钢纤维混凝土抗压阻裂性能研究

为增强混凝土的抗压阻裂韧性,减少裂缝的产生,对短钢纤维及超短钢纤维混凝土进行机理分析及实验研究。研究表明钢纤维能有效增强混凝土抗压强度,增加混凝土的整体性能;超短钢纤维抗压抗裂性能好于短钢纤维,能有效阻止裂缝的产生及开展,达到增强阻裂效果。通过煤炭工程一实例分析易裂部位,采用超短钢纤维混凝土,有效阻止了工程裂缝的产生。     

钢纤维活性粉末混凝土构件的抗裂性能分析

本文采用立方体黏结劈拉试验和混凝土构件在对称集中荷载作用的抗剪试验,探讨不同钢纤维掺量对混凝土构件的抗裂性能的影响。试验结果表明:随着钢纤维掺量的增加,活性粉末混凝土劈裂抗拉强度有不同程度的增加;在斜截面抗剪试验过程中,构件混凝土开裂时间推迟,最大裂缝宽度减小,裂缝发展变缓。这说明,活性粉末混凝土中的钢纤维有阻裂抗裂作用,增加钢纤维掺量将增大黏结劈裂强度,提高界面粗糙度和机械咬合力。     

CF80高强钢纤维井壁混凝土力学特性研究

为了改善高强井壁混凝土的脆性特征,配制出了CF80高强钢纤维井壁混凝土,并对其基本力学性能和三轴抗压强度进行了试验研究。试验结果表明:在混凝土中加入20～40 kg/m3钢纤维,抗拉强度值可提高47.0%～68.3%,明显地改善高强混凝土的脆性特征;钢纤维掺量的改变对高强混凝土的立方体抗压强度和轴心抗压强度影响不大,对弹性模量和泊松比几乎没有影响;三轴抗压试验表明,钢纤维的加入能够提高试件破坏的峰值应变和残余强度,显著改善试件的破坏形态。因此,高强钢纤维混凝土能够满足深井高强井壁对混凝土高性能特性需求。     

喷射钢纤维混凝土衬砌结构模型试验

针对软岩巷道混凝土衬砌支护难题,基于对比试验和模型试验原理对喷射钢纤维混凝土的配合比进行优化设计,并对某巷道模型结构的衬砌方案进行试验研究,得到钢纤维的最优掺量和模型结构的应力分布状况,分析其受力机理。结果表明,喷射钢纤维混凝土衬砌结构具有较好的让压变形能力,适合深埋隧道和巷道的软岩支护。     

钢纤维喷射混凝土的发展与应用前景

概述国内钢纤维喷射混凝土发展状况、钢纤维喷射混凝土性能及施工，分析钢纤维喷射混凝土的应用前景，并对国内煤矿加强钢纤维喷射砼试验研究提出建议。     

巷道支护钢纤维喷射混凝土三轴荷载试验

为了探索矿山巷道支护工程中经常使用的钢纤维混凝土在三轴荷载作用下的力学性能,通过岩石三轴试验机,对钢纤维混凝土试件进行了各种不同条件下的三轴试验,试验数据统计分析认为,钢纤维混凝土的最佳体积率为1.5%-2.0%,同时,总结出了钢纤维混凝土在三轴荷载作用下的极限抗压强度与围压的关系公式,围压越大,钢纤维混凝土的极限抗压强度越大,塑性越好。     

喷射钢纤维混凝土性能试验研究

 通过不同的配合比和掺入不同体积率的钢纤维混凝土来进行对比,利用抗压、劈裂抗拉和抗折试验分析钢纤维混凝土的性能。结果表明,水灰比为0.5的钢纤维混凝土抗压、抗折、抗拉强度分别比未加钢纤维混凝土提高了10.3%、9.6%和33.5%,水灰比为0.6的钢纤维分别提高了33.8%、10.8%和8.4%;而对于不同掺量的比较中,掺量较高的混凝土强度提高要高一些。由此可见,在不同的水灰比和不同的掺量下对混凝土的性能会产生不同的影响,但总体看来钢纤维能够提高喷射混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度等性能,能够为地下工程提供更好的支护作用。     

钢纤维混凝土在卧龙湖大桥V型梁防裂中的应用

钢纤维混凝凝土作为一种新型结构混凝土，其优越的使用性能被越来越多的工程采用，以卧龙湖大桥C50钢纤维混凝土配比设计、试验结果及施工经验，阐述了混凝土的裂缝控制、钢纤维混凝土配合比设计、钢纤维作用机理及钢纤维混凝土的施工特点。     

喷射钢纤维混凝土在鹤煤八矿深部软岩巷道支护中的应用

对钢纤维混凝土与素混凝土的整体力学特性进行了对比分析,研究了钢纤维的阻裂、增强、增韧机理。针对鹤煤八矿深部软岩巷道变形特点,分析了巷道变形破坏原因,提出通过素喷混凝土中掺入适量钢纤维的方法来改善混凝土的整体力学性能,使之更好地适应软岩巷道大变形的需要。借助数值模拟软件FLAC3D对支护方案进行了对比分析,并提出了合理的支护方案。该方案在鹤煤八矿3105岩中巷试验获得成功,取得了良好的技术经济效益。     

钢纤维混凝土弧板井壁结构的力学特性

针对深厚表土层煤矿立井井筒支护难题,提出可适用于冻结井筒外层井壁的钢纤维混凝土预制弧板井壁结构。通过模型试验对该种井壁结构的力学特性进行了研究。结果表明：钢纤维可增强弧板井壁结构的韧性,井壁破坏前钢纤维混凝土环向峰值应变达2 200~2 300 με;钢纤维可改善井壁结构的变形和破坏特征,井壁破坏时的最大径向位移可达20 mm以上。利用试验验证的有限元模型对钢纤维弧板井壁进行了极限承载力影响因素的分析,表明混凝土抗压强度与井壁厚径比是承载力的主要影响因素,而钢纤维掺入量对井壁承载力影响较小。最后建立了钢纤维混凝土弧板井壁的极限承载力经验公式。     

钢纤维混凝土动态特性三轴试验研究

针对目前钢纤维混凝土试验研究大多局限于静态或动态单轴应力状态的情况,开展了钢纤维混凝土三轴动态特性试验研究,根据得到的试验数据,分析了三轴状态下纤维混凝土的应力-应变关系曲线特点,讨论了纤维体积率、侧向围压等对钢纤维混凝土动态极限抗压强度、变形特性的影响,得出了钢纤维体积率1%~2%时增强效果最好等重要结论。     

硫酸盐侵蚀下矿用补偿收缩钢纤维混凝土压拉性能试验研究

 摘 要：对矿用补偿收缩钢纤维混凝土在不同侵蚀龄期下的抗硫酸盐侵蚀压拉性能进行研究。结果表明,在膨胀剂掺量为8%、钢纤维体积率为1.2%时其效果最佳。在硫酸盐溶液中侵蚀100d,其抗压强度和抗拉强度相对未侵蚀的基准混凝土分别提高了36.2%、4.52%;侵蚀200d的抗压强度和抗拉强度相对侵蚀100d分别下降了2.16%、2.08%。侵蚀早期,侵蚀溶液中的SO42-不但没有降低混凝土强度,反而使其强度大大增加,侵蚀200d时,强度相对下降,但下降幅度不大,SO42-在一定程度上能够有效减缓强度的下降。     

深埋软岩巷道增强混凝土应用

根据不同体积率的钢纤维混凝土力学性能的试验结果,分析了钢纤维混凝土能适应围岩大变形的阻裂、增强、增韧机理,结果表明,钢纤维与混凝土基体间的黏结强度是影响钢纤维混凝土增强效果的主要因素,并提出了加大钢纤维与混凝土基体黏结强度的几种措施.借助数值计算,提出了深埋软岩巷道钢纤维混凝土锚喷支护技术方案.工业试验结果表明,与原支护设计相比,新支护方案更能有效地控制巷道围岩变形,现场应用取得了良好的技术经济效益.     

深厚表土层冻结井筒高强钢筋混凝土内壁设计优化与实测分析

针对深厚表土层冻结井筒内壁设计厚度较大问题,对高强钢筋混凝土内壁的受力机理、设计优化方法、现场实测结果进行了分析研究。首先,采用相似理论设计出模型井壁并进行加载试验,实测得到高强钢筋混凝土内壁的应力、变形和承载力,研究了该种井壁结构的受力机理,结果表明深厚表土层冻结井筒内壁属于深埋于地下的厚壁圆筒结构物,由于内表面的圆形结构特征,在侧向压力作用下,井壁结构中混凝土由外缘的三向受压过渡到内缘的二向受压应力状态,其混凝土抗压强度提高了1.592～1.765倍,井壁承载能力得到显著提高。建立了混凝土抗压强度提高系数试验值的计算公式,获得了高强钢筋混凝土内壁的应力特性和强度特征。然后,基于我国现行混凝土结构设计规范关于混凝土多轴强度验算要求,根据模型试验结果和内壁受力机理,提出了深厚表土层高强钢筋混凝土内壁设计优化方法,给出了混凝土抗压强度提高系数设计取值。并将设计优化方法应用于潘三煤矿新西风井冻结段内壁控制层位,井壁厚度由原设计的1 150 mm优化为900 mm,厚度减薄达21.74%。最后,通过潘三煤矿新西风井工程现场实测表明,优化设计后的井壁结构中环向钢筋应力值为-125.8～-136.9 MPa、竖向钢筋应力值为-39.5～-53.2 MPa,远小于钢筋强度设计值300 MPa,井壁中混凝土环向应变为-730×10~(-6)～-790×10~(-6)、竖向应变为-380×10~(-6)～-390×10~(-6),远小于C70混凝土的极限压应变值,说明设计优化后的井壁结构不但经济合理,而且安全可靠。     

短切玄武岩纤维对磷石膏抗折强度影响研究

研究了掺加短切玄武岩纤维对磷石膏抗折强度的影响,分析了短切玄武岩纤维增强磷石膏的机理,通过SEM手段对玄武岩纤维-磷石膏界面进行了研究。结果表明,短切玄武岩纤维增强磷石膏效果明显,随着短切玄武岩纤维掺量的增加,增强效果趋于稳定,长度为6 mm短切玄武岩纤维比12 mm纤维效果更好。6 mm短切玄武岩纤维掺量为1.6%时增强效果趋于稳定,2 h和绝干抗折强度分别达到7.5 MPa和15.2MPa,相较空白组提高115%和85%。经过盐酸刻蚀处理后的6 mm短切玄武岩纤维增强效果更好,在最佳掺量1.4%时,原料遇水后2 h和绝干抗折强度分别达到8.3 MPa和17.0 MPa,较空白组提高137%和107%。短切玄武岩纤维磷石膏复合材料的破坏形式主要是基体断裂和纤维拔出,玄武岩纤维与磷石膏结合机理主要是磷石膏基体和短切玄武岩纤维之间的机械锁合和化学结合。     

层布式钢纤维混凝土弯拉强度的试验研究

对层布式钢纤维混凝土的弯拉强度进行了试验研究,并对其增强机理做出了简要的分析。     

深厚冲积层井筒修复内层钢板高强钢纤维混凝土复合井壁研究及应用

针对板集煤矿副井井筒修复的复杂工程条件,提出采用内套内层钢板高强钢纤维混凝土复合井壁结构。首先,对该种新型井壁结构力学特性进行了模型试验研究,结果表明:在井壁结构中高强钢纤维混凝土的极限压应变可达(-3 710~-3 750)με,显著提高了井壁结构的延性特征;由于内层钢板的约束作用,井壁内缘钢纤维混凝土也处于三向受压状态,钢纤维混凝土抗压强度提高了1.822~1.974倍,从而显著提高了该种复合井壁的承载能力;在板集煤矿副井井筒修复工程中首次应用了内层钢板高强钢纤维混凝土复合井壁,并通过现场实测结果表明,2个监测水平钢纤维混凝土应变分别为-290με和-359με,远小于试验实测的极限压应变值,说明目前该种新型井壁结构混凝土变形小,井壁结构安全可靠。     

钢纤维混凝土的增强机理与断裂力学模型研究

钢纤维因其能为基体裂纹提供桥联而经常被用于增强水泥基材料。为了更好地了解钢纤维混凝土这类复合材料的断裂行为，重点讨论了钢纤维混凝土的增强机理以及裂纹尖端微裂区的力学行为。在一系列理论分析与实验观察的基础上，提出了一个新的钢纤维混凝土材料断裂力学模型，给出了一些有工程实用价值的结论。     

基于正交试验的低温湿喷混凝土力学性能与配比优化研究

为了研究养护温度、钢纤维、减水剂和速凝剂的掺量这4种因素在低温环境下对湿喷混凝土力学性能的影响规律并对其配比进行优化，对湿喷混凝土的早期强度和后期强度进行了极差分析以及方差分析，利用Duncan法事后比较得到初步配比，并建立了湿喷混凝土早期和后期强度回归模型。研究表明：养护温度对于湿喷混凝土早期、后期的抗压强度影响最为明显，前期抗压强度钢纤维掺量影响最弱，后期强度速凝剂掺量影响最弱。在方差分析中，钢纤维、减水剂掺量和养护温度对湿喷混凝土的早期、后期强度都有极显著影响，而速凝剂掺量则仅对早期强度有极显著影响，后期强度无显著影响。基于Duncan法事后比较可得到湿喷混凝土精度略差的初步配比，后续利用回归强度模型实现对湿喷混凝土配比的高精度优化。通过数据模型结合矿山要求得出湿喷钢纤维混凝土最优配比：钢纤维掺量42.496 kg/m3、减水剂掺量7.989 kg/m3、速凝剂掺量66.910 kg/m3，同时最佳养护温度为12 ℃。