钢纤维增强地聚物再生混凝土单轴受压全曲线试验

为增强再生混凝土的抗压强度及延性,并进一步减少水泥制备造成的碳排放,采用粉煤灰/矿渣基地聚物100%取代再生混凝土中的普通硅酸盐水泥,并掺入钢纤维制备出钢纤维增强地聚物再生混凝土(SFGRC)。为研究其抗压性能,配制得到再生粗骨料取代率分别为0%、30%、50%、70%和100%,及钢纤维体积掺量分别为0%、0.5%、1.0%和1.5%的14组钢纤维增强地聚物再生混凝土试件,并进行单轴受压全曲线试验。结果表明：随着钢纤维的掺入,SFGRC的破坏模式由脆性向延性转变;立方体抗压强度、峰值应力对应应变、受压韧性及延性随钢纤维掺量的增加而增加;立方体抗压强度、弹性模量及受压韧性随再生粗骨料取代率的增加而降低,但峰值应力对应应变增加。引入钢纤维体积掺量和再生粗骨料取代率,对Carreira-Chu混凝土单轴受压本构模型的下降段进行修正,提出了适用于SFGRC的单轴受压本构模型,其计算结果与相应试验结果均吻合良好。     

Experiments on stress-strain curve of steel fiber reinforced geopolymer recycled concrete under uniaxial compression

为增强再生混凝土的抗压强度及延性，并进一步减少水泥制备造成的碳排放，采用粉煤灰/矿渣基地聚物100％取代再生混凝土中的普通硅酸盐水泥，并掺入钢纤维制备出钢纤维增强地聚物再生混凝土(SFGRC)。为研究其抗压性能，配制得到再生粗骨料取代率分别为0%、30%、50%、70%和100%，及钢纤维体积掺量分别为0%、0.5%、1.0%和1.5%的14组钢纤维增强地聚物再生混凝土试件，并进行单轴受压全曲线试验。结果表明：随着钢纤维的掺入，SFGRC的破坏模式由脆性向延性转变；立方体抗压强度、峰值应力对应应变、受压韧性及延性随钢纤维掺量的增加而增加；立方体抗压强度、弹性模量及受压韧性随再生粗骨料取代率的增加而降低，但峰值应力对应应变增加。引入钢纤维体积掺量和再生粗骨料取代率，对Carreira-Chu混凝土单轴受压本构模型的下降段进行修正，提出了适用于SFGRC的单轴受压本构模型，其计算结果与相应试验结果均吻合良好。     

钢纤维膨胀再生混凝土的试验研究

利用掺加钢纤维和膨胀剂对再生混凝土进行强化改性,配制出高强高性能的再生骨料混凝土.试验结果表明:钢纤维膨胀再生混凝土的强度,在一定范围内随膨胀剂(UEA)掺量的增大而增加,但工作性能随UEA掺量的增大而降低,在钢纤维体积分数与UEA掺量最佳匹配值下,强度的提高幅度最大,工作性能满足要求.试验得出,掺入1.5%的钢纤维时,UEA的最佳掺量为12%.     

方钢管钢纤维再生混凝土短柱轴压性能试验研究

以钢纤维体积掺量和截面含钢率为主要变化参数,对23个方钢管钢纤维再生混凝土短柱和2个未掺加钢纤维的方钢管再生混凝土短柱试件进行了轴心受压试验。通过试验,观察了试件受力全过程和破坏形态,获取了荷载-位移曲线和荷载-应变曲线,并分析了钢纤维体积掺量、截面含钢率对其承载和变形性能的影响。结果表明:方钢管钢纤维再生混凝土短柱轴向受压破坏形态与方钢管普通混凝土构件相似,掺入钢纤维对其破坏形态几乎无影响;钢纤维的掺入对试件承载力的增益作用并不明显,当钢纤维体积掺量不超过1.5%时,试件轴压承载力较未掺加钢纤维构件有小幅提高,但当钢纤维体积掺量超过2%后,因钢纤维数量增多易出现分布不均匀而结团、混凝土界面薄弱区增多,试件承载力反而降低,且降幅随钢纤维体积掺量增大而增大;掺入钢纤维显著改善了试件延性,试件位移延性系数随钢纤维体积掺量的提高而增大;截面含钢率对试件承载性能影响明显,试件承载力和位移延性系数均随截面含钢率的增大而增大;为使试件既获得较高的承载力又具有良好的延性,建议钢纤维体积掺量取为1.0%～1.5%;利用基于统一强度理论提出的方钢管钢纤维再生混凝土短柱的轴压承载力计算公式所得结果与试验实测数据符合较好。     

钢纤维掺入方式对混凝土流动性及力学性能的影响

为探究钢纤维掺量及掺入方式对混凝土力学性能及流动性的影响,通过12组正交试验,测定了3种钢纤维掺入方式及不同钢纤维掺量下混凝土的流动性、抗压强度和抗折强度,得出了不同掺入方式及掺量下钢纤维对混凝土流动性和力学性能的影响规律。试验结果表明,掺入方式对混凝土流动性能的影响比力学性能更为显著,当钢纤维掺量小于1%时,直接将钢纤维加入混凝土效果较佳;当纤维掺量大于1%时,钢纤维等体积取代骨料并改变砂率的方式效果较佳。     

钢纤维掺量对轻骨料混凝土力学性能的影响

通过开展不同体积掺量钢纤维(0,0.5%,1.0%,1.5%,2.0%,2.5%)轻骨料混凝土抗压强度、弯折韧性和抗冲击性能等力学性能试验研究,分析不同掺量钢纤维对轻骨料混凝土各项力学性能的影响规律。试验表明:钢纤维掺入到轻骨料混凝土中后,有助于提高轻骨料混凝土抗压强度,显著改善轻骨料混凝土受压破坏形态;轻骨料混凝土的抗折强度随着纤维掺量的增加而显著改善,并能提高轻骨料混凝土的折压强度比,改善轻骨料混凝土的脆性问题;对轻骨料混凝土的弯折韧性增强作用较为显著,试验发现掺入钢纤维后的轻骨料混凝土弯折韧性比没有掺加钢纤维的轻骨料混凝土显著提高;钢纤维对轻骨料混凝土的抗冲击性能增大幅度较为显著。     

硅粉对纤维橡胶再生混凝土抗压性能影响试验

以普通混凝土和橡胶再生混凝土为研究对象,通过掺入硅粉和纤维材料研究强化环保型混凝土抗压性能的方法。用再生混凝土100%等体积代替粗骨料,用橡胶颗粒20%等体积代替细骨料,内掺10%（质量分数）或外掺3%（质量分数）硅粉以及掺入聚丙烯纤维或钢纤维,制备了4组12个混凝土立方体试件,通过轴压试验研究了混凝土试件的破坏模式、抗压强度和工作性能。结果表明:与单一掺入硅粉相比,硅粉和聚丙烯纤维的复合掺入能进一步强化混凝土的抗压性能;硅粉的掺入可以强化浆体与橡胶颗粒间的界面性能,提高钢纤维橡胶再生混凝土的抗压强度;硅粉和纤维材料对混凝土的工作性能有负作用,其复合掺入时建议采用适量的减水剂。     

圆钢管钢纤维再生混凝土短柱轴压性能试验研究

以钢纤维体积掺量为主要考察参数,对圆钢管钢纤维再生混凝土短柱进行了轴心受压试验。观察了其受力全过程和破坏形态,得到了荷载-位移曲线和荷载-应变曲线,并研究了钢纤维体积掺量对其受力性能的影响。结果表明:圆钢管钢纤维再生混凝土短柱的轴压破坏形态呈斜剪压破坏,钢纤维的掺量对其破坏形态几乎没有影响;钢纤维的掺入对试件承载力的增强作用并不明显,当钢纤维体积掺量不超过1.5%时,试件承载力较未掺加钢纤维构件有小幅提高,但当体积掺量超过2%后,因钢纤维易结团、混凝土和易性变差,试件承载力反而出现降低,且钢纤维体积掺量越大,降幅也越大;掺入钢纤维后,试件延性显著改善,位移延性系数随钢纤维体积掺量的提高而增大;为使试件同时获得较高的承载力和延性,建议钢纤维的体积掺量取为1.0%~1.5%;CECS 28:2012推荐计算式能很好地评定圆钢管钢纤维再生混凝土短柱的承载力,建议设计时采用。研究结果可为工程应用提供参考。     

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。     

钢纤维再生混凝土抗压强度试验研究

选用0、40%、70%、100%4个再生骨料掺量及0、0.5%、1%3个钢纤维掺量,对C20、C25、C30、C35不同强度等级的钢纤维再生混凝土进行了48组配合比试验研究,分析了再生骨料和钢纤维掺量这两个配合比因素对钢纤维再生混凝土抗压强度的影响。试验结果表明:抗压强度随着再生骨料掺量的增加而减小,随着钢纤维的掺加增加而增大,当再生骨料掺量为40%、70%、100%时,其抗压强度分别降低约2%～9%、5%～11%、10%～29%;当钢纤维掺量为0.5%、1%时,其抗压强度分别增加约3%～10%、5%～13%。用再生骨料掺量为70%、钢纤维掺量为0.5%进行钢纤维再生混凝土配合比设计,可使其获得良好的和易性、满足强度及经济性要求。     

钢纤维再生混凝土强度的试验研究

针对宁夏再生骨料利用问题,在已有研究的基础上。以再生骨料取代率、粉煤灰取代率和钢纤维体积掺量为因素,设计L9(33)正交试验和单因素试验方案。研究了再生骨料对混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和工作性能的作用效果,揭示了作用规律,并进行了机理分析。试验结果表明:混凝土28 d抗压强度随着再生骨料掺量的增加而降低,钢纤维掺入再生混凝土中可以有效改善其力学性能,提高其拉压强度,对于提高废弃混凝土的再生利用具有重要的意义。     

纤维种类和总掺量对混凝土弯曲疲劳寿命分布的影响

分析不同应力水平下普通混凝土、钢纤维混凝土及钢与聚丙烯混杂纤维混凝土(75%聚丙烯纤维和25%钢纤维)的弯曲疲劳试验结果,以得到纤维种类和纤维总掺量对混凝土弯曲疲劳寿命分布的影响及疲劳模型。据分析,所选取的疲劳数据符合两参数Weibull分布模型,且根据Kolmogorov-Smirnov方法的拟合优度检验结果良好。结果表明:0.9应力水平下纤维掺入对混凝土疲劳寿命不利,掺钢与聚丙烯混合纤维比仅掺钢纤维对混凝土疲劳寿命更加不利;0.75~0.85应力水平下Vf=1%是最佳总掺量;0.7应力水平下Vf=0.5%是最佳总掺量。给定应力水平和给定掺量下,仅掺钢纤维比钢与聚丙烯混杂纤维效果好。     

钢纤维粉煤灰再生混凝土强度正交试验研究

利用正交试验方法对钢纤维粉煤灰再生混凝土（以下简称再生混凝土）的强度性能进行了试验,考察了粉煤灰取代率（质量分数）、钢纤维掺量（体积分数）和再生粗骨料取代率（质量分数）对再生混凝土28d立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的影响,并对试验结果进行了系统分析.结果表明：粉煤灰取代率对再生混凝土抗压与抗折强度的影响规律一致,但对其劈裂抗拉强度的影响规律却不相同;再生混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度均随钢纤维掺量的增加而增大,但钢纤维掺量对劈裂抗拉和抗折强度的影响显著,对抗压强度的影响较小;再生粗骨料取代率对抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的影响规律基本一致,强度总体上随再生粗骨料取代率的增大而增大.要使再生混凝土强度得到提高,需降低粉煤灰的取代率,增大钢纤维掺量和再生粗骨料取代率.当粉煤灰取代率在30%以内、钢纤维掺量在18%以内时,粉煤灰取代率对再生混凝土抗压强度的影响最大,其次是再生粗骨料取代率,最次是钢纤维掺量;钢纤维掺量对再生混凝土劈裂抗拉强度和抗折强度的影响最大,其次是粉煤灰取代率,最次是再生粗骨料取代率.     

预应力钢纤维混凝土板弯曲疲劳弹性模量试验研究

对三种不同钢纤维掺量(0%、1%、2%)的预应力钢纤维混凝土板在不同应力水平(0.80、0.85)下的疲劳弹性模量衰减规律进行研究,得到了预应力钢纤维混凝土板跨中下表面弹性模量衰减曲线以及同钢纤维掺量、同应力水平的跨中上表面弹性模量衰减曲线。揭示了预应力钢纤维混凝土板的弹性模量在弯曲疲劳过程中呈现三阶段衰减并且衰减曲线在第二阶段基本呈线性,当板发生疲劳破坏时其弹性模量衰减至初始弹性模量的59.9%左右的规律。在此基础上根据Miner累积损伤原理建立了疲劳寿命预测模型并提出了采用微损试验来预测疲劳寿命的方法,用该方法预测的疲劳寿命与实测寿命在三倍离散范围内。     

正交法分析钢纤维橡胶再生混凝土的劈拉、抗折强度

采用正交试验分析再生粗骨料掺量、骨料强化方式、橡胶颗粒掺量和钢纤维掺量四个配合比因素对再生混凝土劈裂强度和抗折强度的影响规律。通过正交分析得:橡胶颗粒影响最大,钢纤维掺量影响次之,再生骨料掺量和骨料的强化方式影响不大,同时能满足再生混凝土劈裂强度和抗折强度要求的最佳正交组合为A2B2C2D2,即再生粗骨料掺量为20%、骨料机械强化、钢纤维掺量为0.6%、橡胶掺量为20%。     

BFRP筋钢纤维部分增强再生混凝土梁抗弯性能研究

设计了7根BFRP筋钢纤维再生混凝土梁,研究了钢纤维体积掺量(vsf)和钢纤维混凝土层厚度(hsf)对试验梁抗弯性能的影响,分析了各试验梁受弯破坏模式、承载力变化、裂缝发展及挠度变形。试验结果表明:钢纤维体积掺量和钢纤维混凝土层厚度均对BFRP筋钢纤维再生混凝土梁受弯承载力具有一定的影响。随着钢纤维体积掺量的提高,BFRP筋钢纤维再生混凝土梁的开裂荷载和极限荷载均有一定程度的增加,但并非线性增长。同时,发现在混凝土受拉区掺入钢纤维可有效降低BFRP筋钢纤维再生混凝土梁的挠度,抑制裂缝的发展;且随着钢纤维再生混凝土层厚度的增加,试验梁的极限承载力逐渐增加,当刚纤维掺量为1%,截面高度为全截面高度的0.6倍时,梁受弯承载力为全截面钢纤维再生混凝土梁的91.5%。     

玄武岩纤维再生混凝土循环加载变形与疲劳寿命预测

为改善再生混凝土(RAC)的疲劳性能,掺入玄武岩纤维制成玄武岩纤维增强再生混凝土(BFRAC),对不同纤维体积率的BFRAC弯曲疲劳性能进行研究,分析了BFRAC的疲劳变形规律,并采用响应面法(RSM)研究了纤维体积率和应力水平对其疲劳寿命的影响。结果表明：BFRAC的疲劳应变和疲劳模量都呈三阶段发展;随着应力水平和循环比的增大,疲劳应变逐渐增大,疲劳模量逐渐减小;随着纤维体积率的增大,疲劳应变和疲劳模量发展减缓,其中纤维体积率为0.3%时效果最佳;在相同应力水平下RAC疲劳寿命低于天然混凝土(NAC),玄武岩纤维的掺入可显著提高RAC疲劳寿命,随着纤维体积率的增大,BFRAC疲劳寿命呈现先增大后减小的趋势;通过RSM建立的BFRAC疲劳寿命预测模型经检验证明具有良好精度;纤维体积率和应力水平的交互作用对BFRAC疲劳寿命有一定影响,但应力水平的大小对BFRAC疲劳寿命的影响更为显著;采用渴求函数对BFRAC进行多目标优化得出在0.6、0.7、0.8应力水平下的最优纤维掺量分别为0.321%、0.317%、0.313%。     

钢纤维混凝土的抗压疲劳特性研究

研究了素混凝土和钢纤维混凝土在轴压疲劳荷载下的破坏机理.通过试验研究了钢纤维品种、纤维掺量、加载应力水平对疲劳寿命及能量吸收的影响规律;探讨了疲劳累积损伤的特性.研究表明:在较低的应力水平下,钢纤维混凝土的疲劳寿命、能量吸收值均比高应力水平时明显增大.     

钢纤维再生混凝土劈拉、抗折强度试验研究

选用0、40%、70%、100%四个再生骨料掺量及0、0.5%、1%三个钢纤维掺量,对C20、C25、C30、C35不同强度等级的钢纤维再生混凝土进行了48组配合比试验研究,分析了再生骨料和钢纤维掺量这两个配合比因素对钢纤维再生混凝土劈裂抗拉强度及抗折强度的影响。试验结果表明:当钢纤维掺量为0.5%、1%时,再生混凝土抗折强度分别增加10%~27%、17%~40%,劈拉强度分别增加9%~14%、15%~21%。     

钢纤维高强混凝土梁疲劳寿命预测方法

通过6根钢筋钢纤维高强混凝土梁的等幅疲劳试验,研究了钢纤维类型、钢纤维体积率对高强混凝土梁刚度及寿命的影响。结果表明,在高强混凝土梁中掺加钢纤维能有效降低梁的刚度衰减速率,与未掺加钢纤维的高强混凝土梁相比,钢纤维体积率为0.5%、1.0%和1.5%高强混凝土梁刚度的衰减速率分别降低42%、53%和60%;钢纤维类型对刚度衰减速率有较大影响,冷拉端钩型钢纤维的影响最为明显,铣削型和剪切波浪型钢纤维的影响类似。以刚度退化规律和第二阶段刚度线性衰减为基础,建立了考虑疲劳次数、钢纤维含量特征值影响的钢筋高强混凝土梁疲劳寿命预测方法和公式。