钢纤维高强混凝土弯曲韧性的研究

通过高强混凝土和钢纤维高强混凝土小梁的弯曲韧性实验,研究了钢纤维体积率和钢纤维类型对钢纤维高强混凝土弯曲韧性及其弯曲韧度指标的影响。根据实验得到的荷载-挠度曲线,按照我国现行的CECS13：89钢纤维混凝土实验方法计算了弯曲韧度指数和承载能力变化系数,其计算值随着钢纤维体积率的增大而增大,且大于与初裂点相对应的理想弹塑性材料的相应值。实验表明：以理想弹塑性体的承载能力变化系数为基准来评定钢纤维高强混凝土的弯曲韧性是否合适还有待于进一步的研究。     

钢纤维高强混凝土断裂能及裂缝张开位移

通过对钢纤维高强混凝土和高强混凝土试件的楔劈拉伸试验,探讨了钢纤维体积率(ψf)和切口相对深度对钢纤维高强混凝土断裂能(GfF)和临界裂缝张开位移(δc)的影响.结果表明:随着ψf的增加,GfF、临界裂缝嘴张开位移(δfmc)、临界裂缝尖端张开位移δftc均线性增加,钢纤维高强混凝土断裂能增益比、临界裂缝嘴张开位移和临界裂缝尖端张开位移的增益比亦基本呈线性增加.随着切口深度的增加,GfF和高强混凝土断裂能GF都有不同程度的减小.相对于高强混凝土,切口深度变化对GfF的影响较小.在试验的基础上,提出了GfF和Qfmc的计算公式.     

聚丙烯纤维高强混凝土的断裂性能

通过楔劈拉伸试验,探讨了聚丙烯纤维掺量对聚丙烯纤维高强混凝土断裂韧度(KpIC)、断裂能(GpF)和临界裂缝嘴张开位移(δpmc)的影响.结果表明:在聚丙烯纤维掺量为0.6～1.5 kg/m3时,聚丙烯纤维对KpIC基本没有影响,但可以提高GpF和δpmc;随着聚丙烯纤维掺量的增加,KpIC和断裂韧度增益比没有显著变化,GpF和断裂能增益比均有不同程度的提高,δpmc有减小的趋势,临界裂缝嘴张开位移增益比没有明显的变化规律性.聚丙烯纤维主要改善高强混凝土的裂后行为.在试验的基础上,建立了KpIC,GpF,δpmc的计算关系式.     

三点弯曲下钢纤维高强混凝土的断裂性能

通过50个尺寸为100 mm×100 mm×515 mm的钢纤维高强混凝土切口梁三点弯曲试验,研究钢纤维体积率对高强混凝土有效裂缝长度、断裂韧度和临界裂缝张开位移的影响.结果表明:随着钢纤维体积率的增加,钢纤维高强混凝土断裂韧度增益比基本呈线性增加,临界裂缝尖端和临界裂缝嘴张开位移分别呈指数型增加.有效裂缝长度趋于稳定值,基本不受钢纤维体积率变化的影响.在分析试验结果的基础上,建立了钢纤维高强混凝土有效裂缝长度、断裂韧度和临界裂缝张开位移的计算公式.     

高强钢纤维混凝土收缩性能研究

研究通过试验探讨了钢纤维掺量、配筋率、约束筋表面形式、约束筋材料等因素对高强钢纤维混凝土收缩性能的影响.研究结果表明,提高混凝土中钢纤维的掺量能够降低高强钢纤维混凝土的自由收缩量.当约束筋材料相同时,高强钢纤维混凝土的收缩随着配筋率的提高而降低.钢筋的表面形式对高强钢纤维混凝土的收缩没有显著影响.在相同配筋率下,约束筋材料的弹性模量越低,对高强钢纤维混凝土收缩的抑制作用越弱.     

不同粗骨料对高强混凝土力学及收缩性能影响研究

为研究不同粗骨料种类对高强混凝土性能的影响,选用石灰石、玄武岩、卵石及大理岩4种同级配碎石,针对不同种类粗骨料的高强混凝土的工作性能、抗压强度、抗拉强度及收缩性能进行对比分析。结果表明,卵石作为粗骨料更有助于提升高强混凝土的工作性能,玄武岩碎石和大理岩碎石作为粗骨料有助于增强混凝土的抗压强度,石灰石作为粗骨料更有助于增强混凝土的抗拉强度,石灰石碎石和玄武岩碎石作为粗骨料对于高强混凝土的收缩性能改善效果较优。因此,在制备高强混凝土时可根据使用需求选择适宜的粗骨料种类,该文结论可为不同粗骨料在高强混凝土中的应用提供一定参考。     

考虑尺寸及纤维掺量影响的高强混凝土断裂能试验研究

在断裂能测试分析中,试件尺寸及钢纤维含量同时影响混凝土测试断裂能.为研究不同钢纤维掺量及试件尺寸对高强混凝土断裂能的影响,制备了105根不同钢纤维体积掺量(0％、2％、3％)和缝高比(0.05,0.1,0.15,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7)的几何相似单边切口梁试件.采用三分点加载试验方法,得到了不同开口裂缝深度、试件尺寸大小和钢纤维掺量对高强混凝土断裂能的影响规律.试验结果表明:钢纤维掺量能显著影响高强混凝土断裂能,但随着钢纤维掺量的增加,断裂能增长速度减缓;钢纤维高强混凝土测试断裂能Gf随初始裂缝长度的增加呈线性递减,随试件尺寸的增加呈线性递增,表现出明显的尺寸相关性;钢纤维的掺入可削弱试件缝高比变化对测试断裂能的影响,显著提高混凝土的韧性;基于边界影响模型,揭示了初始裂缝长度、试件尺寸对测试断裂能Gf产生的影响可归结为试件边界对断裂性过程区的影响.     

钢纤维高强混凝土的抗剪强度

通过68个100mm×100mm×400mm,102个150mm×150mm×150mm高强混凝土和钢纤维高强混凝土试件的直接双面剪切实验、立方体抗压实验和劈裂抗拉实验,分析了钢纤维体积率、钢纤维类型对剪压强度比及剪拉强度比的影响,探讨了高强混凝土及钢纤维高强混凝土抗剪强度与抗压强度、劈拉强度的关系。研究表明:随钢纤维体积率的增大,剪压强度比呈上升趋势,剪拉强度比呈下降趋势。随抗压强度的提高,钢纤维高强混凝土抗剪强度的提高幅度大于高强混凝土的。通过对实验结果的统计分析,提出钢纤维高强混凝土抗剪强度与抗压强度、劈拉强度的关系式,得到不同类型钢纤维对高强混凝土抗剪强度和初裂抗剪强度的增强系数,建议了钢纤维高强混凝土抗剪强度的计算公式,供设计与施工参考。     

初始缝高比对钢纤维混凝土断裂性能的影响

为研究初始缝高比对钢纤维混凝土断裂性能的影响,对三种不同初始缝高比(0.1、0.2、0.3)的钢纤维混凝土开展断裂韧性试验,计算相关的断裂参数,并借助声发射(AE)和数字图像法(DIC)分析了裂缝发展过程中AE能量和全场应变的变化规律。结果表明,钢纤维混凝土的断裂韧性随初始缝高比的增大呈减小趋势,当初始缝高比为0.3时钢纤维混凝土的断裂性能大幅下降。钢纤维混凝土的断裂过程可根据AE能量划分为弹塑性阶段、裂纹稳定扩展阶段和断裂阶段,随初始缝高比增加,弹塑性阶段持续时间减少。DIC分析结果表明,在整个加载过程中,预制裂缝尖端会产生较大的应力集中,裂缝的横向应变较大。研究结果揭示了钢纤维混凝土裂缝发展机理,可为其工程应用提供理论支持。     

钢纤维补偿收缩再生混凝土制备及性能

利用钢纤维和膨胀剂制备补偿收缩再生混凝土,采用力学试验、SEM和变形测试等方法,对不同钢纤维体积掺量和不同再生粗骨料取代率时再生混凝土性能指标进行试验与探讨.结果 表明:随着再生粗骨料取代率的增长,混凝土抗压、抗折强度呈现先减小后增大再减小的劣化变化规律;再生混凝土中掺入适量钢纤维可以提高其力学性能和改善混凝土试件的破坏特征;利用膨胀剂水化反应产物的填充效应,提高骨料界面过渡区的密实度,降低再生混凝土的自收缩,钢纤维和膨胀剂两者同时掺入再生混凝土中,可以优势互补,从而提高再生混凝土强度和变形性能.     

PE纤维透水混凝土的强度与韧性试验研究

从提高透水性混凝土的强度和韧性出发,分析了不同掺量PE纤维增强透水性水泥混凝土的抗压强度、静弹性模量、抗折强度、弯韧度指数和裂后强度.研究结果表明,不同掺量PE纤维对透水性混凝土有不同的增强效果(RCA0＜ RCA1＜ RCA2＜ RCA3),并能满足透水性混凝土抗压强度20 MPa和抗折强度3 MPa的性能要求;高模量PE纤维对透水性混凝土的静弹性模量和弯韧度指数及裂后强度的贡献较大,PE纤维掺量1.5％时对透水性混凝土的效果最显著.     

钢纤维对钢筋混凝土梁弯曲韧性与疲劳损伤的影响

通过钢筋混凝土梁弯曲静载和等幅疲劳试验,研究了钢纤维对钢筋混凝土梁挠度、弯曲韧度、刚度以及刚度损伤累积的影响.结果表明:在弯曲静载试验中,梁的挠度随着钢纤维体积率的增加而逐渐减小,弯曲韧度逐渐增大;在疲劳试验中,各梁挠度增长和刚度损伤累积随着荷载循环次数增加均呈现三阶段变化规律,说明钢纤维掺入不会改变钢筋混凝土梁疲劳损伤发展规律,但会改变梁挠度和刚度的大小,随着纤维掺量增加,梁的挠度逐渐减小,刚度逐渐增加,抵抗变形能力增强.     

高贝利特水泥混凝土的断裂韧性

为研究高贝利特水泥混凝土的断裂性能,通过三点弯曲梁试验,比较了高贝利特水泥混凝土与硅酸盐混凝土的双K断裂参数。结合载荷–裂口张开位移曲线分析,探讨了高贝利特水泥混凝土的断裂能。结果表明：高贝利特水泥混凝土载荷–裂口张开位移曲线下覆盖的面积大于硅酸盐水泥混凝土,混凝土对载荷能量有较高的吸收能力,断裂能大,断裂韧度大;高贝利特水泥混凝土的起裂韧度和失稳韧度分别是硅酸盐水泥混凝土的1.17倍和1.24倍。高贝利特水泥混凝土的断裂性能优于硅酸盐水泥混凝土的。     

磁化水钢纤维再生混凝土早期强度研究

为研究磁化水和钢纤维对再生混凝土早期强度的影响,以C40强度为基准,研究分析不同磁场强度(0 mT、200 mT、260 mT、320 mT)的磁化水和不同体积掺量的钢纤维(0%、0.6%、1.2%)对再生混凝土立方体早期抗压强度和劈裂抗拉强度的影响,并对其微观结构进行观察分析。试验结果表明:钢纤维能够显著提高再生混凝土早期抗压强度和劈裂抗拉强度;磁化水对于再生混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度均有不同程度的提升,其中劈裂抗拉强度增幅较小;在0.6%钢纤维掺量和260 mT磁场强度下再生混凝土早期抗压强度增幅较为明显。     

短切碳纤维混凝土的力学强度实验与分析

为探究短切碳纤维对混凝土力学强度的影响机制,以C40和C50矿渣水泥混凝土为研究对象,考察了短切碳纤维长度和掺量对混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的影响规律,特别是与不掺纤维混凝土的强度对比.实验结果表明,碳纤维的加入可使混凝土的力学强度有不同程度的提高,其中以抗折强度的增长最为明显,劈拉强度次之,而抗压强度比的增幅相对最小,在高纤维掺量时抗压强度甚至低于不掺纤维混凝土;纤维长度的增大对混凝土的力学强度增长更为有利,在低强度等级(C40)混凝土中的表现更为明显.力学分析认为,随机分布的短切碳纤维可显著提高混凝土对劈裂或弯折式破坏的抵抗作用,但对受压时所发生的剪切式破坏却难以发挥明显效果.     

切缝深度对聚丙烯纤维自密实轻骨料混凝土弯曲韧性的影响

为了研究预切缝深度对聚丙烯纤维自密实轻骨料混凝土弯曲韧性指标的影响,对25组5种聚丙烯纤维掺量和5种切缝深度的自密实轻骨料混凝土小梁进行弯曲试验,缝深分别为10 mm、20 mm、30 mm、40 mm、50 mm.弯曲韧性试验及评价方法参照我国《纤维混凝土试验方法标准》(CECS 13-2009)中建议的切口梁法.结果表明,随着纤维掺量的增加,弯曲韧性有显著的提高,切缝深度对聚丙烯纤维自密实轻骨料混凝土弯曲韧性指标的影响呈现一定的规律性,缝深每增加截面高度的10％,弯曲韧性指标feq1、feq2相应的增加10％左右.     

层布式钢纤维混凝土力学行为及破坏特性研究

通过力学性能试验,研究了钢纤维体积掺量和长径比对层布式钢纤维混凝土力学性能影响,对比了层布式钢纤维混凝土与素混凝土和钢纤维混凝土的力学性能,结果表明层布式钢纤维混凝土改善了混凝土的力学性能,提高了混凝土的延性和弯曲韧性。     

混杂合成纤维道路混凝土韧性特征与机理分析

根据水泥混凝土路面的实际受力条件,采用弯曲韧性和冲击韧性两个指标对所制备的聚乙烯纤维/聚丙烯粗合成纤维混杂增强混凝土的韧性特征进行全面评价,并结合SEM微结构分析结果对其增韧机理进行了探讨.结果表明,所制备的4组混杂纤维混凝土的弯曲韧性指标均超过理想弹塑性材料的标准,并且在初裂产生后仍具有较高的强度保持能力,试件的裂缝曲折且细微,有效扩散了裂缝尖端的应力集中;混杂纤维混凝土试块的抗冲击韧性大幅提升,吸收的冲击能约是普通混凝土试块的15倍;采用聚乙烯/聚丙烯粗合成纤维可以在几何形状尺寸与力学性能上形成具有一定级配结构的纤维增强材,产生正混杂效应.     

钢纤维再生粗集料混凝土的力学性能和抗冻性研究

为了研究钢纤维对再生混凝土抗冻性的影响,试验以钢纤维的体积掺量为1％,2％和3％,研究钢纤维再生混凝土的力学性能和抗冻性,并对再生混凝土的孔结构特征进行了分析.研究结果表明,钢纤维的掺入对再生混凝土抗压强度的提高不明显,对再生混凝土的劈裂抗拉强度和抗折强度提高比较显著.钢纤维的掺入改善了混凝土的抗冻性能,降低了再生混凝土的孔隙率.