PVA纤维分散性及纤维混凝土弯曲韧性试验研究

提出了一种新型纤维混凝土拌和工序和评价纤维分散性的简易方法,并研究了不同掺量PVA纤维对混凝土力学性能和弯曲韧性的影响。结果表明:新型拌合工序可以有效降低对纤维的损伤,有助于纤维在混凝土中均匀分散;当纤维掺量为4.5 kg/m^(3)和7.5 kg/m^(3)时,纤维分散性较好,而当纤维掺量为10.5 kg/m^(3)时,纤维分散性欠佳;随着PVA纤维掺量的增加,混凝土的抗压、抗拉强度先增后减,弯拉强度和韧性耗能能力逐渐增强。     

玄武岩纤维混凝土的动态力学性能研究

为了研究玄武岩纤维混凝土(Basalt fiber reinforced concrete,BFRC)的动态力学性能,采用直径100 mm的分离式霍普金森压杆(Split hopkinson pressure bar,SHPB)试验装置,对纤维体积掺量分别为0、0.1%、0.2%、和0.3%的BFRC进行了动态试验,得到材料的应力应变曲线和试验数据,对试验结果进行了研究。结果表明,BFRC具有良好的动态力学性能,应变率和纤维掺量是影响BFRC动态力学性能的重要因素;BFRC的动态压缩强度和韧性显示出应变率硬化效应,当纤维掺量为0.1%时,动态压缩强度的应变率敏感性相对较强,动态压缩强度和韧性相对较高;BFRC的动态强度增长因子与应变率对数之间具有近似线性函数关系,峰值应变与应变率对数之间具有近似二次多项式函数关系。     

基于正交设计的玄武岩纤维增强混凝土配合比优化研究

基于正交设计研究多因素对玄武岩纤维(BF)增强混凝土(BFRC)力学性能的影响并优化其配合比。选取BF长度、BF掺量、减水剂、速凝剂作为试验因素,通过极差分析得出各因素权重关系。利用SEM观察BFRC微观结构,分析BF对混凝土增强的微观机理。结果表明,BF掺量为3kg/m~3时,抗压、抗折强度最大,掺量继续增大,抗压、抗折强度均明显下降;抗压、抗折强度随BF长度增大先上升后下降,长度30mm时最佳;减水剂、速凝剂较前者相比对BFRC力学性能影响不明显。各因素对BFRC 7d抗压与抗折强度影响权重一致,均为BF掺量BF长度减水剂速凝剂,对BFRC 28d抗压、抗折强度影响权重分别为BF长度BF掺量速凝剂减水剂及BF长度BF掺量减水剂速凝剂。当纤维长度为30mm、纤维掺量为3kg/m~3、减水剂为0.7%、速凝剂为10%时,BFRC相对于素混凝土的28d抗压和抗折强度分别提高了21.7%和37.8%。     

不同短切纤维对珊瑚混凝土力学性能的影响

研究了不同短切纤维(改性聚丙烯纤维MPPF、仿钢纤维ISF、玄武岩纤维BF)及掺量对珊瑚混凝土力学性能的影响,并对其破坏形态进行了分析。结果表明,纤维珊瑚混凝土早期抗压强度增长速率快而后期强度增长速率缓慢;当珊瑚混凝土中分别掺入1 kg/m^3、2 kg/m^3和3 kg/m^3的MPPF与ISF时,珊瑚混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度与抗折强度较空白组均有所增加;相比于ISF,MPPF对珊瑚混凝土力学性能的改善效果更为显著,且最佳MPPF掺量为2 kg/m^3;当珊瑚混凝土中掺入BF时,珊瑚混凝土的力学性能有所降低;掺加纤维可以改善混凝土的脆性,使其破坏时表现出良好的延性。     

混杂纤维混凝土的工作性、力学性能和弯曲韧性研究

在混杂纤维(PVA、PP纤维)总掺量不变的情况下,研究了纤维混掺比例V_PVA∶V_PP(0∶5、1∶4、2∶3、3∶2、4∶1、5∶0)对混凝土工作性、力学性能和弯曲韧性的影响。结果表明：随着PVA纤维掺量的增加,混凝土的流动度降低,抗压强度和初裂荷载变化不大,抗折强度、峰值荷载、等效弯曲强度和等效弯曲韧性显著增大。     

短切玄武岩纤维增强混凝土力学性能试验研究

考察了玄武岩纤维混凝土(basalt fiber reinforced concrete,BFRC)各项力学性能。对BFRC抗压强度值进行数理统计,分析表明:玄武岩纤维长度对BFRC抗压强度无显著影响,体积掺量对BFRC抗压强度有显著影响,两者对BFRC抗压强度值有显著的交互作用。长度18 mm的玄武岩纤维,体积掺量为0.1%时,对BFRC的抗折强度、初裂能耗和破坏能耗增强果最显著。玄武岩纤维能减缓BFRC的早期开裂。     

玄武岩纤维高性能混凝土轴拉和抗冲击韧性试验研究

研究了玄武岩纤维掺量对混凝土轴拉性能和抗冲击韧性的影响,观察了试件拉伸与冲击的破坏形态,测得了试件的轴拉强度、破坏冲击次数等指标。结果表明:随着玄武岩纤维掺量的增加,混凝土的轴拉强度先增大后减少;当玄武岩纤维掺量为5 kg/m³和10 kg/m³时,试件的轴拉强度相比素混凝土的轴拉强度分别提高了24.41%和50.17%;当玄武岩纤维掺量为15 kg/m³时,试件的轴拉强度相比素混凝土的轴拉强度降低了3.73%;各试件的冲击破坏裂缝均出现在试件中部;与素混凝土相比,玄武岩纤维掺量为5 kg/m³和10 kg/m³试件的破坏冲击次数分别增加了46.29%和69.66%,抗冲击韧性的改善效果明显;当玄武岩纤维掺量为15 kg/m³时,由于纤维分散不够均匀,导致试件的破坏冲击次数降低。     

耐碱玻纤和粉煤灰对轻质混凝土强度及冻融耐久性的影响研究

以陶粒为粗骨料制备了轻质混凝土试件,研究了耐碱玻纤、粉煤灰增强材料对轻质混凝土的力学性能及冻融耐久性的影响。结果表明,随着耐碱玻纤掺量的增加,同一龄期轻质混凝土试件的抗压强度、抗拉强度先增大后减小;过高的耐碱玻纤掺量不利于强度的增长,且耐碱玻纤对试件抗拉强度的影响大于抗压强度,其最优掺量为0.6 kg/m^3;掺入适量的粉煤灰(≤15%)能提高轻质混凝土的强度,提升幅度与掺量成正比,但掺量较大时对强度不利;与未掺耐碱玻纤的试件相比,当耐碱玻纤掺量低于0.6 kg/m^3和1.0 kg/m^3时,能分别提升试件的相对动弹性模量和降低质量损失率,改善幅度与耐碱玻纤的掺量正相关;粉煤灰掺量低于15%时有利于提高试件的冻融耐久性,但掺量较高(≥20%)则会降低试件的冻融耐久性指标。     

改性聚丙烯纤维增强水泥基材料的搅拌工艺及弯曲性能研究

对两类搅拌工艺(纤维先掺和后掺法)制备的改性聚丙烯纤维增强水泥基材料进行测试，研究新拌砂浆在不同搅拌时间和搅拌速率下的纤维分散性和工作性能，并对其浇筑物进行不同龄期的抗压抗折试验。基于上述试验结果确立可靠的搅拌工艺，并浇筑平板试件。通过四点弯曲试验研究改性聚丙烯纤维长度和掺量对弯曲性能的影响。研究结果表明：纤维后掺和慢速搅拌为可靠的搅拌工艺。纤维长度为12 mm时弯曲强度最大，纤维长度为20 mm时延展性、韧性和残余强度最好。在纤维长度相同时弯曲性能会随着纤维掺量的增加而增大。该研究可以为改性聚丙烯纤维制备纤维增强水泥基材料提供一定的试验依据。     

C30钢纤维混凝土在工业地坪中应用试验研究

探讨了C30钢纤维增强混凝土在工业地坪中的应用,主要分析同种类不同长径比钢纤维、同长度不同种类钢纤维,以及钢纤维掺量与混凝土性能的关系,研究了C30钢纤维工业地坪混凝土(SFRIFC)的工作性能、抗压强度、抗折强度及弯曲韧性;并采取一种简易的判定方法来表征钢纤维混凝土性能与钢纤维之间的关系,从而筛选出钢纤维混凝土的最佳施工方案。试验结果表明,30 mm压痕型钢纤维对混凝土工作性能影响最小,端钩型钢纤维对提高混凝土抗折强度与弯曲韧性的效果最好;随着钢纤维掺量的增加,混凝土的工作性能降低、抗压强度先提高后降低、抗折强度和弯曲韧性均有大幅度提高;当钢纤维地坪混凝土工程设计要求feq,2强度为4 MPa时,端钩型钢纤维掺量21.5 kg/m3为最佳施工方案。     

玄武岩纤维混凝土力学性能与增韧机理研究

玄武岩纤维作为一种新型的工程纤维,已经引起了材料界与工程界的广泛关注。本试验研究了玄武岩纤维掺量分别为0,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5 kg/m3情况下,玄武岩纤维混凝土的力学性能,并对其增强增韧机理进行了分析。试验结果表明:玄武岩纤维混凝土破坏形式体现出脆性破坏的特性,其28 d抗压强度较素混凝土提高了为5%~10%,但其掺量超过1.5 kg/m3后,其抗压强度呈下降的趋势。玄武岩纤维混凝土其韧性有较大幅度的提高,抗折强度较素混凝土提高了21%~29%,其抗冲击性能是基准混凝土的1.4倍~3.1倍。玄武岩纤维在混凝土基体中呈三维乱向均匀分布,起到了"二次微加筋"作用,通过纤维与水泥基体间的摩擦与纤维的拉拔作用,及基体中裂缝的萌生与扩展从而消耗基体的能量,起到增强增韧的作用。     

玄武岩纤维增强磷酸镁水泥砂浆力学性能试验研究

以磷酸镁水泥砂浆3 d、7 d和28 d的抗压、抗折和拉伸黏结强度为评判指标,研究了玄武岩纤维对磷酸镁水泥砂浆力学性能的影响,建立了声波纵波脉冲速度与抗压强度的理论关系式。结果表明,掺量不超过2 kg/m^3的玄武岩短切纤维有助于提高砂浆的抗压强度;短切玄武岩纤维的掺入可以显著增强砂浆的抗折强度,建议掺量为3~5.5 kg/m^3;砂浆的拉伸黏结强度会随纤维掺量的增加而提高,建议掺量为5~6 kg/m^3;纵波波速可以用于测定磷酸镁水泥修补砂浆的抗压强度。     

聚丙烯-玄武岩混杂纤维对陶粒混凝土力学性能的影响

对掺加聚丙烯-玄武岩混杂纤维的陶粒混凝土进行了抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度试验,得到了混杂纤维对陶粒混凝土力学性能的影响规律。结果表明:混杂纤维掺量为0.2%时,陶粒混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度提升幅度最大,分别较基准组提高了11.21%、30.73%、15.26%,但掺量过大时陶粒混凝土的力学性能会下降,甚至出现负效应;聚丙烯纤维与玄武岩纤维的混杂比为2∶1时,其对陶粒混凝土的增强效果较好;混杂纤维能增强陶粒混凝土的韧性,对抗折强度和抗拉强度提升效果明显,对抗压强度提升效果较小。     

钢纤维类型和掺量对高强混凝土力学性能的影响

混凝土加入钢纤维被认为是一种有效增加混凝土韧性,提高力学性能的手段。本文通过掺加不同类型和不同掺量的钢纤维,测试了混凝土的抗压、抗折和劈拉强度,研究了纤维类型和掺量对力学性能的影响。结果表明,混凝土抗压强度随着镀铜微丝型钢纤维掺量的增加而增大,而端钩型、铣削型和熔抽型钢纤维的种类和掺量对混凝土抗压强度的影响并不显著。无论掺加何种类型纤维,纤维的掺入对抗折强度的贡献均大于对抗压强度的贡献。混凝土劈拉强度对纤维的端钩、直径、长度和表面状态等因素敏感,纤维类型对混凝土的劈拉强度影响显著。     

短切玄武岩纤维混凝土基本力学性能的尺寸效应

为了研究短切玄武岩纤维混凝土试件尺寸变化对其基本力学性能的影响,对不同纤维长度（15,25 mm）、纤维体积掺量（0.1%,0.2%）、基体混凝土强度等级（C30,C40）的330个短切玄武岩纤维混凝土（BFRC）试件分别进行了立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、弯曲抗拉强度试验并对试验数据处理,以尺寸效应度反映尺寸效应规律。研究结果表明:玄武岩纤维混凝土立方体抗压强度试件的尺寸换算系数受混凝土的强度等级、纤维长度、纤维体积掺量的影响较小;轴心抗压强度的尺寸效应随混凝土强度等级、纤维长度、纤维体积掺量的增大均有所提高;劈裂抗拉强度随混凝土强度等级变化,其尺寸效应不明显,但随纤维长度的减小及纤维体积掺量的增加,尺寸效应有增大趋势;混凝土强度等级和纤维长度的改变对混凝土弯曲抗拉强度的尺寸效应影响不大,但随纤维体积掺量的增加,尺寸换算系数先减小后变大。     

钢纤维增强高强轻骨料混凝土的力学性能

为提高高强轻骨料混凝土(HLAC)的强度和韧性,在HLAC中分别掺入体积分数为0.5%~2.0%的微细型、端钩型、波纹型钢纤维,研究了钢纤维类型及其体积分数对钢纤维增强高强轻骨料混凝土(SFHLAC)的抗压、劈裂抗拉、抗折和抗剪强度等力学性能的影响,分析了SFHLAC的韧度因子和承载力变化系数等材料韧性指标的变化特点.结果表明:除体积分数为2.0%的波纹型钢纤维增强高强轻骨料混凝土外,SFHLAC的力学强度和韧性指标均随着钢纤维体积分数的增大而增大;微细型钢纤维对HLAC的增强增韧效果最好,端钩型钢纤维对HLAC抗折强度的提高效果与微细型钢纤维接近,但对其他力学强度和韧性的改善均不如微细型钢纤维,波纹型钢纤维对HLAC的增强增韧效果均较差;综合考虑新拌混合料工作性能后,给出了3种典型钢纤维的工程应用建议体积分数.     

粗合成纤维增强混凝土的冲击动载特性

为了研究将掺量为6～13kg/m3的粗合成纤维和掺量40～60kg/m3的钢纤维掺入水泥混凝土后,对硬化混凝土动载特性的效用,试验研究了国产异型聚丙烯、日本Barchip、美国Forta粗合成纤维和钢纤维增强混凝土的抗弯冲击性能,探讨了纤维掺量对冲击动载特性的影响.研究表明：纤维掺量增加,纤维混凝土梁的初裂冲击次数先增加后减少,破坏冲击次数一直增加;粗合成纤维对混凝土冲击性能有显著的增韧效果,混凝土由脆性破坏变为有良好的延展性.     

聚丙烯纤维增强橡胶混凝土工作性能及力学性能试验研究

为了研究聚丙烯纤维对橡胶混凝土工作性能及力学性能的影响,选取橡胶置换率5%和25%的混凝土作为基础试验,按纤维掺量为0、0.3、0.6、0.9、1.2 kg/m~3掺入聚丙烯纤维,研究掺入纤维后混凝土的工作性能及基本力学性能并给出各工作及力学性能与纤维掺量的经验计算式,试验结果表明:橡胶混凝土的坍落度随纤维的增加而显著降低;抗压强度随纤维的增加先升高后降低;劈裂抗拉强度、抗折强度、拉压比和折压比均随纤维的增加而升高。综合考虑橡胶混凝土的工作性能及力学性能,建议聚丙烯纤维的掺量小于1.2 kg/m~3。就研究结果,聚苯乙烯纤维的最佳掺量为0.9 kg/m~3。     

聚丙烯粗合成纤维混凝土力学性能及其增强机理研究

试验研究了聚丙烯粗合成纤维混凝土弯曲强度、弯曲韧性、弯曲冲击和疲劳特性,并与钢纤维混凝土进行了对比,分析了粗合成纤维掺量对力学性能的影响规律,探讨了粗合成纤维混凝土的增强机理。结果表明:当纤维掺量为9～13 kg/m3时,聚丙烯粗合成纤维混凝土相对剩余强度为49%～66%;冲击韧性、疲劳寿命相比基准混凝土分别提高了1.25～6.76倍、100%～389%,表明聚丙烯粗合成纤维可显著改善混凝土的力学性能。