超短超细钢纤维混凝土弯曲性能研究

为研究钢纤维混凝土(SFRC)的弯曲性能,对不同强度等级(普通混凝土-NC、高强混凝土-HSC)、不同纤维体积掺量和不同纤维长度的钢纤维混凝土梁进行四点弯曲试验。结果表明:纤维长径比越大纤维体积掺量越多,SFRC的极限承载力越大,荷载-挠度曲线也越饱满;增加纤维掺量可以提高SFRC的抗折初裂强度,且抗折初裂强度随纤维体积掺量的增加线性增加;HSC表现出很好的韧性,但HSC的弯曲韧度比却小于NC。     

钢纤维混凝土弯曲韧性实验研究

为探讨钢纤维掺量对钢纤维混凝土弯曲韧性的影响，按照美国材料与试验协会(ASTM)定义的弯曲韧性指数试验方法．测试了钢纤维混凝土的挠度、初裂强度和抗压强度，计算了钢纤维不同掺量下混凝土的弯曲韧性指数值．钢纤维的掺入，使混凝土的破坏形式由脆性破坏变为延性破坏，并具有一定的残余强度．在一定范围内，钢纤维混凝土的弯曲韧性与钢纤维掺量成正比，钢纤维掺量达到90kg／m^3时，混凝土的弯曲韧性指数已接近理想弹塑性材料．掺量在30～90kg／m^3范围内，钢纤维混凝土的初裂强度变化不明显．     

钢/聚丙烯混杂纤维对HPC深梁受弯性能的影响

为研究钢纤维和聚丙烯纤维对高性能混凝土(HPC)深梁受弯性能的影响,对17根含有不同钢纤维(体积掺量≤1%)和聚丙烯纤维(体积掺量≤0.2%)以及不同纵筋配筋率的HPC简支深梁进行4点受弯性能试验.结果显示:单一纤维或混杂纤维增强HPC深梁的初裂荷载提高了10%～40%;混杂纤维增强HPC适筋深梁的纵筋屈服荷载提高50%～150%,极限受弯承载力提高1～2倍,但无筋的混杂纤维HPC深梁承载力很小,破坏为剪切脆性破坏.试验结果表明:混杂纤维可以极大提高HPC深梁的受弯承载力,但混杂纤维的作用不能代替纵向钢筋的作用;可采用复合材料强度叠加原理及剩余弯曲强度理论来探讨混杂纤维增强HPC深梁的极限受弯承载力计算公式.     

钢纤维对C60高性能混凝土弯曲韧性的影响

简要综述了国内外关于钢纤维混凝土弯曲韧性指数的计算方法,并选取我国现行的规程JGJ/T 221—2010试验方法,通过钢纤维高性能混凝土的弯曲韧性试验,研究了钢纤维体积分数和钢纤维类型对钢纤维高性能混凝土弯曲韧性的影响.结果表明:钢纤维高性能混凝土峰值荷载与弯曲韧性均随着体积分数的增大而提高;微细型钢纤维提高混凝土弯曲强度指标幅度最大,端钩型钢纤维提高混凝土弯曲韧性指标幅度最大.     

集束型玻璃纤维混凝土轴拉、弯曲和断裂性能

为掌握不同掺率耐碱集束型玻璃纤维混凝土的力学韧性,本文对不同体积掺率的耐碱集束型玻璃纤维混凝土和钢纤维及粗聚烯烃纤维混凝土进行了轴拉、四点弯曲韧性和三点切口梁断裂试验。分析了纤维掺率对耐碱集束型玻璃纤维混凝土力学性能的影响规律,并和同体积掺率的钢纤维和粗聚烯烃纤维混凝土进行了比较。试验表明:耐碱集束型玻璃纤维混凝土轴拉性能优于同体积掺率的粗聚烯烃纤维混凝土,轴拉强度和极限拉应变均略高于同体积掺率的钢纤维混凝土;耐碱集束型玻璃纤维体积掺率为0. 75%时,弯曲韧性值和峰值强度比素混凝土分别提高了191. 73%和11. 47%,断裂韧度和断裂能比素混凝土分别提高了28. 16%和268. 69%,该掺率下耐碱集束型玻璃纤维混凝土弯曲韧性指标和断裂力学指标增幅较大。     

钢纤维掺量和基体强度对混凝土弯曲韧性的影响

采用两个基体强度和钢纤维的五种体积掺量进行组合试验，通过方差分析研究钢纤维体积掺量和混凝土基体强度对提高极限弯曲强度和达到极限弯曲强度后一定挠度区间内继续消耗能量影响的显著性，比较钢纤维体积掺量和基体强度不同组合时的增韧效果．研究结果表明：钢纤维体积掺量和基体强度均为影响钢纤维混凝土弯曲韧性的显著因素．     

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I₂₀、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。     

混杂纤维喷射混凝土的弯曲韧性

为了研究混杂纤维喷射混凝土的弯曲韧性,采用不同掺量的钢纤维和聚丙烯纤维混杂以及高炉微粉复合超叠加的方法制备600mm×600mm×100mm混杂纤维喷射混凝土方板并置于刚性支撑架上,选用等位移控制对方板进行中心加载。通过生成的荷载—挠度曲线及对其进行积分所得的能量吸收值综合评价各组方板的弯曲韧性,同时,通过破坏过程评价各板裂缝控制能力。试验结果表明:掺入1.2%钢纤维和0.11%聚丙烯纤维的喷射板试件的弯曲韧性优于掺入0.8%钢纤维和0.11%聚丙烯纤维的喷射板,其最大峰值荷载提高了18%,板中心挠度至25mm时的能量吸收值也提高了25.6%;对于仅掺入0.8%单一钢纤维的板,混杂了0.11%聚丙烯纤维后,两种纤维间的正混杂效应使得板中心挠度至25mm时的能量吸收值提高了28.5%;高炉微粉掺量的增加能提高混杂纤维喷射混凝土板的弯曲韧性;混杂纤维喷射混凝土板均展现出了良好的裂缝控制能力,板整体呈现裂而不断的延性破坏。     

纤维素纤维及混杂纤维混凝土的抗弯冲击性能

为了研究不同纤维对混凝土冲击性能的影响,对天然纤维素纤维、钢纤维及混杂纤维混凝土的抗弯冲击性能进行了系统的试验研究;采用数理统计方法对其初裂冲击次数及破坏冲击次数进行了分析.试验结果表明:纤维素纤维对改善混凝土的初裂冲击性能效果显著,而钢纤维对改善带裂缝混凝土结构的冲击性能效果良好.纤维素纤维掺量为1.2kg/m~3时,纤维混凝土的初裂冲击次数与钢纤维掺量为64kg/m~3时相当,比素混凝土提高了2.4倍;掺量为78 kg/m~3的钢纤维和掺量为1.0 kg/m~3的纤维素纤维混掺时,混掺纤维混凝土的破坏冲击次数是素混凝土的8.1倍.纤维素纤维与钢纤维混杂使用时,可充分发挥各种纤维的优势,显著改善混凝土的抗弯冲击性能。     

轻骨料高强度钢纤维混凝土的力学特性

对轻骨料高强度钢纤维混凝土的抗压强度，初裂强度，弯曲强度，弹性模量和弯曲韧性指数等主要力学指标进行了试验研究。试验结果表明；给轻骨料混凝土中投入钢纤维，可有效地提高在体的抗裂强度，弹性模量和变形性能等。     

钢纤维混凝土准静态单轴受压力学性能

采用WAW-2000型微机控制电液伺服万能试验机对钢纤维体积率(Vf)为0%~3%、基体强度为C50的钢纤维混凝土(SFRC)进行了准静态三种应变率单轴压缩试验,测出了基体混凝土和SFRC应力-应变全曲线,试验结果表明:随Vf的增加,SFRC抗压强度仅有小幅度增长,韧性则增长幅度较大;随着应变率增大,SFRC强度提高,韧性呈现下降趋势,但Vf越大,韧性下降幅度越小;SFRC的弹性模量和泊松比均是不敏感的材料参数,随Vf的提高而分别微增与微减;还推荐了适合于SFRC应力-应变曲线的数学表达式。     

超高索塔锚固区泵送钢纤维混凝土的制备

为了提高索塔锚固区混凝土结构的抗裂性能和力学行为,经过优化混凝土基体组成和纤维外形与尺度,制备了索塔锚固区专用的钢纤维混凝土材料.该钢纤维混凝土不仅能够一级泵送到高达300m索塔上,而且该钢纤维混凝土能大幅度降低后期的干燥收缩,提高混凝土基体的抗拉强度和韧性.通过弯曲梁的抗裂性试验和索塔锚固区的足尺模型试验发现:由于钢纤维的加入,使混凝土梁的抗裂度提高了近40%;用该钢纤维混凝土浇筑的拉索锚固区,在受荷时其开裂裂缝的宽度、长度和贯穿裂缝的数目均比用对比混凝土浇筑的相应部位小得多.因此,优选出的钢纤维混凝土不仅能够满足索塔锚固区的要求,而且能够应用到其他受力复杂的区域.     

粗合成纤维活性粉末混凝土抗弯韧性试验

为研究不同粗合成纤维用量下活性粉末混凝土的抗弯韧性,采用四点弯曲试验对粗合成纤维用量分别为4．75,9．5,14．25,19 kg ？ m -3的纤维活性粉末混凝土试件进行了研究,同时与不掺入纤维的素活性粉末混凝土进行了对比分析。结果表明：不掺入纤维的素活性粉末混凝土弯拉试件发生脆性破坏,试件一裂即断,未得到荷载-挠度曲线的下降段;而粗合成纤维掺入后能够提高活性粉末混凝土的韧性,使弯拉试件转变为明显的延性破坏,荷载-挠度曲线都可得到稳定的下降段,同时曲线还出现了二次强化现象,有2个峰值;随着粗合成纤维掺量的增加,弯拉试件荷载-挠度曲线的下降段愈加平缓,韧性指数增大;粗合成纤维掺量（体积分数）为1．0％～2．0％时,剩余强度在抗折强度的85％以上,此时粗合成纤维对裂后基体具有较强的阻裂能力,能够大大提高弯拉试件开裂后的韧性。     

Mechanics behavior of ultra high toughness cementitious composites after freezing and thawing

Mechanical behaviors of UHTCC after freezing and thawing were investigated, and compared with those of steel fiber reinforced concrete (SFRC), air-entrained concrete (AEC) and ordinary concrete (OC). Four point bending tests had been applied after different freezing-thawing cycles (0, 50, 100, 150, 200 and 300 cycles, respectively). The results showed that residual flexural strength of UHTCC after 300 freezing-thawing cycles was 10.62 MPa (70% of no freezing thawing ones), while 1.58 MPa (17% of no freezing thawing ones) for SFRC. Flexural toughness of UHTCC decreased by 17%, while 70% for SFRC comparatively. It has been demonstrated experimentally that UHTCC without any air-entraining agent could resist freezing-thawing and retain its high toughness characteristic in cold environment. Consequently, UHTCC could be put into practice for new-built or retrofit of infrastructures in cold regions.     

大掺量粉煤灰超高性能钢纤维混凝土的静动态力学行为

研究了4种不同钢纤维掺量(体积掺量分别为0%,1.0%,1.5%,2.0%)的大掺量粉煤灰超高性能混凝土的单轴压缩强度、弹性模量、单轴抗拉强度、弯曲韧性、断裂韧性、断裂能等静态力学行为,以及高速冲击、压缩作用下的应力波传播规律、应力–应变曲线和破坏特征等动态力学行为.结果表明:掺加钢纤维的大掺量粉煤灰超高性能混凝土的轴心抗压强度、弹性模量和抗拉强度略有增大,韧性指数、残余强度、断裂韧度和断裂能成倍提高;未能增加冲击、压缩作用下的应变率效应程度,但却增大动态应力–应变曲线下的面积,提高试件破坏的应变率阈值,使混凝土存在裂而不散的破坏现象.     

钢纤维混凝土抗冻性能试验研究

为了研究钢纤维混凝土的抗冻性能,采用快冻法进行了0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%五种不同钢纤维掺量的混凝土在水中和3.5%氯化钠溶液中冻融试验。通过分析冻融循环次数和钢纤维体积率对钢纤维混凝土冻融后质量损失、劈裂强度损失和相对动弹性模量变化的影响,分析了冻融环境下钢纤维对混凝土的增强机理。并且用压汞法和SEM从微观上研究了钢纤维混凝土的孔径分布特征,讨论了微观结构对其抗冻性能的影响。研究表明,在冻融循环作用下掺入适量的钢纤维能够减小混凝土内部的孔隙率、增加密实度,有效阻止混凝土内部微裂缝的产生与发展,提高混凝土的抗冻性能。钢纤维掺量对混凝土抗冻性影响显著,掺量为1.5%时,钢纤维对混凝土抗冻性能改善效果最好。     

Charactersitics of Stress-strain Curve of High Strength Steel Fiber Reinforced Concrete under Uniaxial Tension

A whole of 110 specimens divided into 22 groups were tested with varying the volume fraction of steel fibers and the matrix strength of these specimens. The stress-strain behaviors of four types of steel fiber reinforced concrete （SFRC） under uniaxial tension were studied experimentally. When the matrix strength and the fiber content increase, the tensile stress and tensile strain vary differently according to the fiber type. The mechanisms of reinforcing effect for different types of fiber were analyzed and the stress-strain curves of the specimens were plotted. Some experimental factors for stress or strain of SFRC were given. A tensile toughness modulus Re0.5 was introduced to evaluate the toughness characters of SFRC under uniaxial tension. Moreover, the formula of the tensile stress-strain curve of SFRC was regressed. The theoretical curve and the experimental ones fit well, which can be used for references in construction.     

钢纤维对混凝土强度和韧性的影响

通过对234个钢纤维混凝土试件的力学性能试验,系统研究了钢纤维类型、体积分数、长径比和混凝土基体强度对钢纤维混凝土抗压强度、劈拉强度和弯曲韧性的影响.结果表明:钢纤维对混凝土抗压强度影响不大,但改变了受压破坏时的破坏形态;随钢纤维体积分数增大,混凝土劈拉强度和弯曲韧性显著提高,高强钢丝切断型钢纤维的改善效果最好,长径比越大,改善效果越明显.