浅谈钢纤维混凝土的力学性能

本文分别从静载和动载两方面简述了钢纤维混凝土的力学性能及其影响因素,并与普通混凝土做了比较。结果表明,钢纤维混凝土的力学性能要明显优于普通混凝土,并且随着钢纤维体积分数的增加,其各项力学性能有显著的提高。     

钢筋钢纤维高强混凝土梁疲劳试验研究及刚度计算

通过1根钢筋高强混凝土梁和12根钢筋钢纤维高强混凝土梁的静载及等幅疲劳试验,分析静载和疲劳荷载作用下钢筋钢纤维高强混凝土梁挠度和刚度变化规律,以及疲劳应力比、钢纤维类型、钢纤维体积率、钢纤维掺入截面高度和混凝土强度等对钢筋钢纤维高强混凝土梁挠度的影响。结果表明：在钢筋高强混凝土梁中掺加钢纤维能有效限制梁刚度的退化,显著提高梁的抗弯刚度,减小梁的跨中挠度,使静载和疲劳荷载作用下梁的跨中挠度分别降低了19.0%~69.1%和15.0%~61.0%。在试验研究的基础上,通过理论分析修正了静载作用下钢纤维影响梁短期刚度的系数,提出了考虑疲劳次数和钢纤维含量特征值影响的钢筋高强混凝土梁疲劳刚度的计算方法,并将计算结果与试验结果进行了对比,两者符合较好。     

新型混凝土配合比设计及强度分析

研究钢纤维种类、钢纤维体积率、钢纤维长径比及聚丙烯体积率对混杂纤维混凝土强度和韧性的影响。根据18组混杂纤维混凝土和1组普通高性能混凝土抗压强度和劈拉强度试验结果,采用多元统计分析方法直观分析法比较了各因素对混杂纤维混凝土强度和韧性的影响程度。结果表明:聚丙烯体积率对抗压强度、抗拉强度、拉压比影响最大,钢纤维外形、钢纤维体积率次之,钢纤维长径比影响最小。研究表明加入适量的钢纤维和聚丙烯纤维可提高混杂纤维混凝土的强度和韧性。     

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。     

预应力CFRP布加固低强度混凝土方柱的力学性能

为了研究预应力碳纤维增强复合材料(CFRP)布加固低强度混凝土轴心受压柱的力学性能,按截面配筋率不同设计制作了3组12根混凝土方形截面柱,混凝土强度均为C20,每组包括3根利用预应力CFRP布加固的混凝土柱和1根未加固的普通混凝土柱.通过对每组柱的静载试验,得到了试验柱极限承载力、轴向位移等试验数据,并利用有限元软件ANSYS建立了分析模型,对预应力CFRP布加固低强度混凝土柱进行了研究.结果表明:预应力CFRP布加固的混凝土柱在纵向受力钢筋屈服后,预应力CFRP布对混凝土的环向预压作用能够明显提高加固柱的极限承载力,且承载力提高幅度受截面配筋率及CFRP布张拉控制应力影响;对于配筋率较低的混凝土柱,利用预应力CFRP布加固后柱的承载力提高幅度随CFRP布预拉应力的提高而增大;同时能够明显提高混凝土的极限压应变,增大加固柱的轴向变形;采用预应力CFRP布加固技术能够使CFRP布较早地参与受力,充分发挥其高强度特性.     

振动搅拌对钢纤维混凝土工作性能的影响研究

研究了普通搅拌和振动搅拌2种工艺对钢纤维混凝土工作性能的影响。结果表明:振动搅拌下钢纤维混凝土的3、7、28 d抗压强度较普通搅拌的分别提高了6.9%、8.3%、8.8%;劈裂强度较普通搅拌的分别提高了2.1%、5.7%、8.4%,振动搅拌强化了钢纤维混凝土的力学性能;在全寿命周期,振动搅拌比普通搅拌下混凝土的粘结力平均提高了6.7%。振动搅拌改善了新拌钢纤维混凝土的微观结构,增加了水泥颗粒及钢纤维在混合料中的均匀性,能有效提高钢纤维混凝土的工作性能。     

钢纤维掺量对混凝土性能的影响

采用干湿拌合法,将不同掺量的钢纤维掺入C40混凝土中,研究钢纤维掺量对混凝土坍落度、抗压强度和抗折强度的影响。实验结果表明:钢纤维掺量大于16 kg/m3时,混凝土坍落度随钢纤维掺量的增加明显降低,当掺量为40 kg/m3时,坍落度下降了35%;混凝土抗压强度随钢纤维掺量的增加呈先增大后减小的趋势,最佳掺量为32 kg/m3,抗压强度为57 MPa,比普通混凝土提高了20%;抗折强度随钢纤维掺量的增加而逐渐增大,并且二者有一定的线性关系,掺量为40 kg/m3时,混凝土抗折强度为8.35 MPa,比普通混凝土提高了45%。     

层布式钢纤维对混凝土力学性能影响

为了研究层布式钢纤维对混凝土力学性能影响,对不同掺量、长径比以及层布厚度的层布式钢纤维混凝土,分别进行了抗压强度、劈裂强度和抗弯强度试验。结果表明层布式钢纤维对混凝土抗压强度无明显影响,但可以显著提高混凝土劈裂强度和抗折强度。钢纤维长径比增大,有助于提高层布式钢纤维混凝土劈裂强度和抗折强度,并且随着大长径比钢纤维含量增加,层布式钢纤维混凝土劈裂强度和抗折强度均有所提高;而随着钢纤维层布厚度的增加,混凝土劈裂强度和抗弯强度均有所降低。掺入聚丙烯纤维,有助于提高层布式钢纤维混凝土的劈裂强度和抗弯强度。     

钢纤维再生混凝土力学性能试验研究

以0%、1%、1.5%、2%体积率掺量的钢纤维再生混凝土和相对应的钢纤维普通混凝土进行了抗压、抗折强度试验,探讨钢纤维掺量对再生混凝土力学性能的影响.结果表明,钢纤维再生混凝土抗压、抗折强度略低于相同掺量的钢纤维普通混凝土;与普通再生混凝土相比,钢纤维的加入可以稍提高再生混凝土的抗压强度,且可以在很大程度上提高再生混凝...     

碳纤维布约束下钢纤维混凝土与腐蚀钢筋黏结性能的试验研究

为研究碳纤维布加固对腐蚀钢筋与钢纤维混凝土黏结性能的效用,采用外加电流法对96个预埋钢筋-钢纤维混凝土试件进行加速腐蚀,腐蚀完成后横向包裹两层单向碳纤维布;通过拉拔试验研究纤维布约束对腐蚀钢筋与钢纤维混凝土黏结性能的影响规律,并与普通混凝土试验结果进行对比分析,探讨钢筋种类、保护层厚度、腐蚀率、纤维布约束及钢纤维等对黏结性能的影响规律。研究表明:①碳纤维布约束使螺纹钢筋试件破坏模式由钢纤维混凝土劈裂破坏转变为钢筋拔出破坏,且碳纤维布约束使钢纤维混凝土试件的极限黏结强度提高,黏结-滑移曲线的下降段变缓;②钢筋种类、保护层厚度显著影响钢纤维混凝土试件的峰值黏结强度,螺纹钢筋试件的峰值黏结强度约为光圆钢筋试件的2.0～2.7倍,保护层厚度由40mm增大到60mm时,试件峰值黏结强度提高;③当腐蚀率小于5%时,腐蚀钢筋与钢纤维混凝土峰值黏结强度随着腐蚀率增大有所提高;当腐蚀率大于5%时,腐蚀钢筋与钢纤维混凝土峰值黏结强度降低;④在相同约束条件下,钢纤维混凝土峰值黏结强度比普通混凝土提高22.5%～61.5%,在峰值拉拔荷载下对应的滑移量较大,且光圆钢筋钢纤维混凝土试件黏结-滑移曲线的下降段比普通混凝土更为平缓。     

钢纤维橡胶路面混凝土力学性能研究

为提高普通混凝土路面的早期强度、抗弯性能,缩短养护时间,运用正交试验方法对9组钢纤维橡胶路面混凝土和一组普通混凝土试件分别进行了龄期3d和28d抗压强度和抗折强度试验,通过直观分析和方差分析,考察各因素对路面混凝土抗压和抗折强度的影响。结果表明,修补剂、钢纤维、40目橡胶粉在低掺量下,钢纤维橡胶路面混凝土的最佳配比为修补剂掺量15%,钢纤维体积率0.5%,橡胶粉掺量5.0%。修补剂对钢纤维橡胶路面混凝土的抗压和抗折强度影响最大,最高可提高强度的68.6%;钢纤维对抗折强度的影响程度高于橡胶粉;钢纤维和橡胶粉对抗压强度无明显影响,加入适量的钢纤维和橡胶粉可提高混凝土的抗折强度及弯曲韧性。     

BFRP和CFRP加固受弯混凝土界面疲劳性能试验

以纤维增强复合材料（FRP）片材外贴混凝土受弯构件为研究对象,探讨玄武岩纤维（BFRP）和碳纤维增强复合材料（CFRP）加固混凝土界面疲劳性能。通过实施四点弯曲加载试验,研究了BFRP和CFRP加固混凝土界面疲劳破坏模式、界面疲劳裂缝扩展规律以及构件跨中挠度和FRP应变随加载循环次数的变化规律,并对BFRP和CFRP加固混凝土界面的静载剥离承载力和疲劳寿命进行了分析,给出了BFRP和CFRP加固混凝土界面的疲劳强度。研究结果表明:与BFRP 混凝土界面相比,CFRP 混凝土界面的静载剥离承载力提高了约50%,其疲劳寿命也明显提高;既有疲劳历程对BFRP和CFRP加固混凝土界面的静载剥离承载力影响不大。     

钢-聚丙烯混杂纤维混凝土与变形钢筋黏结性能试验研究

通过51个钢-聚丙烯混杂纤维混凝土试件的中心拉拔试验,研究钢-聚丙烯混杂纤维混凝土与变形钢筋的黏结性能,分析钢纤维体积率、钢纤维长径比、聚丙烯纤维体积率和混凝土强度对黏结性能的影响,建立黏结本构关系。结果表明:对极限黏结强度的影响排序为,混凝土强度最大,钢纤维的体积率和长径比次之,聚丙烯纤维体积率最小;随着钢纤维体积率、钢纤维长径比和混凝土强度的增大,极限黏结强度分别提高18.4%、17.4%和50.5%,峰值滑移分别提高39%、38%和31%,聚丙烯纤维体积率的变化对极限黏结强度和峰值滑移没有明显影响;与钢纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土和普通混凝土相比,极限黏结强度相应提高5.3%、21.3%和18.2%,峰值滑移相应提高2.8%、36%和90%。提出黏结应力-滑移全曲线的数学表达式,可为钢-聚丙烯混杂纤维混凝土的工程应用和《纤维混凝土结构技术规程》的修订提供参考。     

钢纤维混凝土制备及工作力学性能试验研究

为研究钢纤维混凝土与普通混凝土的工作力学性能差异。通过制备等比例的含钢纤维混凝土和不含钢纤维的普通混凝土,分别进行工作性能、轴心抗压强度及三点抗折试验,比较钢纤维混凝土相对于普通混凝土在工作性能和力学性能的改善情况。研究结果表明:钢纤维在混凝土拌合物中形成的“棚架”效应,降低了拌合物的塌落度,增大了扩展度;钢纤维对于混凝土抗压强度无显著影响,但使其比例极限提高了18.8%,延性系数提高了8.4%,抗变形能力明显提高;钢纤维混凝土的抗折强度提高了18%,断裂能提高了8.5倍,弯曲韧性明显提高。     

钢纤维混凝土的弯拉力在高速公路上的应用

钢纤维混凝土是一种强度比较高的材料,其具有较大的弯拉力,在高速公路工程的施工中应用比较多。钢纤维混凝土还是一种复合型材料,其各项性能均优于普通混凝土,可以有效提高路面的强度,提高路面施工的质量,还可以有效延长高速公路的使用寿命。经过检验对比发现,采用钢纤维混凝土比普通混凝土道路的使用时间要长1倍左右。论文对钢纤维混凝土的弯拉力性能进行了介绍,还对钢纤维弯拉力在高速公路上的应用进行了分析,希望可以有效提高道路工程的施工质量,降低道路安全事故发生的概率,保证高速公路行车的安全,促进我国道路建设事业可以更好的发展。     

发展中,高纤维含量钢纤维混凝土

目前,我国研制和生产的钢纤维混凝土,都属于低纤维含量的钢纤维混凝土,钢纤维的体积比一般在1％～2％范围内。这种钢纤维混凝土的物理力学性能虽比普通混凝土有一定的改善,但改善程度有限,尤其是混凝土的抗压强度,提高的幅度一般在0～25％之间。中、高纤维含量钢纤维混凝土虽然单位体积的成本比普通钢纤维混凝土高,但其构件尺寸可比普通钢纤维混凝土小,因此工程造价增加并不太大。更主要的是,中、高纤维含量钢纤维混凝土的物理力学性能是普通钢纤维混凝土不能比的。例如,美国Lankard材料实验室1982年开始研制的水泥浆灌注     

钢纤维混凝土剪力墙斜截面裂缝试验研究

分别对不同钢纤维体积率、相同混凝土强度等级的5个钢筋混凝土剪力墙试件及不同混凝土强度等级、相同钢纤维体积率的3个钢筋混凝土剪力墙试件,进行了低周反复荷载作用下的受剪性能试验研究,分析了钢纤维体积率及钢纤维混凝土强度等级对钢筋混凝土剪力墙的斜截面抗裂性能和斜裂缝的影响.试验及分析表明:掺加钢纤维的钢筋混凝土剪力墙的斜截面开裂荷载比普通钢筋混凝土剪力墙明显提高,斜裂缝显著降低.斜截面抗裂性能较好.     

钢纤维混凝土性能与施工工艺研究

提高抗折强度与耐久性是当前路面混凝土发展的趋势.在分析钢纤维对混凝土增强机理的基础上.通过试验研究了掺钢纤维混凝土的路用性能.结果表明,与普通混凝土相比,钢纤维混凝土具有优良的路用性能,如抗折强度提高15%～35%、冲击强度提高3～5倍、抗裂性能提高3倍、耐磨性提高42%.并结合钢纤维混凝土特性,提出了钢纤维混凝土的施工工艺及质量控制方法,对钢纤维混凝土施工具有很强的指导作用.     

磁化水钢纤维混凝土抗折性能试验与分析

为改善混凝土脆性、易开裂缺点,提高纤维与混凝土的黏结强度,同时提高混凝土强度,综合考虑三者的基础上,采取在混凝土中掺入钢纤维,并使用磁化水代替普通水,制备磁化水钢纤维混凝土,进行三种水流速度和四种钢纤维体积率条件下的抗折强度试验。试验结果表明,对于普通水和磁化水钢纤维混凝土,抗折强度均随钢纤维掺量的增加而增大;磁化水能有效提高钢纤维混凝土的抗折强度;当钢纤维体积率为1.8%,水流速度为2.1m/s时抗折强度提高幅度较大,增长率为27.38%。     

硅粉钢纤维混凝土在水工建筑上应用

本文介绍了硅粉钢纤维混凝土性能及其作为水工建筑的修补材料的试验研究情况;并通过在大中型水电站工程应用及采用水下布袋法施工硅粉钢纤维混凝土的试验,证明了硅粉钢纤维砂浆及其混凝土比普通钢纤维砂浆及其混凝土具有更高的强度和良好的水下不分离性,以及较好的抗冲磨强度。其长期耐久性尚待观测。