混杂纤维自密实混凝土轴心抗拉强度试验研究

通过在自密实混凝土中单掺、混掺聚丙烯长纤维、高分子聚合物纤维、50 mm钢纤维和35 mm钢纤维四种不同种类和尺寸的纤维,制作成棱柱体和立方体两种试件进行轴心抗拉试验,研究纤维种类、尺寸、掺量等因素对自密实混凝土抗拉强度的影响情况和混杂效应。研究结果表明:当纤维的体积掺量小于0.3%时,纤维对基体抗拉强度的增强效果由强到弱的顺序是:50 mm钢纤维35 mm钢纤维聚丙烯长纤维高分子聚合物纤维;而当纤维掺量较大时,两种合成纤维表现出更好的增强效果;长纤维优于短纤维的增强效果;当固定35 mm钢纤维掺量为20 kg/m~3时,混杂纤维自密实混凝土抗拉强度随着聚丙烯长纤维掺量的增加呈现先升后降的趋势,当其掺量为4 kg/m~3时,增强效果最佳,呈现出正混杂效应。     

混杂纤维混凝土抗弯性能及混杂效应试验研究

按照钢纤维0、0.5％、1％、1.5％的体积掺量和聚丙烯纤维0.1％、0.2％、0.3％的体积掺量制作混杂纤维混凝土试件,进行四水平全面对比弯拉试验,以研究不同纤维类型和掺量对于混凝土弯拉强度的影响,并分析纤维的混杂效应.当体积掺量为钢纤维1.0％、聚丙烯纤维0.2％,弯拉强度提高了32.2％;当体积掺量为钢纤维1.0％聚丙烯纤维0.1％,弯拉强度提高了31.7％.混杂效应分析表明,存在正混杂效应和负混杂效应,当体积掺量为钢纤维0.5％、聚丙烯纤维0.1％,取得最优正混杂效应;最大负混杂效应则出现在总纤维掺量最大的试验组.     

掺入两种纤维的RPC氯离子扩散性能试验研究

通过快速氯离子扩散系数的测定方法(NEL法),对16组不同钢纤维和聚丙烯纤维掺量的活性粉末混凝土(RPC)试件进行试验,每组试块采用三种不同养护方案。试验结果表明,经过湿热养护后的RPC试块的抗氯离子扩散性能得到较大提高;掺入钢纤维不利于RPC的抗氯离子扩散性能,RPC中钢纤维的最佳体积掺量比例为2%;掺入聚丙烯纤维对RPC的抗氯离子扩散性能有很大提高,则RPC中聚丙烯纤维的最佳体积掺量比例为0.2%:混合掺入两种纤维的RPC,可结合两种纤维的特性,抗氯离子扩散性能得到有效的提高。     

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。     

钢纤维掺量对活性粉末混凝土力学性能影响分析

在不同钢纤维体积掺量下,研究活性粉末混凝土(RPC)抗压、抗折强度以及延性变化规律,分析钢纤维对RPC抗压强度尺寸效应的影响,并探讨了RPC抗压强度在3种养护方式下的相互关系。试验结果表明:钢纤维体积掺量在1.5%~2.5%变化时,抗压强度提升明显;在0.5%~1.5%和2.5%~3.5%变化时,抗折强度提升明显;钢纤维体积掺量超过2.5%后,对RPC延性影响不显著。钢纤维体积掺量越大,RPC抗压强度尺寸效应越不明显。标准养护7、28 d的RPC抗压强度比值在0.65左右,90℃蒸养1 d与标准养护28 d的抗压强度基本持平。     

钢-聚丙烯纤维高性能混凝土力学性能试验研究

进行了钢纤维与聚丙烯纤维掺量及其混杂对高性能混凝土抗压强度和劈拉强度的试验研究,探讨了不同混杂纤维组合对高性能混凝土基体力学性能的影响规律。结果表明,钢-聚丙烯纤维混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度及其纤维增强系数与钢纤维和聚丙烯纤维掺量及混杂比密切相关。钢纤维掺量较低时,抗压强度随聚丙烯纤维掺量增加先减小后增加;钢纤维掺量较大时,抗压强度随聚丙烯纤维掺量的增加一直增大;当钢纤维掺量一定时,劈裂抗拉强度随聚丙烯纤维掺量的增加先增大后减小。当钢纤维和聚丙烯纤维掺量分别为3%、0.3%时,混杂效应系数最大。     

活性粉末混凝土(RPC)配合比优化试验及计算

通过配制19组70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm的活性粉末混凝土(RPC)立方体试块,研究了水胶比、硅灰、矿渣粉、减水剂掺量、钢纤维体积掺量及聚丙烯纤维体积掺量对活性粉末混凝土的强度和流动度的影响。依据试验结果确定出强度和流动性较好的活性粉末混凝土最佳配合比,并提出了配合比计算公式,为活性粉末混凝土的应用提供参考。     

纤维对自密实活性粉末混凝土强度的影响

研究了不同掺量钢纤维、聚丙烯纤维对自密实活性粉末混凝土(RPC)力学性能的影响.结果表明:钢纤维的掺入提高了自密实RPC的抗压和抗折强度,尤其对抗折强度的提高非常明显,7 d抗折强度最大可提高95%,28 d抗折强度最大可提高73%;聚丙烯纤维可以提高自密实RPC 7 d抗折强度,最大可提高13%,但对抗压强度以及28 d抗折强度却起削弱作用;混杂纤维主要能提高自密实RPC的7 d抗折强度,最大可提高82%;纤维的掺加大都能降低自密实RPC的压折比,并提高其峰值荷载变形和断裂变形.     

复掺纤维活性粉末混凝土高温力学性能研究

通过复掺纤维的活性粉末混凝土(RPC)高温试验,研究了复掺纤维的活性粉末混凝土高温物理变化及力学性能变化规律。试验结果表明,随着温度增加,RPC表观颜色经历青灰色→微褐色→棕褐色→深褐色→灰褐色→灰白色的变化,表观裂缝数量由少量→较多→大量,此物理变化可为RPC结构火灾现场过火温度判断提供参考。随着温度的升高,复掺纤维的RPC抗压强度、抗拉强度、抗折强度均先增大后降低,其中,抗压强度、抗拉强度、抗折强度的临界温度分别为300℃、100℃、100℃。钢纤维、聚丙烯纤维的复合掺入有效提高了RPC高温后相对抗压强度、相对抗拉强度、相对抗折强度,钢纤维掺量为2%、聚丙烯纤维掺量为0.1%时,RPC有着较好的抗压、抗拉、抗折强度,同时RPC高温力学性能得到增强。     

钢纤维对活性粉末混凝土性能影响研究

研究不同钢纤维掺量、长度、长径比及混杂纤维对活性粉末混凝土(RPC)流动性、抗压强度和抗折强度的影响。试验表明:单掺纤维时,纤维长度在一定范围内随着纤维长径比的增大,RPC流动性降低,抗压强度和抗折强度有不同程度提高;当钢纤维长度达20mm时,RPC抗压强度和抗折强度均较低。混杂纤维保持总量1.5%不变,随着短纤维掺量的增加,流动度、抗压强度和抗折强度均呈先增加后降低的趋势。试验数据拟合得到RPC流动度、抗压强度和抗折强度计算公式。     

活性粉末混凝土热工参数试验研究

采用热线法对4种不同体积纤维掺量（素活性粉末混凝土、体积掺量0.2%聚丙烯纤维、体积掺量2%钢纤维、混合掺加体积掺量0.2%聚丙烯纤维和2%钢纤维）、几何尺寸为230mm×165mm×65mm的活性粉末混凝土（RPC）试件进行导热系数测定试验,获得了常温及100、200、300、400、500、600、700、800、900℃下的RPC导热系数实测值。研究温度、纤维种类和掺量对RPC导热系数的影响,拟合得到了RPC导热系数随温度升高而降低的关系式。并将RPC导热系数与高强混凝土和普通混凝土对比,结果表明,RPC的导热系数高于高强混凝土和普通混凝土。进行RPC试件的反演分析用高温试验,测量高温炉内试件中心温度。综合RPC导热系数实测值与试件中心实测升温曲线,采用ABAQUS有限元分析软件对高温下RPC试件的温度场进行模拟,进而反推出与各测点温度相对应的RPC比热容值,建立了常温至100℃及600~900℃时为常值,100~600℃随温度升高而增大的RPC比热容计算式。     

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.     

掺引气剂活性粉末混凝土高温后强度退化及质量损失研究

对不同钢纤维体积掺量的掺入引气剂的活性粉末混凝土(简称RPC)试件及未掺引气剂的RPC试件进行了高温后力学性能测试和质量测量,考察了RPC在掺入引气剂或未掺引气剂时,受火温度对不同钢纤维体积掺量的RPC试件的抗压强度、抗折强度、折压比及质量损失的影响。试验结果表明,未掺引气剂的RPC在超过200℃时爆裂,且在200℃之前强度变化趋势与掺引气剂RPC的强度变化趋势一致。随着试件所受高温温度的升高,试件强度整体呈现阶梯下降趋势;400℃以前,钢纤维体积掺量对RPC强度影响甚微,400℃以后,钢纤维体积掺量越高,残余强度百分比越大。不同钢纤维体积掺量RPC试件的质量损失率趋势一致,纤维掺量对RPC质量损失率影响不大。     

不同外掺纤维对活性粉末混凝土抗压性能影响

为探究不同纤维种类对活性粉末混凝土抗压力学性能的影响,基于试验对不同养护方式下掺加钢纤维(掺量0、1%、2%、3%)、聚丙烯纤维(0、0.1%、0.2%、0.3%)、碳纤维(0、0.5%、1%、1.5%)的RPC抗压力学性能展开研究,养护方式包括标准养护、热水养护、蒸汽养护三种。结果表明,钢纤维及碳纤维的掺入有利于提高RPC抗压强度,对RPC的脆性破坏也有所改善,聚丙烯纤维掺量对RPC抗压强度影响较小。随着不同纤维掺量的增加,RPC流动性及和易性均不断降低,综合RPC力学及施工性能因素,建议实际工程中RPC钢纤维掺量取为1%~3%、碳纤维掺量取为0.5%~1%。     

纤维增强活性粉末混凝土(RPC)断裂能的研究

通过三点弯曲梁法测试了钢纤维、混杂纤维（钢纤维、聚丙烯纤维）增强RPC试件的断裂能．试验结果表明,钢纤维对RPC的增强增韧效果显著,而混杂纤维的效果更佳,给出了断裂能、特征长度等参数随纤维掺量的变化趋势,得出较优的纤维掺量,并分析了纤维增强RPC的整个破坏过程,对其破坏机理进行了初步探讨．     

RPC高温后抗折强度试验及红外检测

试验控制聚丙烯纤维、玄武岩纤维体积掺量保持不变,绘制了不同钢纤维体积掺量RPC高温后抗压强度比、抗折强度的变化曲线,并采用红外无损检测技术分析照射时间对红外温升的影响,建立了RPC红外温升与受火温度、抗折强度之间的拟合曲线。试验结果表明:随着受火温度升高,混凝土抗压强度比、抗折强度呈下降趋势;混掺纤维RPC红外温升与受火温度、抗折强度具有线性关系,红外照射时间采用3 min为最佳照射时间。     

不同类型纤维增强水泥砂浆力学性能研究

为了对比聚丙烯纤维和钢纤维对水泥砂浆力学性能的影响规律,文章采用两种规格的聚丙烯纤维和钢纤维,按0.25%～1.50%体积掺量配制纤维增强水泥砂浆,分别进行抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度试验,并利用三维光学显微镜分析纤维对水泥砂浆的增强机理。结果表明：聚丙烯纤维和钢纤维对水泥砂浆抗压强度的提高都不明显;纤维掺量在1%以内时对水泥砂浆抗折强度提高不明显,当钢纤维掺量超过0.75%时能明显提高砂浆抗折强度,最大增幅18%;而聚丙烯纤维超过0.75%时,抗折强度反而下降;钢纤维掺量增加砂浆抗拉强度逐渐增加,最大增幅接近60%,而聚丙烯纤维对砂浆抗拉强度没有明显提高。钢纤维通过弯折和拔出,聚丙烯纤维主要通过拔出和变形断裂来提高水泥砂浆的抗折、抗拉强度。     

混杂纤维喷射混凝土的力学性能试验研究

为探讨混杂纤维对喷射混凝土的力学性能影响,分别对双掺仿钢纤维与聚丙烯纤维、双掺钢纤维与仿钢纤维喷射混凝土的抗压强度、抗折强度和折压比进行试验研究,并将其与基准组、单掺纤维组的力学性能进行比较。结果表明,混杂纤维喷射混凝土较单掺纤维时的抗压强度、抗折强度及折压比均有明显提高,并能充分发挥混杂纤维的叠加效应。其中,掺量为0.7%的钢纤维与掺量为0.3%的仿钢纤维混掺时的强度及折压比为最优,并能有效弥补钢纤维易锈蚀、质量大和造价高等不足。     

掺合料及钢纤维对蒸养RPC强度和耐久性的影响

通过合理的试验设计,着重研究了掺合料及钢纤维对蒸养RPC强度和耐久性的影响,研究结果表明:10%～20%的硅粉掺量较为合理,不仅能够提高RPC的强度还能提高RPC耐久性。在固定硅粉掺量15%的条件下,粉煤灰掺量对蒸养RPC强度和耐久性均有影响,5%～15%粉煤灰掺量相对合理;在早期,粉煤灰的掺入会降低RPC强度,但到中后期,RPC的强度会逐渐增长甚至超过未掺入粉煤灰RPC强度;同时粉煤灰的掺入可以进一步提高RPC的耐久性。在固定硅粉掺量15%的条件下,矿粉掺量对蒸养RPC强度和耐久性均有影响,并在20%左右对RPC强度以及耐久性影响最大,对RPC强度和耐久性增长最有利。钢纤维的掺入主要能对蒸养RPC强度产生明显的影响,而对耐久性的影响有限,其中钢纤维掺入量与RPC抗折强度可能成线性关系;相同掺量的直线型钢纤维对RPC力学性能的改善效果要好于曲线型。     

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.