植物纤维增强水泥基复合材料的弯曲韧性研究

传统的水泥基材料有脆性、抗拉强度低等特点,是导致其易开裂、耐久性差的主要原因。天然纤维的掺入能够改善传统水泥基材料的脆性,使其表现出应变硬化的特征,提高传统水泥基材料的韧性。通过四点弯曲试验得到了菠萝叶纤维体积掺量分别为1%、1.5%、2%以及苎麻纤维体积掺量为2%对照组的荷载-挠度曲线,并按照ASTM C1018和JCI 544两种方法确定了复合材料的弯曲韧度指数和弯曲韧度系数;通过抗折、抗压强度试验研究了两种天然纤维不同体积掺量下的抗折、抗压强度。结果表明,弯曲韧性以及抗折强度均随着纤维掺量的增大而得到提高,而抗压强度随着纤维掺量的增大呈现减少的趋势。试验还表明,体积掺量为2%的菠萝叶纤维增韧效果明显好于相同掺量下的苎麻纤维。     

不同纤维增强水泥稳定碎石混合料路用性能与耐久性研究

研究了聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维、玄武岩纤维和聚酯纤维对水泥稳定级配碎石混合料力学性能的影响,并确定各纤维的最佳掺量。基于干缩与温缩试验、冻融循环试验、动水冲刷试验、三分点弯曲疲劳试验,研究纤维对水泥稳定级配碎石混合料水稳定性和疲劳性能的增强作用,并采用SEM分析了增强机理。结果表明,掺加纤维能显著提高水泥稳定级配碎石混合料的无侧限抗压强度、劈裂强度与弯拉强度,同时显著改善水泥稳定级配碎石混合料的温缩与干缩性能、抗冻性与抗冲刷性能,掺加纤维显著提高了水泥稳定级配碎石混合料的抗疲劳性能,降低了疲劳寿命对应力强度比的敏感性。     

复合SMA纤维增韧高性能水泥基材料的弯曲与疲劳性能研究

文章以砂浆为基体材料,将短切形状记忆合金纤维和钢纤维掺入到砂浆中制备得复合SMA纤维增韧高性能水泥基材料。研究纤维的种类和掺量、长径比对纤维增韧水泥基材料试件的弯曲、疲劳等力学性能的影响规律。实验结果表明：采用SMA纤维与钢纤维复合掺入能够明显改善水泥基材料的弯曲和疲劳性能。随着混杂纤维体积掺量的增加,试件的抗弯承载力提高,当混杂纤维体积掺量为1%时,韧性可提高6-9倍;当混杂体积掺量为2%时,试件的疲劳寿命提高2.3倍。     

PVA纤维对水泥稳定碎石疲劳性能的影响机理研究

采用普通水泥稳定碎石与掺一定量纤维水泥稳定碎石进行疲劳性能试验,结果显示,纤维能改善材料强度的离散性,同时大大提升水泥稳定碎石的疲劳性能。最后利用威布尔分布函数对疲劳试验结果进行了统计分析,分析了其影响机理。     

应变硬化水泥基复合材料(SHCC)弯曲韧性研究

砂浆、混凝土等水泥基复合材料易于开裂、耐久性低劣的主要原因是其抗拉强度低、韧性差。高模量聚乙烯醇（PVA）纤维的添加可以增强水泥基材料的韧性，使其呈现准应变硬化和多微缝开裂特性，从而显著改善结构的耐久性。通过四点弯曲试验研究了PVA纤维体积掺量分别为0、0.75%、1.5%的抗折强度，按照ASTM方法确定了SHCC的弯曲韧度指数，通过JCI方法得到了SHCC的弯曲韧性系数。结果表明，最大抗弯承载力和最大挠度均随纤维掺量的增加而增加。结果可由纤维增强材料的应变硬化特性来解释。同时，与数值模拟结果的比较也证实了上述结论。     

桥梁伸缩缝的水泥基复合材料抗疲劳性能试验研究

为研究用于桥梁伸缩缝的高性能水泥基复合材料(HPECC)的疲劳性能,分别对掺入国产PP纤维和PVA纤维的水泥基复合材料进行三点弯曲梁疲劳试验。结果表明PVA-HPECC出现多缝开裂的现象,在疲劳荷载作用下,其疲劳寿命远大于PP-HPECC;根据可靠度理论建立P-S-N曲线,得到不同可靠度下的疲劳寿命预测方程。     

废轮胎钢纤维混凝土的弯曲韧性试验研究

为探析废轮胎钢纤维混凝土在道路工程中的应用前景,采用ASTM C1018对比测试了不同掺量的废轮胎钢纤维和普通钢纤维对水泥混凝土弯曲韧性的影响。结果表明:废轮胎钢纤维对混凝土韧性具有明显提高作用;随钢纤维掺量的增加,初裂后的荷载-挠度曲线更趋饱满、荷载二次峰值不断提高,混凝土越接近理想弹塑性材料;废轮胎钢纤维混凝土的韧性低于普通钢纤维,若要达到相同韧度,其掺量需较普通钢纤维高25%~45%。     

玄武岩纤维机场道面混凝土弯曲疲劳性能试验研究

通过弯曲疲劳试验,对比分析研究了玄武岩纤维道面混凝土和普通道面混凝土的弯曲疲劳性能,并得出疲劳方程。试验结果表明:掺入玄武岩纤维后能明显提高普通道面混凝土的抗弯曲疲劳性能,玄武岩纤维道面混凝土的疲劳寿命是普通道面混凝土的2.15～5.95倍,且疲劳寿命均服从两参数威布尔分布。本文的试验研究结果为玄武岩纤维在机场道面混凝土中的实际应用提供了依据。     

废旧水泥稳定碎石冷再生利用疲劳寿命研究

现行公路沥青路面再生技术规范没有对冷再生基层混合料的疲劳破坏作出技术要求,为研究冷再生旧路水泥稳定碎石基层疲劳寿命,通过不同含量的水泥、乳化沥青冷再生混合料的无侧限抗压强度、回弹模量、劈裂强度等试验,分析冷再生旧路水泥稳定碎石基层物理力学性能。根据冷再生旧路水泥稳定碎石试验资料,运用多层弹性连续体系理论计算不同乳化沥青掺量和不同冷再生旧路水泥稳定碎石基层厚度的层底应力比。不考虑现场综合修正系数kc,室内疲劳试验结果表明:掺入乳化沥青冷再生旧路水泥稳定碎石基层疲劳寿命大于按沥青路面设计规范计算的新拌水泥稳定碎石疲劳寿命,乳化沥青增加冷再生旧路水泥稳定碎石混合料的柔性,延长疲劳寿命。     

聚丙烯纤维增强水泥稳定碎石基层材料的抗冲刷性能

应用材料试验系统(MTS)研究了聚丙烯纤维增强水泥稳定碎石基层材料抗冲刷性能随聚丙烯纤维掺量、聚丙烯纤维长度、水泥掺量、养护龄期以及冲刷时间变化的规律,并从材料结构组成、强度理论以及断裂损伤理论三方面分析了材料的抗冲刷机理.结果表明:在10 Hz正弦交变集中荷载作用下,养护14 d聚丙烯纤维增强水泥稳定碎石基层材料20 min时的冲刷速率可用来评价其抗冲刷性能;合理配比的聚丙烯纤维增强水泥稳定碎石基层材料的抗冲刷性能较普通水泥稳定碎石基层材料提高30%以上.     

钢纤维混凝土弯曲韧性试验研究

试验研究和工程实践表明,钢纤维混凝土具有良好弯曲韧性,《纤维混凝土结构技术规程》(CECS38∶2004)在隧洞支护与补砌、工业建筑地面设计中引入弯曲韧度指数和弯曲韧度比,这与以往基于ASTMC1018弯曲韧性指数不同。通过四点弯曲梁弯曲韧性试验,利用不同方法计算弯曲韧性指标,对钢纤维体积率和混凝土强度对钢纤维混凝土弯曲韧性的影响进行分析。     

Effect of fiber hybridization on energy absorption and synergy in concrete

In the present study, steel and polypropylene (PP) fibers have been utilized with the intent of obtaining hybrid fiber-reinforced concrete (HFRC) with desirable mechanical properties. An attempt has been made to scrutinize the properties of HFRC with the main concentration being on energy absorption characteristics of concrete and the efficacy of fiber hybridization in producing synergy. Accordingly, a total of 180 specimens, representing 20 different mixtures have been cast and evaluated through compressive, split tensile, and flexural tests. The relevant flexural toughness of the specimens was calculated using ASTM C1018, ASTM C1609, JSCE, and PCS methods, and the effectiveness of these methods was evaluated based on the experimental results. It was observed that steel fibers are more effective in the improvement of flexural toughness in the presence of PP fibers. Furthermore, synergy associated with the combination of fibers at different stages of deflection of the beam specimens was observed and analyzed.     

粗聚烯烃纤维混凝土圆板弯曲韧性和表征方法

通过圆板试件研究了新型粗聚烯烃纤维混凝土的弯曲韧性,探讨了纤维掺量、纤维长度和基体强度等对圆板能量吸收值的影响规律.试验发现:纤维掺量与圆板能量吸收值成正比;纤维长度介于38~60mm时,圆板能量吸收值随纤维长度增加而增大,当纤维长度≥48mm时,其荷载-挠度曲线下降段出现应变强化特征,荷载有2次峰值.分析了美国ASTM C1550在评价韧性方面存在的问题,提出了以圆板初裂挠度为初始参考挠度,基于能量比值法的韧性指标评定方法,该方法可表征粗纤维对混凝土板初裂后韧性的贡献,并可直接与理想弹塑性材料的韧性指标进行比较.     

早龄期钢纤维混凝土弯曲韧性试验与分析

设计并制作了不同纤维掺量（0．6％、1．2％、1．8％）的36个小梁试件,进行了不同龄期（1d、2d、3d、7d、28d）钢纤维混凝土弯曲韧性试验。利用ASTMC1018韧度指数法对试验结果进行评价。结果表明,不同龄期条件下钢纤维混凝土韧度指数变化不明显,但纤维掺量对韧度指数有较大影响,且对早龄期混凝土影响显著。随龄期增长,初裂韧性有显著提高。早龄期钢纤维混凝土弯曲韧度指数比值介于1．95-2．20之间,与理想弹塑性参数2较为接近。纤维掺量1．2％的钢纤维混凝土有良好的塑性性能。     

机场道面混掺纤维混凝土强度与抗弯韧性试验

为了降低机场道面混凝土脆性,通过混掺高性能粗聚烯烃纤维（PP）和细聚乙烯醇纤维（PVA）来提高道面混凝土韧性。通过四点弯曲试验,测得了梁试件荷载 挠度曲线,分析了2种纤维体积掺率混掺对改善三级配机场道面混凝土弯曲韧性的效果。结果表明:纤维混掺可明显改善混凝土抗弯韧性;PP的掺入使荷载 挠度曲线出现了2次峰值;PVA体积掺率为0.2%或0.4%时,随着PP掺率增加,韧性指标值P₃₀₀,P₇₅,P₅₀均呈增大趋势;PP掺率的增加对后期韧性指标值P₇₅,P₅₀的提高更为显著;增加PVA掺率对提高第一峰值强度较为显著;PP和PVA分别以体积掺率1.1%和0.4%混掺时,机场道面混凝土抗弯韧性提高最为明显。     

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。     

钢纤维砼韧性及压缩韧性指标的研究

本文首先分析比较了国内外提出的关于钢纤维砼(SFRC)各种有代表性的韧性指标。基于评价SFRC韧性指标的五个原则,提出用韧度指数(?)和承载能力变化系数(?)作SFRC的压缩韧性指标。从分析砼试件单向受压时裂缝开裂和传播过程及钢纤维的作用,认定与非稳定裂缝传播阶段开始时的荷载——临界荷载P_(cr)对应的临界点,是SFRC试件压缩过程的重要特征点,并取P_(cr)=O.85(?)。最后,作者通过五组不同纤维率试件的压缩试验,证明所提出的指标体系是可取的,能够充分反映不同纤维率的增韧效果。