钢纤维型号的影响,得出钢纤维参数与受力主筋减少量之间的关系表达式。该式可用于对预测分析采用不同钢纤维型号和掺量时的受力主筋减少量,但同时存在一定局限性,需进一步研究修正。

层布式钢纤维混凝土力学行为与断裂性能研究

通过试验,研究了钢纤维体积掺量和长径比对层布式钢纤维混凝土力学性能及断裂性能的影响,对比了层布式钢纤维混凝土与素混凝土和钢纤维混凝土的力学性能及断裂性能,结果表明:层布式钢纤维混凝土改善了混凝土的力学性能,提高了混凝土的断裂韧度和断裂能.

混凝土结构中考虑滑移效应的钢筋本构模型研究

以钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)结构中的钢筋滑移效应为研究对象,通过黏结应力分布简化模型,得到了钢筋应力-滑移关系,基于已有拉拔试验数据验证了该钢筋滑移关系的可靠性。结合塑性铰长度模型建立了可考虑滑移效应的钢筋应力-应变理论关系,分析了混凝土强度、钢筋直径和塑性铰长度等参数对该关系的影响,提出了考虑滑移效应的双线性钢筋本构模型。基于OpenSEES有限元平台,将该模型用于纤维截面的宏观单元模型中模拟RC柱的侧向荷载-位移反应,通过与已有试验结果、不考虑钢筋滑移效应的纤维模型计算结果及考虑钢筋滑移效应的零长度纤维模型计算结果进行对比分析,验证了本文模型的精度和可靠性,并对其适用范围进行了讨论。结果表明,基于本文钢筋本构的纤维模型可以更为准确地计算RC柱的荷载-位移曲线,且能够考虑由钢筋滑移变形引起的柱顶附加水平位移。

HPFRC复合梁桥负弯矩区受力性能的试验研究

为进一步研究钢-高强钢纤维混凝土复合粱桥负弯矩区的工作性能,制作了C50普通混凝土和C100钢纤维混凝土简支粱桥试件,对支座处承受负弯矩作用的情况进行了受弯承载力试验。混凝土与型钢采用无粘结的栓钉连接方式,同时对钢纤维掺量对高强混凝土的性能影响和裂缝开展过程做了研究。试验研究表明,高强钢纤维混凝土复合粱桥负弯矩区的整体工作性能明显高于普通混凝土复合梁桥,并且在一定范围内钢纤维增强作用也会随长径比增大而提高。该试验研究结果可为连续梁桥的设计提供参考。