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.     

添加不同纤维的高性能混凝土力学性能试验

通过试验研究了弹性模量具有明显差异的3种纤维对于混凝土的力学性能改善所起的作用,以及钢纤维、碳纤维和聚丙烯纤维单掺或复掺对于混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量的影响。结果表明：添加0．5％高弹性模量的钢纤维对于混凝土的强度和弹性模量均有提高作用,复掺0．3％钢纤维和0．2％碳纤维的混凝土抗拉强度的提高大于抗压强度;添加0．5％钢纤维的混凝土HPC-2的弹性模量最大,比基准混凝土提高6．5％;添加0．2％聚丙烯纤维的混凝土HPC-3的弹性模量最小,且小于基准混凝土;此外,混凝土抗压强度的影响程度与纤维的弹性模量的关系更为直接,混凝土劈裂抗拉强度的改善与纤维的抗拉强度的关系更为直接,纤维的弹性模量与基体弹性模量的比值,对复合材料的弹性模量有直接的影响。     

超高分子量聚乙烯纤维混凝土静态力学性能研究 “研究生论坛”稿件

纤维混凝土较普通混凝土具有更加优异的阻裂、增强和增韧效果,能更好地满足现代混凝土工程设施的要求。本文以高强、高弹模、低密度的捻制超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维作为增强体,试验研究了一种新型纤维混凝土的准静态力学性能。通过改进制备流程,研制了C70等级的四种纤维体积掺量纤维混凝土,通过劈裂抗拉、立方体抗压和棱柱体轴心压缩试验,研究了纤维掺量对混凝土强度和变形性能的影响。最后,试验结果与未处理UHMWPE纤维混凝土及聚丙烯纤维混凝土进行了对比。结果表明：改进的制备工艺提高了纤维在混凝土中的分散均匀性,改善了混凝土的和易性;纤维使混凝土试件破坏时保持了良好的整体性,避免了大量碎块的脱落;UHMWPE纤维显著提高了混凝土劈裂抗拉强度,当纤维掺量为0.3%~1.0%时,强度提高率为47.2%~78.6%;纤维对混凝土单轴抗压强度作用不明显,但极大改善了残余抗压强度;压缩峰值应变及泊松比随纤维掺量增加而增大,弹性模量则相反,压缩韧性指数ηc15.5为素混凝土的1.40倍~2.53倍;捻制UHMWPE纤维较其他两种纤维更加显著的改善了混凝土的劈裂抗拉强度,并对单轴抗压强度有一定的增强效果。     

超高分子量聚乙烯纤维混凝土静态力学性能研究

纤维混凝土较普通混凝土具有更加优异的阻裂、增强和增韧效果,能更好地满足现代混凝土工程设施的要求。作者以高强、高弹模、低密度的捻制超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维作为增强体,试验研究一种新型纤维混凝土的准静态力学性能。通过改进制备流程,研制C70等级的4种纤维体积掺量纤维混凝土,通过劈裂抗拉、立方体抗压和棱柱体轴心压缩试验,研究纤维掺量对混凝土强度和变形性能的影响。最后,试验结果与未处理UHMWPE纤维混凝土及聚丙烯纤维混凝土进行对比。结果表明:改进的制备工艺提高了纤维在混凝土中的分散均匀性,改善了混凝土的和易性;纤维使混凝土试件破坏时保持了良好的整体性,避免了大量碎块的脱落;UHMWPE纤维显著提高了混凝土劈裂抗拉强度,当纤维掺量为0.3%~1.0%时,强度提高率为47.2%~78.6%;纤维对混凝土单轴抗压强度作用不明显,但极大改善了残余抗压强度;压缩峰值应变及泊松比随纤维掺量增加而增大,弹性模量则相反,压缩韧性指数ηc15.5为素混凝土的1.40倍~2.53倍;捻制UHMWPE纤维较其他两种纤维更加显著地改善了混凝土的劈裂抗拉强度,并对单轴抗压强度有一定的增强效果。     

钢纤维和聚丙烯纤维对高强混凝土强度的影响

揭示钢纤维和聚丙烯纤维混杂后对高强混凝土C60强度的影响。设计了15组不同纤维增强C60试件和1组C60对比试件，进行了抗压强度和劈裂抗拉强度试验研究。在高强混凝土C60中同时掺加不同质量分数的钢纤维和聚丙烯纤维后，抗压强度没有明显增大趋势；抗拉强度平均值达3．46MPa；拉压比增加了5％-26％。适量掺加钢纤维和聚丙烯纤维后可明显提高高强混凝土的抗拉强度和拉压比。     

矿渣微粉掺量对混凝土力学性能的影响

通过对不同水胶比的矿渣微粉混凝土力学性能进行试验研究,分析了矿渣微粉掺量对混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度以及静力抗压弹性模量的影响.试验结果表明,矿渣微粉掺量对混凝土力学性能影响显著,随着矿渣微粉掺量增加,混凝土7 d强度指标有降低趋势,但90 d强度增长较快,适宜掺量可达30%.     

混杂纤维增强高性能混凝土拉压比试验研究

研究了揭示钢纤维和聚丙烯纤维混杂后对高性能混凝土强度和拉压比的影响.参照国家标准和试验方法,按不同的纤维掺量设计了9组混杂纤维增强高性能混凝土试件以及3组钢纤维增强高性能混凝土对比试件和1组普通高性能混凝土对比试件,进行了大量立方体抗压强度试验和劈裂抗拉强度试验研究,并对拉压比进行回归分析.结果在高性能混凝土中掺加适量的钢纤维和聚丙烯纤维后:对抗压强度影响不明显,但可使抗拉强度提高10%~30%,使拉压比增大到0.06~0.068;钢纤维体积掺量为0.8%、聚丙烯纤维体积掺量为0.11%时,混杂纤维增强高性能混凝土拉压比为0.068;混杂纤维增强高性能混凝土的劈裂抗拉试验为近似于延性断裂破坏.结论掺加适量钢纤维和聚丙烯纤维后,高性能混凝土的抗拉强度和拉压比均有不同程度的提高,这有利于提高高性能混凝土的抗裂性能和抗震性能.     

玄武岩纤维掺量对混凝土弹性模量和抗压强度的影响

为了深入了解玄武岩纤维掺量对混凝土弹性模量产生的影响效应,试验研究了不同玄武岩纤维掺量对混凝土弹性模量和抗压强度的影响,拟合分析了弹性模量与抗压强度的关系,并建立了相应的数学模型。结果表明:玄武岩纤维掺量对混凝土弹性模量和抗压强度均有显著的影响;在体积掺量0.4%范围内,纤维微筋网的增强效应明显,混凝土弹性模量和抗压强度均随玄武岩纤维掺量的增加而增大;纤维掺量超过0.4%以后,纤维微筋网对流动性的阻滞作用凸显,弹性模量和抗压强度均随掺量的增加而下降;玄武岩纤维混凝土弹性模量与抗压强度存在显著的幂函数关系,且在显著性水平α=0.05时其显著相关。     

纤维混凝土动态压缩力学性能的实验研究

利用SHPB（split Hopkinson pressure bar）压杆，采用改进的实验技术对钢纤维混凝土和聚丙烯纤维混凝土进行了动态压缩力学性能实验，通过实验得到不同应变率下的应力-应变曲线，初步讨论了纤维掺量对混凝土的增韧效应、应变率效应、动态弹性模量的影响。     

高温作用后混凝土力学性能试验研究

混凝土试样经历200～1 000℃高温作用后,用洒水冷却或自然冷却,利用RMT-150B岩石力学试验系统对其进行巴西劈裂和单轴压缩试验.研究其纵波波速、抗压强度、抗拉强度、平均模量以及极限应变等与经历高温之间的关系.试验结果表明,试样抗压强度、抗拉强度、平均模量、纵波波速随温度的升高而降低,峰值应变则随温度的升高而增大;抗拉强度、抗压强度与温度的关系用指数函数表征,平均模量与高温的关系用乘幂函数表征;纵波速度与强度、平均模量成正相关,具有一定的统计关系.冷却方式对抗压强度、抗拉强度、平均模量、峰值应变以及破坏特征影响不明显.试验结果为预测和评估混凝土火灾后的稳定性和安全性以及修复加固设计提供参考依据.     

不同粗骨料取代率再生混凝土力学性能试验研究

系统研究了0%、30%、50%、70%和100%5种粗骨料取代率对再生混凝土立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度以及弹性模量等力学性能的影响.试验结果表明,随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土立方体抗压强度和棱柱体抗压强度均逐渐增大,劈裂抗拉强度有一定程度的降低,弹性模量逐渐降低.结合试验数据分析,建立了再生混凝土立方体抗压强度与棱柱体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度以及弹性模量的换算关系.     

冻融环境下沙漠砂对混凝土轴心受压力学性能的影响

为研究沙漠砂对混凝土抗冻性能的影响,采用快速冻融方法,进行掺沙漠砂混凝土冻融后轴心抗压强度试验,得到不同冻融循环作用下掺沙漠砂混凝土破坏特征和应力-应变曲线,分析不同冻融循环下掺沙漠砂混凝土表面损伤特征、质量损失率、动弹性模量损失率和超声波波速损失率的变化规律.结果表明:随着冻融循环次数增加,掺沙漠砂混凝土质量损失率变化较小,动弹性模量损失率、超声波波速损失率、相对峰值应变和极限应变均增大,相对峰值应力和横向变形系数均减小,弹性模量先增大后减小;在相同冻融循环次数下,掺沙漠砂混凝土弹性模量损失率、超声波波速损失率和相对峰值应变均小于普通混凝土,相对峰值应力、横向变形系数和弹性模量比普通混凝土高.采用过镇海提出的单轴受压本构模型拟合得到应力-应变全曲线方程,分析冻融循环对应力-应变曲线控制参数的影响,可对沙漠砂混凝土结构的抗冻性能进行分析.     

混杂纤维增强高性能混凝土强度的试验

目的揭示钢纤维和聚丙烯纤维混杂后对高性能混凝土强度和抗裂性能的影响.方法参照国家标准和试验方法，按不同的纤维掺量设计了16组纤维增强高性能混凝土试件，进行了大量抗压强度试验和劈裂抗拉性能试验研究.结果低体积掺量的聚丙烯纤维增强高性能混凝土劈裂抗拉试验破坏为爆裂式破坏；在高性能混凝土中掺加适量的钢纤维和聚丙烯纤维可使抗拉强度提高10%-40%，使拉压比增大到1/18-1/16；劈裂抗拉试验破坏为带有一定延性的破坏；钢纤维体积掺量为0.8%、聚丙烯纤维体积掺量为0.11%时混杂纤维增强高性能混凝土的复合增强效果最好，高性能混凝土拉压比为1/16.结论适量掺加钢纤维和聚丙烯纤维可使高性能混凝土的拉压比增大，提高高性能混凝土的抗裂性能.     

钢纤维-橡胶混凝土力学性能试验研究

为提高橡胶混凝土整体力学性能,将钢纤维作为改性材料,在橡胶混凝土(橡胶掺量为10%)中,掺入0.5%、1.0%、1.5%、2.0%四种不同体积分数的钢纤维,研究不同钢纤维掺量对钢纤维-橡胶混凝土单轴抗压强度、劈裂抗拉强度和抗冲击性能的影响。结果表明:较于橡胶混凝土,随着钢纤维掺量的增加,钢纤维-橡胶混凝土的抗压强度、抗拉强度、抗冲击性能均呈现先升高后降低的趋势,其抗压强度可提高12.7%,抗拉强度可提高22.0%,抗冲击性能可提高3.9倍,且钢纤维的阻裂作用可提高试件破坏形态的完整程度。     

混凝土单轴动态抗拉特性的试验研究

在应用过程中,混凝土结构肯定要受到动态荷载的作用,而混凝土材料的动态力学特性与静态情况下有非常大的区别.为了考察动态荷载作用下混凝土的抗拉特性,本文应用MTS试验机,对C40混凝土在应变速率为10-5/s～10-2/s范围内进行单轴动态拉伸试验,系统研究了不同应变速率下混凝土的抗拉强度、弹性模量、峰值应变等抗拉力学特性,并分析了应变速率对混凝土抗拉强度、弹性模量等的影响规律.试验结果表明:混凝土抗拉强度、弹性模量会随应变速率的增加而增加,泊松比离散性比较大,规律不明显,动态受拉应力应变曲线与静态相似.这些成果可以为混凝土的结构设计提供技术参数.     

混凝土动态受压力学特性的试验研究与数值分析

采用MTS液压伺服系统对C30、C40两种混凝土进行了不同应变速率下的单轴抗压试验,系统研究了应变速率对混凝土抗压强度、弹性模量及应力应变曲线的影响,给出了描述混凝土在应变速率影响下的抗压强度变化的表达式;并应用有限元法,对简支梁进行了结构动力响应分析,结果表明:两种强度混凝土的抗压强度、弹性模量随着应变速率的增加呈明显增加的趋势,混凝土在动态荷载作用下的应力应变曲线与静态荷载下的应力应变曲线具有很好的相似性;同时,动态荷载作用下,梁中应力发生重分布,应变速率对混凝土结构的动力响应具有显著的影响,需要在混凝土结构设计中充分重视荷载动力效应的分析.     

掺聚烯烃粗纤维混凝土性能研究

研究了不同掺量的聚烯烃粗纤维混凝土的力学性能和变形性能,并与普通混凝土和钢纤维混凝土进行比较.结果表明,掺一定量的聚烯烃粗纤维能有效改善混凝土的弯曲韧性、抗冲击性及抗撞磨性,甚至优于同体积掺量的钢纤维混凝土.但掺聚烯烃纤维混凝土抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和弹性模量均稍低于普通混凝土,即使增加聚烯烃纤维的掺量也不能提高其力学性能.聚烯烃纤维对混凝土的干燥收缩的影响与掺量有关.     

钢纤维改性橡胶混凝土性能试验研究

在5%、10%、15%、20%橡胶掺量的橡胶混凝土中外掺1.0%体积率的钢纤维,通过立方体劈裂抗拉试验、棱柱体抗折试验,研究了钢纤维橡胶混凝土的力学性能。实验结果表明:橡胶混凝土立方体劈裂抗拉强度和棱柱体抗折强度随橡胶颗粒掺量的增加而明显下降,掺入钢纤维后的钢纤维橡胶混凝土劈裂抗拉强度先降低后提高,棱柱体抗折强度均明显提高,韧性均显著提高。     

风积沙混凝土轴心受压力学性能研究

试验设计风积沙和粉煤灰内掺替代等质量的河砂及水泥,制备了10组风积沙-粉煤灰混凝土,进行60d风积沙-粉煤灰混凝土轴心抗压试验,开展风积沙-粉煤灰混凝土轴心受压破坏形貌、微观结构、应力-应变关系、轴心抗压强度、峰值应变、弹性模量、泊松比等内容的试验研究。结果表明：弹性阶段各掺量风积沙混凝土应力-应变曲线基本趋于一致,进入弹塑性阶段后,风积沙混凝土较基准混凝土应力增长较快,混凝土脆性增加。轴心抗压强度、弹性模量及泊松比随风积沙掺量增加呈现先增大后减小的变化趋势,随粉煤灰掺量增加在降低。最后,对过镇海经典模型上升段本构参数A进行二次演化,建立了本构参数与轴心抗压强度和风积沙掺量之间的演化模型,得出风积沙混凝土应力-应变上升段本构方程。     

混凝土特征拉应变随龄期发展规律研究

为了更好地预测混凝土抗开裂性能,研究了混凝土特征拉应变随时间的变化规律。通过弯拉试验方法,研究水泥强度等级与掺加纤维对混凝土1～180 d各龄期的初裂拉应变和极限拉应变的影响,分析初裂拉应变与弯拉强度和静力受压弹性模量比值的关系,建立了极限拉应变随龄期发展的关系式,提出最终极限拉应变与特征龄期的概念。试验结果表明,混凝土的初裂拉应变与混凝土弯拉强度和静力受压弹性模量的比值具有良好的线性关系,混凝土极限拉应变随时间成负指数增长,提高水泥强度等级与掺加纤维均可以提高混凝土最终极限拉应变,但提高幅度并不显著,相对而言,以特征龄期来评价混凝土抗裂性能更加重要。