复合纤维对严寒地区混凝土抗冻性能的影响研究

为了研究严寒地区混凝土的抗冻性能,制备了5种不同聚丙烯纤维和钢纤维掺加的混凝土试件,测试了混凝土试件的抗压强度、抗折强度、质量损失率和动弹性模量,分析了不同冻融循环次数影响混凝土力学强度的变化规律.结果表明:复掺聚丙烯纤维和钢纤维能够在单掺一种纤维的基础上再进一步提高混凝土的抗压强度以及抗折强度;复合纤维混凝土的抗压强度、抗折强度、质量以及动弹性模量损失随着冻融循环次数的增大而增大;相同冻融次数下,复掺聚丙烯纤维1.0 kg·m-3和钢纤维40 kg·m-3条件下混凝土的抗冻性能最佳.     

低周反复荷载下混杂纤维混凝土柱抗剪承载力研究

通过低周反复荷载试验,研究了钢纤维混凝土、钢-聚丙烯混杂纤维混凝土柱的破坏现象、破坏形态,分析了纤维掺量对抗剪承载力的影响规律;利用桁架+拱的模型理论推导了钢纤维混凝土柱在低周反复荷载作用下的抗剪承载力计算公式,并将试验值与理论计算值进行了比较.结果表明:钢纤维混凝土柱呈现弯曲破坏、钢-聚丙烯混杂纤维混凝土柱呈现弯剪破坏;掺量为1.0％、1.5％、2.0％的三种钢纤维混凝土柱的抗剪承载力比基准混凝土分别提高14.10％、19.87％和12.18％;钢纤维掺量为1.0％、1.5％、2.0％,聚丙烯纤维掺量均为0.1％的三种混杂纤维混凝土柱的抗剪承载力比基准混凝土分别提高19.23％、23.72％、16.03％;抗剪承载力试验值与理论推导计算值有较好的一致性和适用性.     

超细钢-聚丙烯混杂纤维混凝土力学性能研究

为研究超细钢-聚丙烯纤维对混凝土力学性能的影响,进行了9组超细钢-聚丙烯混杂纤维混凝土试件的立方体抗压强度和劈裂强度试验,分析了超细钢纤维、聚丙烯纤维体积掺量对混凝土力学性能的影响。结果表明:混杂纤维的掺入使混凝土的立方体抗压强度、劈裂强度及拉压比均有提高,混杂纤维混凝土破坏产生明显延性特征;超细钢纤维体积掺量对混凝土力学性能的影响最大,混凝土强度及拉压比随超细钢纤维掺量增加而增大;聚丙烯纤维体积掺量增加对混凝土力学性能的影响并非线性提高,混掺0.1%聚丙烯纤维和1.5%超细钢纤维的混凝土获得最佳力学性能,抗压强度提高19.42%,劈裂抗拉强度提高56.78%,拉压比提高30.16%。     

钢-聚丙烯混杂纤维混凝土研究进展

由于钢-聚丙烯混杂纤维混凝土(SPFRC)更加优异的力学性能和更加合理的经济效果,使得它在桥梁、路面、机场跑道、大型隧道衬砌、大跨度结构等重大工程中拥有广阔的应用前景.目前对于SPFRC的研究主要集中在纤维的混杂效应、力学性能、抗爆裂性能以及耐久性方面.对于SPFRC的力学性能,国内外学者开展了大量的试验研究,基本得到共识:钢纤维与聚丙烯纤维混杂能提高混凝土的抗压、抗折与劈裂强度,并显著提高混凝土的抗裂性能和韧性.近年来对SPFRC力学性能的研究已由材料性能向构件性能研究发展,逐渐开展了SPFRC梁式构件和柱式构件的静力学与抗震性能试验研究,已有的结果显示钢与聚丙烯纤维混杂能大幅提高混凝土柱的抗震性能,以及混凝土梁的抗剪性能.另有研究表明钢-聚丙烯纤维混杂掺入能有效提高高温作用下混凝土的抗爆裂性能.关于SPFRC的耐久性方面主要涉及它的抗冻性能和抗渗性能,开展了一些单因素作用下SPFRC的耐久性研究,对于多因素复杂环境作用下SPFRC的耐久性研究鲜有涉及.     

塑钢纤维轻骨料混凝土短柱轴压性能试验研究

对18根塑钢纤维轻骨料混凝土短柱和2根轻骨料混凝土短柱进行轴压性能试验,研究塑钢纤维掺量、轻骨料混凝土强度、纵向钢筋配筋率和试件高宽比对塑钢纤维轻骨料混凝土短柱轴压性能的影响.结果表明:随着塑钢纤维掺量的增加,试件的承载力略有提高,延性提升较大,且塑钢纤维掺量为9 kg/m3时,试件的承载力和延性最大;随着轻骨料混凝土强度和纵向钢筋配筋率的提高,试件承载力均增大,但试件延性均逐渐降低;试件高宽比对试件承载力影响不大,当试件高宽比为3时,试件的延性最好.     

钢-聚丙烯混杂纤维再生混凝土弯曲韧性研究

为了研究纤维对再生混凝土(RAC)的增韧效果,取体积掺量为0.5％、1.0％、1.5％的钢纤维和0.6％、0.9％、1.2％的聚丙烯纤维以单掺和混掺的方式掺入RAC中,采用四点弯曲试验对其弯曲性能进行研究,并分析了其微观增韧机理.结果表明:钢纤维和聚丙烯纤维的掺入对RAC弯曲破坏时承受的最大荷载、初裂挠度及韧性指数均有很大的改善,且混杂纤维改善效果优于单掺纤维.当钢纤维体积掺量为1.0％聚丙烯体积掺量为0.9％时,混杂纤维再生混凝土表现出良好的混杂效应,对弯曲性能的改善最为理想.     

混杂纤维对活性粉末混凝土高温后抗压强度的影响

对混杂纤维活性粉末混凝土(RPC)不同温度等级作用并烧透(试件中心内置热电偶达到目标温度)后抗压强度进行了测试,研究了钢纤维和聚丙烯掺量对RPC抗压强度的影响.结果表明,RPC混凝土的抗压强度随着作用温度的升高总体呈下降趋势,钢纤维可以有效提高RPC混凝土抗压强度,而聚丙烯纤维可以改善RPC高温后性能和抑制爆裂,混杂纤维可优势互补.基于实验结果,给出了在钢纤维体积掺量2％,同时混掺聚丙烯体积掺量0、0.1％和0.2％下的RPC平均抗压强度与受火温度的关系式.     

低周反复荷载作用下混杂纤维混凝土柱变形性能分析

考虑钢纤维和聚丙烯纤维体积掺量的影响,设计了21根钢筋混凝土柱,通过低周反复荷载试验,研究分析了钢-聚丙烯混杂纤维混凝土柱在低周反复荷载下的荷载-应变关系.研究结果表明:掺入钢纤维对降低混凝土柱中钢筋应变的增长速度有显著作用;聚丙烯纤维及钢纤维混杂掺入后,使得混凝土内部应力得到分散,对混凝土裂缝的发展和应力传递起到了抑制作用,且混杂纤维的阻裂作用较单一钢纤维更显著.最后,利用ANSYS软件模拟相同条件下的低周反复荷载试验,得到钢筋的荷载-应变曲线与试验结果基本吻合.     

聚丙烯纤维对混凝土耐硫酸盐腐蚀性能的影响

采用一种新的混凝土耐硫酸盐腐蚀试验方法,通过测试混凝土质量腐蚀系数、抗压强度腐蚀系数和抗拉强度腐蚀系数,研究掺加不同种类聚丙烯纤维的纤维混凝土耐硫酸盐腐蚀性能.研究结果表明,相同配比纤维混凝土抵抗(NH4)2SO4溶液侵蚀能力远远低于Na2SO4溶液,而纤维的掺入明显改善了混凝土的耐硫酸盐腐蚀能力;单掺聚丙烯细纤维的混凝土质量损失最少;混掺聚丙烯网状纤维和钢纤维的混凝土抗压强度损失最少;混掺聚丙烯粗纤维和钢纤维的混凝土抗拉强度损失最少.     

三元纤维混掺增强高性能混凝土弯曲韧性及评价方法

选用端钩型钢纤维、单丝聚丙烯纤维和纤维素植物纤维,进行了共28组普通素混凝土、单掺、二元及三元纤维混掺增强高性能混凝土的梁三分点加载弯曲韧性试验.绘制了梁受弯荷载-挠度全曲线和底部弯拉应力-应变曲线,结合规范法和文献法分别计算了各纤维混凝土梁的弯曲韧性指标,分析了纤维掺量及混掺方式对混凝土弯曲韧性的影响.结果显示,所有方法计算混凝土弯曲韧性指标结果相近;相较普通素混凝土,纤维的掺入可显著提升混凝土的弯曲韧性,随着纤维掺量增加,三种单掺纤维混凝土试件弯曲韧性指标分别大致呈"先增后减"、"递增"及"递减"趋势;纤维增强混凝土弯曲韧性由强到弱依次为钢纤维,聚丙烯纤维,纤维素纤维;二元纤维混掺时,混凝土弯曲韧性大幅优于素混凝土,而与其对应单掺试件互有增减,当纤维组合为钢纤维1.92％和聚丙烯纤维0.4％时,二元纤维混凝土弯曲韧性指标相较单掺纤维混凝土提升最明显;三元纤维混掺时,混凝土弯曲韧性优于所对应单掺、二元混掺试件,其中PCSm值相较普通素混凝土、单掺纤维和二元纤维混掺试件提升1335倍、6.71倍、1.89倍;三种纤维最佳体积掺量组合分别为1.92％,0.31％和0.24％.     

钢管玄武岩纤维混凝土短柱轴心受压承载能力试验研究

钢管混凝土短柱是工程中的常用构件,其核心混凝土的性能对钢管混凝土承载能力有较大影响,为了研究玄武岩纤维混凝土对钢管混凝土受力性能的影响,采用钢管混凝土和钢管玄武岩混凝土短柱轴心受压对比试验,结果发现,在相同条件下,钢管玄武岩纤维混凝土短柱轴心受压承载能力均大于普通钢管混凝土短柱,最大提高率10.1%,承载能力提高率随着钢管混凝土含钢率的提高而降低;相对于钢管混凝土短柱,钢管玄武岩纤维混凝土短柱的弹性阶段较长,延性增加.延性系数随含钢率提高而提高,纤维长度改变对钢管玄武岩纤维混凝土短柱承载力影响较小.     

废橡胶改性再生混凝土材料性能研究进展

废橡胶再生混凝土作为一项新型工程技术,它能够解决建筑垃圾和废旧汽车轮胎循坏利用的问题,对自然环境的保护具有重要意义.本文详细阐述了废橡胶再生混凝土的国内外研究现状,介绍了废橡胶再生混凝土的配制原则和技术、静动态力学性能、耐久性能和高温性能,并展望了下一步的研究.研究表明:在再生骨料取代率不变的情况下,随着橡胶取代率的增加,废橡胶再生混凝土力学性能逐渐降低,可通过掺入一定的钢纤维、硅粉或对橡胶进行改性等改善其力学性能;钢纤维橡胶再生混凝土具有较好的断裂能和断裂韧性;废橡胶再生混凝土相对于再生混凝土具有较好的抗疲劳性能和耐冲击性能;废橡胶再生混凝土抗氯离子渗透性和抗冻融性随着橡胶颗粒取代率的增加而增强,但随橡胶粒径的增大而降低;通过掺入纳米材料或橡胶和三元胶结体系的共同掺入可提高废橡胶再生混凝土的抗腐蚀性能;高温作用虽削弱了钢纤维橡胶再生混凝土的刚度和承载力,但提高了其延性.     

FRP筋异强混凝土叠浇梁挠度与延性研究

为提高纤维增强聚合物(FRP)筋异强混凝土叠浇梁的抗弯性能与延性,研究了钢纤维掺量、钢纤维混凝土叠浇层厚度对FRP筋异强混凝土叠浇梁的影响。以钢纤维体积掺量(0%、0.5%、1.0%、1.5%)与钢纤维混凝土叠浇层厚度(0 mm、180 mm、210 mm、300 mm)为变量,对6根FRP筋异强混凝土叠浇梁进行三分点弯曲试验,并对试验梁的破坏过程、破坏形态、裂缝宽度以及跨中挠度进行分析。研究结果表明：钢纤维的掺入改善了FRP筋异强混凝土叠浇梁的受力性能,使其由脆性破坏向延性破坏发展;随着钢纤维掺量、钢纤维混凝土叠浇层厚度的增加,FRP筋异强混凝土叠浇梁的极限承载力提高了9%～33%,抗弯性能提升了4%～21%,延性提升了22%～89%。基于试验与理论分析,建立了钢纤维作用下的FRP筋异强混凝土叠浇梁挠度计算公式与延性评价方法。     

自密实自应力矩形钢管混凝土柱抗震性能试验研究

为研究不同长宽比对自密实自应力矩形钢管混凝土柱抗震性能的影响,本试验制作三根不同长宽比的试件,并分别从试件的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能及刚度退化来综合分析自密实自应力矩形钢管混凝土柱的抗震性能.研究结果表明:角部焊缝过早的撕裂是导致试件承载力急剧下降的根本原因,因此在今后工程应用中,应特别重视对角焊缝质量的保证;随着试件长宽比的增加,滞回曲线的饱满程度有所减小,说明试件长宽比越大,在试验过程中越容易受剪力或滑移的影响;随着试件长宽比的增加,最大水平承载力提高,其中试件ZJGC-2较ZJGC-1提高约7%,ZJGC-3较ZJGC-1提高了近17%,极限位移则有所减小,长宽比越大,对应试件的骨架曲线后期下降段越明显;随着试件长宽比的增加,对应的位移延性、耗能能力均有下降的趋势,刚度退化越来越明显.由试件破坏形态可以发现,长宽比大的试件首先出现角焊缝撕裂现象,进而使试件承载力和刚度急剧降低,因此为保障自密实自应力矩形钢管混凝土柱的位移延性及抗震性能,需对结构的长宽比做出明确的规定.     

塑钢纤维轻骨料混凝土轴心受压应力-应变全曲线试验研究

通过研究不同水胶比、塑钢纤维掺量和轻骨料种类对塑钢纤维轻骨料混凝土应力-应变全曲线影响,得到了各影响因素对全曲线的影响规律.研究结果表明:随着水胶比的增大,塑钢纤维轻骨料混凝土轴心受压应力-应变曲线的峰值应力有不同程度的降低,但峰值应变稍微增大,韧性和延性有所提高;而塑钢纤维轻骨料混凝土轴心抗压强度随着塑钢纤维掺量的增加先增大后减小,其随着筒压强度的提高峰值应力呈增大趋势.     

The onset of cracking and ductility of steel fiber concrete

The influence of steel fiber reinforcement on the onset of cracking, ductility and energy absorption capacity in flexure is reported. The automatic load-deflection curve predicts a consistently higher load for the onset of cracking than those obtained from strain, pulse velocity and deflection measurements. Fiber reinforcement increases the onset of flexural cracking. However, there is a minimum fiber volume below which only the onset of cracking is increased without any increase in the ultimate flexural strength. The most significant role of fiber reinforcement lies in increasing the post-cracking properties of ductility, tensile strain capability and energy absorption capacity. The increase in flexural modulus is nominal but the resulting crack control and strain capability can be used in design to enhance the serviceability behavior of conventional structural members by the provision of a fiber tensile skin.     

玄武岩纤维掺量对混凝土力学性能的影响

研究了掺入0．05％～0．35％的玄武岩纤维对混凝土的抗压强度,劈裂抗拉强度以及弯曲性能的影响,并采用扫描电镜对纤维在混凝土中的微观作用机理进行了分析。结果表明,当纤维的掺量在0．3％以内时,混凝土3 d、7 d、28 d的抗压、抗拉强度都有不同程度的提高,当掺量超过0．3％时,混凝土28 d的抗压、抗拉强度开始下降,且掺量越大,强度下降的也越多;弯曲试验结果表明,掺入0．05％～0．25％的玄武岩纤维后,混凝土的抗折强度平均提高7．96％,掺量为0．2％时,抗折强度提高17．0％,且掺入玄武岩纤维后,混凝土的应力-应变曲线有了明显的屈服点,混凝土的极限拉伸值增大,弹性模量降低,刚度减小,延性与柔性增加,混凝土的抗裂性增加,使用寿命延长。     

复合材料-木塑组合柱轴心受压性能试验研究

以木塑复合材料、无碱玻璃纤维织物以及不饱和聚酯树脂为原料,采用真空导入工艺制造复合材料-木塑组合柱。对该组合柱进行轴心受压试验,得到其失效模式、承载力以及纵向变形等力学行为。试验结果表明:复合材料-木塑组合柱在轴压荷载作用下,主要破坏模式为轴向受压破坏,且在复合材料面层出现横向裂纹;组合柱极限承载力随着截面尺寸的增加而显著提高,而且组合柱具有良好的延性。采用考虑组合效应的分析方法对该组合柱的轴压承载力进行预测,结果表明当组合系数取0.3时,理论计算结果与试验结果吻合较好。     

Enhancement of β-nucleated crystallization in polypropylene random copolymer via adding isotactic polypropylene

Polypropylene random copolymer (PPR) is one of important polypropylene types for the application fields needing for excellent toughness. Because of the random copolymer chain configuration, the polymorphic behavior of PPR is difficult to be altered even by adding β-nucleating agent (β-NA). In this study, a promising method was developed by adding isotactic polypropylene (iPP) into PPR/β-NA blend, which has leaded to a surprising enhancement in the β-crystallization capability of PPR. At the optimal component condition, the β-crystal content of PPR can reach the highest level of 92 % and the β-crystallization capability is improved by 56%. As a result of high β-crystal contents, a superior mechanical toughness has been attained. On the other hand, the fractional crystallization experiment suggests that the stereoregular chains of iPP could assist the formation of primary β-nuclei at the very early stage of crystallization. This special crystallization event dominates the final polymorphic composition in PPR. Furthermore, it is demonstrated that impact polypropylene copolymer (IPC) can be used to substitute iPP for the improvement of β-crystal content of PPR. This provides a huge possibility to improve the low temperature properties of PPR to enlarge its applications.     

Comparative evaluation of steel mesh, steel fibre and high-performance polypropylene fibre reinforced shotcrete in panel test

In this study, experimental investigations were performed on steel mesh (SM), steel fibre (SF) and high-performance polypropylene fibre (HPPF) reinforced shotcrete (HPPFRS) panels to evaluate performance characteristics such as toughness, flexural ductility, energy absorption and load capacity. The panel tests, in accordance with European specification for sprayed concrete (EFNARC), were made on 18 prismatic specimens having the same mix designs and were cured for 28 days but reinforced with various fibres. In addition, the rebound characteristics of these mixes were determined to compare the actual in situ fibre contents.Test results show that all reinforcements, including HPPFs that are low-modulus fibres, greatly improved the flexural ductility, toughness, and load-carrying capacity of the brittle matrix. It was seen that there was a positive synergy effect between steel and polypropylene fibre in hybrid fibre usage from a performance point of view. According to results, it can be concluded that a hybrid polypropylene-SF can be used alternatively instead of SM and monosteel fibre as a reinforcement in shotcrete applications to get better efficiency in mechanical properties of composite.