钢纤维混凝土应变速率敏感性及本构模型研究

研究了单向应力状态下钢纤维掺量为2.0%的钢纤维混凝土在应变速率为10-5、10-4、5×10-3s-1时的强度特性和变形特性,在此基础上,推导了钢纤维混凝土的单轴应力-应变全曲线。结果表明,普通混凝土的单轴抗压强度、弹性模量、吸能能力随应变速率的提高而提高;钢纤维混凝土的单轴抗压强度、弹性模量随应变速率的提高而提高,但吸能能力随应变速率的提高而降低;钢纤维对混凝土的抗压强度影响不大,但很好地改善混凝土的延性,相同应变速率下钢纤维混凝土的峰值应变较普通混凝土有所增加;相同基体强度的钢纤维混凝土吸能能力强于普通混凝土,但弹性模量比普通混凝土小;推导的应力应变曲线能够很好地描述钢纤维混凝土在不同应变速率下的应力应变全曲线关系。     

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。     

C100混凝土的力学性能及应力-应变曲线

利用刚性辅助装置测试C100超高强的素混凝土和纤维混凝土的应力-应变曲线,同时对长龄期的C100超高强混凝土抗压强度、静压力弹性模量等力学性能的发展趋势进行研究。试验结果表明C100超高强混凝土应力-应变曲线采用刚性辅助装置测试是比较便捷和有效的试验方法,高强混凝土应力应变全曲线显示当混凝土所受荷载达到最大时,混凝土的破坏具有突变性,应力应变曲线没有明显的缓冲阶段,只有上升阶段和下降阶段两个过程。另外,钢纤维超高强混凝土应力应变曲线的变化规律也基本一致,但钢纤维的掺加能够使混凝土的在荷载作用下的应变得变化具有更加稳定和平缓的特点,达到破坏突变点后应力应变曲线平稳下降,说明钢纤维能够明显的改善高强混凝土的脆性。同时,水胶比为0.18的超高强混凝土,混凝土的28 d抗压强度超过100 MPa,随着养护龄期达到180、360 d时,混凝土的抗压强度在此过程中仍然继续增长。两组混凝土在360 d时的抗压强度分别达到了150.1、163.7 MPa,并且它们的静压力弹性模量在56 d龄期时在50 GPa左右。     

高性能轻骨料混凝土高温后受压本构关系研究

通过对无纤维全轻混凝土、无纤维次轻混凝土、钢纤维全轻混凝土、钢纤维次轻混凝土进行25、200、400、600、800℃五个温度水平的高温后力学性能试验，研究高温作用对未掺钢纤维和掺入不同体积掺量钢纤维增强轻骨料混凝土力学性能的影响。研究结果表明：随受火温度升高，高性能轻骨料混凝土的强度、弹性模量逐渐下降，立方体抗压强度和弹性模量下降幅度大于轴心抗压强度，纵向峰值应变和横向变形逐渐增大，应力-应变曲线渐趋扁平，上升段线性段比例变小，曲线与横轴包围面积逐渐减小;高性能全轻和次轻混凝土均表现出比普通混凝土更好的抗火性能，但是在高温800℃后，高性能轻骨料混凝土也发生了爆裂，掺入钢纤维后并没能消除爆裂现象，但是减小了高温后试块的表面裂缝宽度；钢纤维改善了高温前后轻骨料混凝土的力学性能，使高温前后轻骨料混凝土的弹性模量和峰值应变均有一定程度的提高。通过回归分析，建立高性能轻骨料混凝土的单轴受压分段应力-应变本构方程，其与试验结果吻合较好。     

不同再生细骨料取代率下的再生混凝土 单轴受压本构关系

为研究不同再生细骨料取代率的再生混凝土单轴受压本构关系,进行了再生细骨料取代率为0、30%、50%、100%的再生混凝土的单轴受压试验,并获得应力-应变试验全曲线,分析了再生细骨料取代率对抗压强度、弹性模量、峰值应变和极限应变的影响规律,并通过拟合得到再生混凝土弹性模量、峰值应变及应力-应变全曲线的计算表达式。研究表明,随着再生细骨料取代率增大,再生混凝土的抗压强度、弹性模量呈下降趋势,而峰值应变和极限应变增大;再生混凝土的应力-应变全曲线形状与普通混凝土相似,基于过镇海模型拟合得到的再生混凝土应力-应变全曲线与试验全曲线吻合较好。     

废弃玻璃细骨料混凝土单轴受压应力-应变全曲线试验研究

完成了废弃玻璃细骨料混凝土的单轴受压应力-应变全曲线试验,研究了取代率对再生玻璃细骨料混凝土的应力-应变全曲线形状和抗压强度、峰值应变、弹性模量的影响。研究结果表明,废弃玻璃细骨料混凝土的立方体抗压强度、棱柱体抗压强度、弹性模量随着取代率的不断增加而不断减小,但峰值应变却不断增大;基于试验数据,拟合得到了废弃玻璃细骨料混凝土的应变-应变关系曲线表达式。     

钢纤维混凝土基本力学性能试验研究

为使钢纤维混凝土在工程结构中得到有效的应用,对不同体积掺量的钢纤维混凝土的立方体抗压强度、劈裂强度、轴心受压应力-应变关系曲线及弹性模量等进行了试验研究,分析了钢纤维掺量对钢纤维混凝土立方体抗压强度、劈裂抗拉强度及弹性模量的影响。研究结果表明:当钢纤维体积掺量为1.5%时,28 d混凝土立方体抗压强度增加23.8%,劈裂抗拉强度提高78.7%;对混凝土轴心受压强度和弹性模量有一定程度的增加,但增幅较小;不同掺量的钢纤维混凝土试件泊松比在0.17～0.20之间变化。     

高温后混杂纤维RPC单轴受压应力应变关系

对120个经20~900℃作用后、尺寸为70.7mm×70.7mm×228.0mm的混杂纤维活性粉末混凝土(RPC)试件进行了单轴受压试验,分析了纤维掺量和经历温度对混杂纤维RPC轴心抗压强度、弹性模量、峰值应变和受压应力应变曲线的影响.结果表明：相同高温作用后,钢纤维掺量为1%（体积分数）的混杂纤维RPC抗压强度最低,而钢纤维掺量为2%,聚丙烯纤维掺量不同的混杂纤维RPC抗压强度差别不大;轴心抗压强度和弹性模量随经历温度的升高先增大后减小,且弹性模量下降速度比抗压强度快;经历温度为600℃时,峰值应变达到最大值,且峰值点前应变迅速增大,峰值点后呈线性减小.通过回归分析,建立了抗压强度、弹性模量和峰值应变随温度变化的计算公式,提出了用五次多项式和有理分式表达的混杂纤维RPC应力应变曲线方程.与普通混凝土和高强混凝土相比,混杂纤维RPC具有更优越的抗高温性能.     

钢纤维轻骨料混凝土准静态力学性能研究

采用NYL-2000型压力试验机和SHT4106型电液伺服万能试验机,分别对基体强度等级为LC60,钢纤维体积率(Vf)为0~3%的钢纤维轻骨料混凝土(SFRLAC)进行立方体抗压、劈拉、轴压试验,测得SFRLAC立方抗压强度、劈拉强度、轴压强度和应力-应变曲线。试验结果表明:随Vf的增加,SFRLAC抗压强度逐渐增大,但增幅有限,劈拉强度增幅明显,最大可达122%;钢纤维的掺入可显著提高基体轻骨料混凝土(LC)的韧性,弹性模量也随Vf的增大缓慢增长,但增幅逐渐减小。观察其破坏形态可发现:钢纤维的掺入改善了LC的脆性破坏形态,使其具有一定的塑形破坏形态,且Vf越大,其塑形破坏体现越明显,破坏程度越小。     

钢纤维高强混凝土在不同应变率时的单轴受压性能

对不同钢纤维体积率 (Vf)的钢纤维高强混凝土 (SFRHSC)进行了不同应变率下单轴压缩试验 ,试验结果表明 :钢纤维的加入 ,不仅提高了混凝土的强度 ,还显著地提高了其韧性和阻裂能力 ,使其破坏形态从脆性改变到延性 ,并且在一定程度上缓解了试验机刚度不够高而对测试结果的负面影响 ,使试验结果更接近真实。随着应变率增大 ,SFRHSC强度提高 ,但韧性呈现下降趋势 ,且Vf 越大 ,韧性下降幅度越小。弹性模量和泊松比受Vf 和应变率的影响甚微。推荐了适合于SFRHSC应力 应变曲线的数学表达式。