延性纤维混凝土抗压与抗弯性能试验研究

采用正交试验方法,设计了16组延性纤维混凝土试件,通过28,56,90 d立方体抗压试验和56d抗弯试验,研究了纤维掺量、水胶比、砂胶比和粉煤灰掺量对其力学性能的影响。试验表明:1)纤维桥联作用显著提高了混凝土的抗压韧性和延性;2)粉煤灰掺量和水胶比对抗压强度影响显著,纤维掺量和砂胶比的影响较小;3)纤维掺量对抗折强度的影响较显著,粉煤灰掺量、水胶比和砂胶比对抗弯强度的影响较小,但对试件延性均有一定影响。根据正交试验结果和延性纤维混凝土配合比设计参数分析,确定了具有较高延性并保证强度的延性纤维混凝土的最优配合比。     

高延性剑麻纤维水泥基路面材料配合比研究

通过正交试验研究了水胶比、砂胶比、粉煤灰掺量和剑麻纤维掺量对水泥基路面材料抗压性能和弯拉性能的影响。结果表明,高延性剑麻纤维水泥基路面材料的最佳配合比为：水胶比0.30、砂胶比0.4、粉煤灰掺量30%、剑麻纤维掺量0.5%,此时,试件的弯拉强度满足JTG D40—2011《公路水泥混凝土路面设计规范》的要求,且抗压强度较高,为66.62 MPa。     

高韧性纤维混凝土受弯性能试验研究

利用正交试验分析方法,以粉煤灰掺量比、水胶比和聚乙烯醇(PVA)纤维掺量为变量因素,设计了9组共27个高韧性纤维混凝土试件,以四点弯曲试验方法测试材料的弯曲性能。对比分析了不同配比下材料的裂缝发展模式及弯曲荷载-挠度曲线的韧性性能。试验结果表明四点弯曲试验能够较好地反映材料变形能力;纤维的加入改变了基体的失效模式,提高了材料的弯曲性能;考察的3个变量因素对高韧性纤维混凝土极限强度和弯曲韧性的影响规律基本相同,其主次顺序为:PVA纤维掺量、粉煤灰掺量比、水胶比;当粉煤灰掺量比在1.2,PVA纤维掺量在2%,水胶比不高于0.27时,材料表现出较好的弯曲韧性。最后结合扫描电镜结果,对高韧性纤维混凝土中纤维的分布、截面性质做出了分析与讨论。     

高延性水泥基复合材料抗压强度尺寸效应的正交试验研究

高延性水泥基复合材料(ECC)具有准应变硬化和多裂缝开展的性能,能够明显改善混凝土结构的抗震性能和耐久性。通过对32组192个试件进行抗压强度正交试验,研究ECC材料的立方体受压破坏过程,研究水胶比、纤维掺量、粉煤灰掺量和砂胶比4种因素对ECC立方体抗压强度尺寸效应的影响。试验结果表明:聚乙烯醇PVA纤维掺量增大,ECC抗压韧性明显提高;水胶比和纤维掺量是影响ECC抗压强度和尺寸效应的主要因素;水胶比增大,ECC抗压强度降低,尺寸效应系数增大;纤维掺量增大,试块抗压强度增大,尺寸效应系数增大。抗折试验表明,随着纤维掺量的增加,ECC材料的抗折强度显著提高。     

基于正交试验设计的PVA-ECC基体组分对其力学性能影响的显著性水平研究

从单因素试验和正交试验两方面出发来研究PVA-ECC抗折强度和抗压强度的影响因素及每个因素的影响顺序。首先从水胶比、砂胶比、粉煤灰的掺量和纤维的掺量等单因素出发,来找出每个参数的最佳范围,然后用正交试验的方法分别设计制作出PVA-ECC纤维混凝土抗折强度和抗压强度试块,通过对试验结果的分析找出各指标因素影响的主次顺序、最优组合及显著性水平。结果表明:当水胶比为0.25,砂胶比为0.45,粉煤灰掺量为45%,减水剂掺量为0.5%时,PVA-ECC抗折、抗压强度达到最佳;28 d抗折强度的影响程度顺序:膨胀剂粉煤灰掺量水胶比减缩剂砂胶比;28 d抗压强度的影响程度顺序:水胶比减缩剂膨胀剂粉煤灰掺量砂胶比。     

微细钢纤维快硬高强混凝土弯曲性能试验

试验采用微细钢纤维和快硬硫铝酸盐特种水泥,配制了高强、高韧性和快凝早强高性能混凝土,可用于机场跑道、公路路面、桥面和市政道路的修复加固工程以及其他建筑工程抢险加固等。开展了弯曲韧性试验,分析纤维掺量和养护龄期对弯曲韧性指标的影响规律;研究了纤维掺量、龄期、水胶比等因素对强度和弯曲韧性的影响。结果表明:混凝土12 h抗压强度可达40 Mpa,1 d抗压强度可达60 Mpa;纤维掺量、龄期和水胶比是影响强度的主要因素;最优纤维掺量是1%,最优水胶比是0.24;微细钢纤维的掺入显著提高了弯曲韧性,最优配比时各项弯曲韧性指数均不小于0.50;当龄期达到1 d及以上时,龄期对弯曲韧性指数和弯曲试验曲线的饱满程度影响不明显。     

沙漠砂混凝土抗压和抗折强度试验研究

通过设计重复试验的四因素三水平正交试验,进行了水胶比、粉煤灰掺量、砂率和沙漠砂替代率不同沙漠砂混凝土28 d抗压强度和抗折强度试验,分析各因素对沙漠砂混凝土28 d抗压强度和抗折强度影响。通过极差分析可知,沙漠砂混凝土最优配合比为水胶比0.4,粉煤灰掺量10%,砂率30%,沙漠砂替代率25%。通过方差分析可知,水胶比和粉煤灰掺量对沙漠砂混凝土28 d抗压强度影响高度显著,砂率和沙漠砂替代率对沙漠砂混凝土28 d抗压强度影响不显著;水胶比对沙漠砂混凝土28 d抗折强度影响高度显著,粉煤灰掺量、砂率和沙漠砂替代率对沙漠砂混凝土28 d抗折强度影响不显著,该研究可为沙漠砂混凝土在实际工程中应用提供理论依据。     

基于正交试验的高性能混凝土断裂性能影响因素分析

利用正交试验方法,通过三点弯曲试验,分析了高性能混凝土配合比设计参数中水胶比、粉煤灰掺量、砂率对其断裂性能的影响。研究结果表明,3个参数对高性能混凝土60 d龄期断裂能的影响大小为:水胶比、粉煤灰掺量、砂率,且适宜掺量的粉煤灰积水胶比对改善混凝土的脆性非常有利。同时,高性能混凝土的脆性与其强度之间不存在确定的量化关系。     

聚羧酸减水剂及水胶比对低钙粉煤灰胶砂强度影响的试验研究

设置了5种聚羧酸减水剂掺加水平(0、0.1%、0.2%、0.3%、0.5%)和2种水胶比(0.35、0.44),对聚羧酸减水剂掺量和水胶比对低钙粉煤灰胶砂的抗折强度和抗压强度的影响进行了试验研究。研究结果表明在低钙粉煤灰胶砂中适当掺加聚羧酸减水剂,可以提高试件的抗折强度和抗压强度,聚羧酸减水剂掺量0.3%的低钙粉煤灰胶砂的力学性能较优异;水胶比对低钙粉煤灰胶砂的抗折强度和抗压强度有重要影响,试件的抗折强度和抗压强度随着水胶比的增大而降低。     

基于矩阵分析法的BFCC力学性能正交试验研究

采用正交试验方法,对玄武岩纤维水泥基复合材料(Basalt Fiber Cement Composites,BFCC)进行配合比设计。选取水胶比、砂胶比、玄武岩纤维掺量、粉煤灰/水泥替代率,天然砂替代率五个因素,每个因素设定四个水平,对BFCC的力学性能进行研究,利用矩阵分析法分析各因素对BFCC抗压、抗折强度的影响,并确定最优配合比。结果表明:对BFCC抗压强度的影响权重依次为:水胶比粉煤灰替代率天然砂替代率砂胶比玄武岩纤维掺量;对BFCC抗折强度的影响权重依次为:水胶比粉煤灰替代率天然砂替代率玄武岩纤维掺量砂胶比;BFCC优选配合比为:水胶比0.18,砂胶比1.2,玄武岩纤维掺量4 kg/m~3,粉煤灰替代率40%,天然砂替代率33%;采用天然砂替代部分石英砂,粉煤灰替代部分水泥,在一定范围内可有效提高BFCC的强度,具有良好的经济效益。     

钢纤维对高性能混凝土弯曲韧性和断裂能影响的试验

参照国际材料与结构联合会标准(RILEM),对钢纤维高性能混凝土开口梁进行三点弯曲试验。试验结果表明,钢纤维类型和掺量均为影响高性能混凝土弯曲韧性和断裂能的重要因素。高性能混凝土的能量吸收能力和断裂能随纤维掺量的提高而提高;与低强凸痕型钢纤维相比,端部带弯钩的高强钢纤维对高性能混凝土弯曲韧性和断裂能的提高效果更为显著。综合利用断裂能和弯曲韧性指标,才能更全面地描述混凝土在弯曲过程中的受力与破坏特征。     

混杂纤维高强自密实混凝土弯曲韧性试验

为探究混杂纤维改性混凝土的韧性作用机理,以镀铜微丝钢纤维和纳米碳纤维掺量为参数,制备了混杂纤维高强自密实混凝土,进行了弯曲韧性试验。基于试验数据,绘制荷载 挠度曲线,以弯曲韧度比为量化指标,采用数值分析方法对试件样本空间进行扩参数分析。结果表明:纳米碳纤维与镀铜微丝钢纤维在高强自密实混凝土开裂的不同阶段发挥不同层次的改性作用,使混凝土峰值荷载变形得以改善的同时,提高其极限荷载、初始弯曲韧度比和弯曲韧度比;初始弯曲韧度比最大提高幅度为34.5%,HS-S9C6试验组弯曲韧度比达0.84,且随挠度增长,弯曲韧度比下降速率较慢,混杂纤维较好地发挥了改性高强自密实混凝土的韧性作用。     

机场道面混掺纤维混凝土强度与抗弯韧性试验

为了降低机场道面混凝土脆性,通过混掺高性能粗聚烯烃纤维（PP）和细聚乙烯醇纤维（PVA）来提高道面混凝土韧性。通过四点弯曲试验,测得了梁试件荷载 挠度曲线,分析了2种纤维体积掺率混掺对改善三级配机场道面混凝土弯曲韧性的效果。结果表明:纤维混掺可明显改善混凝土抗弯韧性;PP的掺入使荷载 挠度曲线出现了2次峰值;PVA体积掺率为0.2%或0.4%时,随着PP掺率增加,韧性指标值P₃₀₀,P₇₅,P₅₀均呈增大趋势;PP掺率的增加对后期韧性指标值P₇₅,P₅₀的提高更为显著;增加PVA掺率对提高第一峰值强度较为显著;PP和PVA分别以体积掺率1.1%和0.4%混掺时,机场道面混凝土抗弯韧性提高最为明显。     

基于通用旋转组合设计的层布式混杂纤维混凝土配合比研究

采用四因子二次回归通用旋转组合设计,对影响层布式碳纤维-聚丙烯混杂纤维混凝土力学性能的主要因素：水胶比、粉煤灰掺量、聚丙烯纤维掺量和碳纤维掺量,进行配合比试验,建立数学模型并确定其最优配比。结果表明：二次多项式回归模型可用于层布式混杂纤维混凝土28 d抗压强度和抗折强度回归方程的建立。层布式碳纤维-聚丙烯混杂纤维混凝土...     

纤维类型对混凝土抗压强度和弯曲韧性的增强效应及变异性的影响

为研究单掺钢纤维、聚丙烯纤维和纤维素纤维对混凝土抗压强度及弯曲韧性的影响,在不同体积掺量下进行了混凝土试块的抗压强度及弯曲韧性试验,并对试验结果进行了变异性分析。试验结果表明:3种纤维混凝土抗压强度较素混凝土平均提高26.7%、6.1%和11.1%;二次抗压强度保持率分别达77.0%、45.7%和58.0%;抗弯承载力最大分别提高31.6%、3.5%和14.0%;基于荷载挠度曲线、Newkumar法及弯拉应力应变曲线分别计算的弯曲韧性指数I_(20)、Newkumar指标PCS_m和韧度比R_x分别为素混凝土的4.2、3.1、2.6倍,19.9、9.8、6.9倍和4.0、3.4、2.7倍。变异性分析结果表明,掺入纤维后混凝土的抗压强度变异性小于弯曲韧性。同时,基于Newkumar法和应力应变曲线法算得的混凝土弯曲韧性指标变异系数小于荷载挠度曲线法。总体而言,钢纤维增强混凝土的抗压强度和弯曲韧性最为显著,且变异系数最小。纤维素纤维增强混凝土抗压强度及聚丙烯纤维增强混凝土弯曲韧性则相对较显著。     

钢纤维改善轻骨料混凝土力学性能的试验研究

研究了钢纤维掺量不同(体积分数分别为0,0.5%,1.0%,1.5%,2.0%)的钢纤维轻骨料混凝土(SFLWC)静态力学性能和自由落锤抗冲击性能,其中的静态力学性能包括立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折初裂强度、抗折强度、静力受压弹性模量、抗折模量和弯曲韧性等.试验结果表明:掺入钢纤维能显著提高轻骨料混凝土的劈裂抗拉强度、抗折强度、弯曲韧性和抗冲击性能,但对轻骨料混凝土的抗压强度和弹性模量影响较小.另外,钢纤维的掺入提高了轻骨料混凝土的拉压比,很大程度上改善了轻骨料混凝土的脆性.     

生态钢纤维混凝土弯曲韧性和断裂性能

为掌握生态钢纤维混凝土的弯曲韧性和断裂性能,分别对掺率(体积分数)为1.0%,1.7%,2.4%的2种异形生态钢纤维混凝土和掺率为0.7%,1.3%的原生高强钢纤维增强混凝土进行了无切口梁四点弯曲韧性试验和切口梁三点弯曲断裂试验。研究结果表明:生态钢纤维掺率为1.0%时,无切口梁四点弯曲荷载 挠度曲线和切口梁三点弯曲荷载 挠度及荷载 切口张开位移曲线在达到峰值后都出现局部陡降,试件残余强度较小,断裂韧度值较低,纤维对改善混凝土弯曲韧性和断裂性能的作用较小;当生态钢纤维掺率为1.7%时,混凝土弯曲韧性和断裂性能均得到显著提高,混凝土在变形达到15δ_ult,p（δ_ult,p为素混凝土峰值荷载对应的挠度）或70D_ult,p（D_ult,p为素混凝土峰值荷载对应的切口张开位移）水平时,依然具有较高的持荷能力和较好的韧性,波浪型生态钢纤维混凝土断裂能和断裂韧度是素混凝土的27.59倍和8.35倍;生态钢纤维掺率为2.4%时,混凝土弯曲韧性指标、断裂能和断裂韧度进一步增加;掺率为1.7%的生态钢纤维混凝土增韧和抗断裂效果与掺率为0.7%的原生高强钢纤维混凝土相当。     

钢纤维混凝土弯曲韧性及其评价方法

结合16组钢纤维混凝土试件的弯曲韧性试验结果,分析总结国内外常用弯曲韧性测试和评价方法的优点和不足,提出了一种适合钢纤维混凝土特点的弯曲韧性评价方法,并基于该方法探讨了钢纤维体积率对普通混凝土(C30)和高强混凝土(C50)弯曲韧性的影响.结果表明,所提出的钢纤维混凝土弯曲韧性评价方法克服了现有评价方法的不足,简单实用,可供中国钢纤维混凝土试验方法标准修订时参考.     

混杂纤维自密实混凝土梁受弯性能的试验研究

在纤维自密实混凝土工作性试验的基础上,对7组无筋混杂纤维自密实混凝土梁和5组混杂纤维增强低配筋率的钢筋自密实混凝土梁受弯性能进行试验研究,并分析纤维类型和纤维长径比对梁的开裂荷载、屈服荷载、极限荷载以及弯曲韧性的影响。结果表明:梁的弯曲韧性随着纤维长径比的增加而增加,混杂纤维混凝土梁的弯曲韧性优于钢纤维,两种纤维协同作用时具有很好的正混杂效应;与最小配筋率的钢筋混凝土梁相比,纤维的掺入明显地改善了梁的屈服荷载和极限荷载,掺有(40+4)kg/m3混杂纤维并按最小配筋率配筋的梁的极限荷载与仅按1.5倍最小配筋率配筋的梁相当。