高掺量钢-聚丙烯混杂纤维高强混凝土抗弯韧性试验研究

通过高掺量钢-聚丙烯混杂纤维高强混凝土的抗弯试验得到纤维混凝土的抗弯荷载-挠度曲线,据此分别采用弯曲韧性指数、等效抗弯强度与弯曲韧性比来研究分析不同体积掺量的钢纤维、聚丙烯纤维混杂后对C60高强混凝土抗弯韧性的影响规律。研究结果表明,钢纤维混凝土的抗弯强度和韧性均随着钢纤维掺量的增加而明显提高,对钢纤维掺量一定时的钢-聚丙烯混杂纤维混凝土而言,存在最优的聚丙烯纤维掺量使得抗弯强度和韧性最大,即出现较好的正混杂效应。     

混杂纤维混凝土带切口梁的跨中挠度与裂缝口张开位移研究

选用总体积掺量不超过1%的钢纤维(SF)、塑钢纤维(MPF)和聚丙烯单丝纤维(PF),进行混杂纤维混凝土带切口梁三点弯曲试验,通过荷载-挠度曲线分析了纤维混杂方式和掺量对混凝土弯曲韧性的影响,对裂缝口张开位移-挠度曲线进行线性拟合,初步探究了基于荷载-裂缝口张开位移曲线的弯曲韧性评价方法。研究结果表明:三元混杂纤维增强混凝土具有较素混凝土、单掺及二元混杂纤维混凝土更优的弯曲韧性,基于弯曲韧性的最优混杂组合为0.7%SF、0.19%MPF、0.11%PF;跨中挠度δ与裂缝口张开位移呈较好的双折线关系,由基于荷载-挠度曲线的弯曲韧性评价方法得出的结论,与由基于荷载-裂缝口张开位移曲线的弯曲韧性评价方法得出的结论一致,通过荷载-裂缝口张开位移曲线对混杂纤维混凝土的弯曲韧性进行评价是可行的。     

混杂纤维活性粉末混凝土的断裂性能

通过三点弯曲断裂试验,研究了钢纤维、钢纤维-粗聚烯烃纤维、钢纤维-聚乙烯醇纤维以及钢纤维-粗聚烯烃纤维-聚乙烯醇纤维对活性粉末混凝土(RPC)断裂韧性的改善效果.结果表明:与单掺钢纤维的RPC试件相比,钢纤维与粗聚烯烃或聚乙烯醇纤维混掺增强RPC试件的预制裂缝尖端出现数条细小的微裂缝,其荷载-挠度曲线和荷载-裂缝口张开位移(CMOD)曲线均表现出明显的"二次硬化"现象;当钢纤维体积分数为1.5%,聚乙烯醇或粗聚烯烃纤维掺量为9kg/m3时的混杂纤维RPC试件与单掺钢纤维RPC试件相比,其峰值荷载分别提高了54.4%和85.4%,断裂能分别提高了138.4%和88.5%,断裂韧度分别提高了111.9%和50.8%;当钢纤维体积分数为1.0%,粗聚烯烃纤维和聚乙烯醇纤维掺量均为3.0kg/m3或4.5kg/m3时,钢纤维、粗聚烯烃和聚乙烯醇纤维混掺表现出良好的混杂效应;钢纤维体积分数为1.0%~1.5%,合成纤维总掺量为9kg/m3时,对RPC断裂性能的改善效果最理想.     

钢-PVA混杂纤维高强再生骨料混凝土断裂性能

为提高再生骨料混凝土的断裂性能,通过三点弯曲梁断裂试验,研究钢纤维、钢-PVA混杂纤维对高强再生骨料混凝土(RAC)断裂性能的影响。结果表明:未掺纤维的高强RAC脆性较大,断裂性能差,而钢纤维、钢-PVA混杂纤维对高强RAC的断裂破坏延缓作用明显;钢纤维与PVA纤维混杂后的高强RAC比单掺钢纤维时,其荷载-变形曲线更为饱满且下降段更为平缓;单掺钢纤维时高强RAC的失稳韧度及断裂能显著提升,但起裂韧度基本没有提高,而钢纤维与PVA纤维混杂后RAC各项断裂参数均有明显改善,对其起裂韧度的提升效果较好,在体积掺量为0.2%的PVA纤维与体积掺量为1.0%的钢纤维混杂时混杂效应较优,对高强RAC各项断裂性能的改善效果最为理想。     

低掺量三元混杂纤维混凝土轴心受压试验

借助正交试验方法,研究了钢、聚丙烯、玄武岩等纤维及纤维掺量对三元混杂纤维混凝土(SPBHFRC)轴心抗压强度、轴压韧性及轴压破坏形态的影响,并筛选出轴压性能最优的纤维组合;结合轴压荷载-变形曲线、应力-应变曲线对混杂纤维混凝土变形过程进行详细描述,并对轴压应力-应变曲线进行数学拟合。研究表明,钢纤维含量是影响混杂纤维混凝土轴心受压性能的关键因素;钢纤维体积掺量为2%,聚丙烯体积掺量为0.1%,玄武岩体积掺量为0.2%时,混杂纤维混凝土试件在破坏时的轴压韧性较好,可为实际工程设计和选材提供参考;基于过镇海~[9]提出的分段式本构方程能准确拟合出SPB-HFRC轴心受压应力-应变曲线,可为纤维混凝土的非线性有限元分析提供可靠的计算依据。     

钢-聚丙烯混杂纤维再生混凝土断裂性能研究

通过三点弯曲断裂试验,研究了单掺钢纤维、聚丙烯纤维以及钢-聚丙烯纤维混杂对再生混凝土(RAC)抗断裂性能的影响。结果表明:未掺纤维的素RAC试件脆性较大,断裂能值低;掺入纤维的RAC试件断面上可以看到钢纤维被拔出和聚丙烯纤维被拉断的痕迹,混杂纤维RAC在预制裂缝的尖端附近出现了数条微裂缝。与单掺钢纤维或聚丙烯的RAC试件相比,钢-聚丙烯混杂纤维RAC试件荷载-变形曲线下降段更为平缓,有些试件表现出明显的"二次硬化"现象。钢纤维和聚丙烯纤维的掺入对于基体RAC的抗断裂性能均有明显的改善,且钢纤维的改善效果优于聚丙烯纤维。当钢纤维体积掺量为1.5%及聚丙烯掺量为0.9%时,混杂纤维RAC试件的峰值荷载、断裂韧度及断裂能均达最大值,对RAC断裂性能的改善效果最理想。     

纤维类型对混凝土抗压强度和弯曲韧性的增强效应及变异性的影响

为研究单掺钢纤维、聚丙烯纤维和纤维素纤维对混凝土抗压强度及弯曲韧性的影响,在不同体积掺量下进行了混凝土试块的抗压强度及弯曲韧性试验,并对试验结果进行了变异性分析。试验结果表明:3种纤维混凝土抗压强度较素混凝土平均提高26.7%、6.1%和11.1%;二次抗压强度保持率分别达77.0%、45.7%和58.0%;抗弯承载力最大分别提高31.6%、3.5%和14.0%;基于荷载挠度曲线、Newkumar法及弯拉应力应变曲线分别计算的弯曲韧性指数I_(20)、Newkumar指标PCS_m和韧度比R_x分别为素混凝土的4.2、3.1、2.6倍,19.9、9.8、6.9倍和4.0、3.4、2.7倍。变异性分析结果表明,掺入纤维后混凝土的抗压强度变异性小于弯曲韧性。同时,基于Newkumar法和应力应变曲线法算得的混凝土弯曲韧性指标变异系数小于荷载挠度曲线法。总体而言,钢纤维增强混凝土的抗压强度和弯曲韧性最为显著,且变异系数最小。纤维素纤维增强混凝土抗压强度及聚丙烯纤维增强混凝土弯曲韧性则相对较显著。     

预应力钢纤维混凝土板弯曲试验研究

通过设计制作加载装置和位移传感器对三种不同钢纤维掺量(0、1%、2%)的预应力钢纤维混凝土板进行了弯曲试验研究,得到了弯曲过程中预应力钢纤维混凝土板跨中的荷载-挠度曲线,揭示了预应力钢纤维混凝土板的跨中挠度在弯曲加载过程中呈现三阶段变化,并且钢纤维的加入有助于提高板的弯曲韧性,通过等效截面法计算得出了不同钢纤维掺量板的抗弯强度.     

超细钢纤维混凝土弯曲韧性研究

为研究钢纤维混凝土的弯曲韧性,按照CECS 13:2009对不同纤维体积掺量(Vf=0、1%、2%、3%)、不同纤维长度(Lf=13mm、6mm)的钢纤维混凝土梁进行了四点弯曲试验。结果表明,掺加钢纤维对混凝土的抗压强度影响很小;随着纤维掺量的增加,SFRC梁的承载力提高、韧性增强、荷载-挠度曲线也更饱满,特别是当纤维长度为13mm时;根据荷载-挠度曲线提出了一种确定初裂点的方法 ,结果表明该方法可以有效判定初裂点的位置。     

生态钢纤维混凝土弯曲韧性和断裂性能

为掌握生态钢纤维混凝土的弯曲韧性和断裂性能,分别对掺率(体积分数)为1.0%,1.7%,2.4%的2种异形生态钢纤维混凝土和掺率为0.7%,1.3%的原生高强钢纤维增强混凝土进行了无切口梁四点弯曲韧性试验和切口梁三点弯曲断裂试验。研究结果表明:生态钢纤维掺率为1.0%时,无切口梁四点弯曲荷载 挠度曲线和切口梁三点弯曲荷载 挠度及荷载 切口张开位移曲线在达到峰值后都出现局部陡降,试件残余强度较小,断裂韧度值较低,纤维对改善混凝土弯曲韧性和断裂性能的作用较小;当生态钢纤维掺率为1.7%时,混凝土弯曲韧性和断裂性能均得到显著提高,混凝土在变形达到15δ_ult,p（δ_ult,p为素混凝土峰值荷载对应的挠度）或70D_ult,p（D_ult,p为素混凝土峰值荷载对应的切口张开位移）水平时,依然具有较高的持荷能力和较好的韧性,波浪型生态钢纤维混凝土断裂能和断裂韧度是素混凝土的27.59倍和8.35倍;生态钢纤维掺率为2.4%时,混凝土弯曲韧性指标、断裂能和断裂韧度进一步增加;掺率为1.7%的生态钢纤维混凝土增韧和抗断裂效果与掺率为0.7%的原生高强钢纤维混凝土相当。     

掺不同纤维的RPC弯曲韧性试验研究

通过对不同纤维种类及掺量的活性粉末混凝土进行弯曲韧性试验,测出相应的荷载-挠度曲线,并依据ASTM C1018韧性指数法分析了不同体积掺量的钢纤维、聚丙烯纤维及两者的混合对改善RPC韧性的影响。试验发现:体积掺量为2.5%的钢纤维单掺时对改善RPC的弯曲韧性和峰值荷载较合理;当体积掺量为1.5%的钢纤维和体积掺量为0.15%的聚丙烯纤维混掺时,其增韧效果更优;单掺聚丙烯纤维对RPC的增韧效果不明显,且对峰值荷载易产生负作用。     

混杂纤维混凝土弯曲韧性评价体系

根据纤维总体积掺量为1%的混杂纤维混凝土四点弯曲试验和切口梁弯曲试验的荷载–挠度曲线、韧性指数I_n和纤维混凝土能量吸收值D_n等计算指标,结合试验力学模型以及弯曲韧性评价指标的含义,对两种试验方法下荷载–挠度曲线的精密度进行方差分析;对混杂纤维混凝土的韧性指数I_n、纤维混凝土能量吸收值D_n的离散程度进行统计分析。研究表明:对于低掺量混杂纤维混凝土而言,四点弯曲试验与切口梁弯曲试验的荷载–挠度曲线的精密度一致;采用纤维混凝土能量吸收值D_n作为弯曲韧性评价指标,其离散程度较小,所需要的试件数量较少,通过等效抗弯拉强度f_(eq1)、f_(eq2)可以建立弯曲韧性指标与强度指标之间的联系;选用切口梁法的试验方式和纤维混凝土能量吸收值D_n更适宜于低掺量混杂纤维混凝土弯曲韧性研究,有利于以韧性为基础的结构设计方法的发展。     

PVA和钢纤维及钢纤维之间混杂对混凝土弯曲韧性的影响

在已有单掺钢纤维和合成纤维混凝土的研究基础上,研究了聚乙烯醇纤维(PVA)和钢纤维混杂,及两种不同参数钢纤维混杂的增韧、增强效果。结果表明,相对于单掺纤维,不同纤维混杂可使混凝土的弯曲强度及弯曲韧性明显提高,荷载作用下混凝土弯曲荷载-挠度曲线的下降段明显变缓,应变硬化现象更为明显,混杂纤维可以产生协同增强效应。     

钢-聚丙烯混杂纤维高强混凝土断裂性能的混杂效应

通过钢-聚丙烯混杂纤维高强混凝土试件的楔劈拉伸断裂试验,研究了混杂纤维高强混凝土断裂参数的纤维混杂效应.结果表明,钢纤维在混杂纤维高强混凝土断裂性能的改善方面起着主导作用,聚丙烯纤维对高强混凝土断裂性能的改善具有局限性;混杂纤维高强混凝土的断裂韧度及断裂能,在钢纤维体积率为1.5%时,钢纤维与聚丙烯纤维表现出较好的协同混杂效应,尤以断裂能更为显著,而当聚丙烯纤维掺量为0.9 kg/m3时,仅在钢纤维掺量较小时方具有正混杂效应.同时,不同类型的钢纤维与聚丙烯纤维对高强混凝土各断裂参数的混杂效应具有不同的影响.     

不同掺量比的钢及聚丙烯混杂纤维混凝土在冲击荷载下的强度研究

采用SHPB试验装置,对三种不同掺量比的钢及聚丙烯混杂纤维混凝土试件进行冲击试验,绘制各掺量比下的应力-应变曲线。试验结果表明:钢纤维和聚丙烯纤维的掺入对混凝土的强度均有显著提高,钢纤维的最佳体积掺量为1.5%,聚丙烯纤维的最佳体积掺量为0.5%。     

混杂纤维喷射混凝土的弯曲韧性

为了研究混杂纤维喷射混凝土的弯曲韧性,采用不同掺量的钢纤维和聚丙烯纤维混杂以及高炉微粉复合超叠加的方法制备600mm×600mm×100mm混杂纤维喷射混凝土方板并置于刚性支撑架上,选用等位移控制对方板进行中心加载。通过生成的荷载—挠度曲线及对其进行积分所得的能量吸收值综合评价各组方板的弯曲韧性,同时,通过破坏过程评价各板裂缝控制能力。试验结果表明:掺入1.2%钢纤维和0.11%聚丙烯纤维的喷射板试件的弯曲韧性优于掺入0.8%钢纤维和0.11%聚丙烯纤维的喷射板,其最大峰值荷载提高了18%,板中心挠度至25mm时的能量吸收值也提高了25.6%;对于仅掺入0.8%单一钢纤维的板,混杂了0.11%聚丙烯纤维后,两种纤维间的正混杂效应使得板中心挠度至25mm时的能量吸收值提高了28.5%;高炉微粉掺量的增加能提高混杂纤维喷射混凝土板的弯曲韧性;混杂纤维喷射混凝土板均展现出了良好的裂缝控制能力,板整体呈现裂而不断的延性破坏。     

混杂钢纤维二级配混凝土断裂性能试验研究

通过混杂钢纤维二级配混凝土的三点切口梁断裂试验,研究不同钢纤维体积掺量(0.5%,0.8%,1.0%,1.2%)、不同钢纤维长度(30mm,60mm)混杂使用以及水灰比对钢纤维二级配混凝土的P-CMOD曲线、起裂韧度、失稳韧度和断裂能的影响,并基于损伤力学理论,建立混杂钢纤维混凝土断裂损伤弯拉应力-应变关系。结果表明：掺入钢纤维的二级配混凝土相比于基体混凝土延性更好;不同长度钢纤维混杂使用对二级配混凝土的断裂韧度和断裂能有不同影响,试验范围内,钢纤维二级配混凝土断裂韧度提升最佳的优化组合为钢纤维掺量1.2%、长纤维占比50%、水灰比0.58;断裂能提升最佳的优化组合为钢纤维掺量1.2%、长纤维占比65%、水灰比0.33;文中建立的混杂钢纤维二级配混凝土弯拉应力-应变模型与试验结果吻合较好。     

混杂纤维高强混凝土断裂性能试验研究

采用楔劈拉伸试验方法,对14组共42个混杂纤维(钢纤维-聚丙烯纤维)高强混凝土试件进行楔劈拉伸试验,研究混杂纤维高强混凝土的断裂性能。研究结果表明:在钢纤维体积率为1.5%、聚丙烯纤维掺量为0.6kg/m3时,混杂纤维高强混凝土表现出较好的断裂韧性,但随着聚丙烯纤维掺量的增大,其增韧效果变化不大;当聚丙烯纤维掺量为0.9kg/m3时,混杂纤维高强混凝土断裂韧度、断裂能、裂缝嘴张开位移及其增益比均随钢纤维体积率的增加表现出良好的增加趋势;钢纤维在高强混凝土断裂性能的改善方面起着主导作用,随着钢纤维体积率的增加,聚丙烯纤维的增韧作用逐渐减弱;钢纤维类型对混杂纤维高强混凝土的断裂性能具有不同程度的影响。     

钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土与钢筋黏结锚固性能试验研究

为了研究钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土与变形钢筋的黏结锚固性能,克服陶粒混凝土韧性差及其与钢筋黏结性能不佳的缺陷,对16组不同混杂比的钢纤维、聚丙烯纤维陶粒混凝土试件进行中心拉拔试验,得到混杂纤维掺量对陶粒混凝土与钢筋黏结破坏形态、黏结强度以及黏结滑移曲线的影响规律。采用能量法量化评价混杂纤维对黏结滑移的影响,利用试验数据计算得到钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土与钢筋的临界锚固长度。结果表明:钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土拉拔试件的破环形态为拔出破坏,延性较好; 黏结滑移曲线具有完整的上升段和下降段,钢纤维和聚丙烯纤维混掺对黏结强度可产生正混杂效应,钢纤维对黏结性能的改善起主导作用,聚丙烯纤维次之; 混杂纤维能大幅提升黏结滑移曲线的上升段及下降段能量吸收值,明显改善黏结韧性和变形能力; 混杂纤维陶粒混凝土的临界锚固长度较未掺纤维时可减小23%; 掺入钢-聚丙烯混杂纤维能显著改善陶粒混凝土与变形钢筋的锚固黏结性能,提高黏结延性,减小陶粒混凝土与变形钢筋的的锚固长度。     

混杂钢-聚丙烯纤维混凝土弯曲韧性试验研究

普通混凝土具有易开裂,延性差、抗拉强度低的特点.针对混凝土这一系列缺点,采用不同体积掺量的钢纤维和聚丙烯纤维混合掺人混凝土中.采用ASTM-C1018评价体系综合评定混凝土的弯曲韧性指标,试验研究表明:在混凝土中掺入混杂纤维后显著提高了混凝土的弯曲韧性.其中加入聚丙烯纤维能够提高小梁试件的初裂挠度和初裂点的荷载,而钢纤...