钢纤维混凝土抗弯性能及断面处纤维分布规律研究

通过对5组钢纤维自密实混凝土的抗弯性能试验,对其抗弯性能进行分析,采用新方法统计和分析钢纤维自密实混凝土试件断面纤维的分布规律,对比钢纤维自密实混凝土力学性能与纤维分布的关系。研究结果表明:钢纤维掺量越大或纤维长度越长,抗弯性能和弯曲韧性越好;纤维掺量越多,在混凝土中纤维根数越多,断面处纤维分布越均匀;钢纤维掺量、钢纤维在试件断面处分布的均匀程度、根数及钢纤维外露长度与角度的不同,影响钢纤维自密实混凝土试件的抗弯强度与弯曲韧性。     

混杂纤维超高性能混凝土力学性能尺寸效应

为研究钢-聚丙烯混杂纤维超高性能混凝土（HF-UHPC）的力学性能尺寸效应规律,考虑纤维参数的影响,对不同尺寸HF-UHPC试件开展立方体抗压强度和轴心受压力学性能试验.结果表明：随着钢纤维掺量和钢纤维长径比的增加,试件立方体抗压强度、轴心抗压强度和轴心受压峰值应变的尺寸效应更加显著;随着聚丙烯纤维掺量的增加,试件立方体抗压强度、轴心抗压强度和轴心受压峰值应变的尺寸效应变化幅度较小,呈现先减后增趋势;试件弹性模量的尺寸效应受混杂纤维参数影响很小,可忽略不计.此外,基于试验结果揭示了试件抗压强度尺寸效应产生机理,并建立了试件抗压强度尺寸效应律参数的计算公式,可用于不同尺寸试件的抗压强度计算.     

钢纤维橡胶混凝土的静力和动冲击性能研究

为研究钢纤维、橡胶粉掺量对混凝土拉、压和冲击性能的影响,制作了不同钢纤维掺量(0%、0.5%、1.0%、1.5%)与不同橡胶粉掺量(0%、5%、10%、15%)的钢纤维橡胶混凝土试件,其中8组48个立方体试块用于抗压、劈裂抗拉强度试验,8组24个棱柱体用于受压应力-应变全曲线试验,6块板试件用于抗冲击试验。试验结果表明:随着橡胶粉掺量增加,混凝土抗压强度下降;当橡胶粉掺量一定时,钢纤维掺量达到0.5%后对橡胶混凝土的抗压强度、抗冲击韧性影响不大,但能提高其抗拉强度,提高的幅值为7%～28%;1%钢纤维掺量和10%橡胶粉掺量为钢纤维橡胶混凝土性能最优的掺量;建议的钢纤维橡胶混凝土受压应力-应变关系与试验数据吻合较好。     

钢纤维混凝土基本力学性能试验研究

为使钢纤维混凝土在工程结构中得到有效的应用,对不同体积掺量的钢纤维混凝土的立方体抗压强度、劈裂强度、轴心受压应力-应变关系曲线及弹性模量等进行了试验研究,分析了钢纤维掺量对钢纤维混凝土立方体抗压强度、劈裂抗拉强度及弹性模量的影响。研究结果表明:当钢纤维体积掺量为1.5%时,28 d混凝土立方体抗压强度增加23.8%,劈裂抗拉强度提高78.7%;对混凝土轴心受压强度和弹性模量有一定程度的增加,但增幅较小;不同掺量的钢纤维混凝土试件泊松比在0.17～0.20之间变化。     

纤维超高强混凝土的制备及力学性能试验研究

为提高高强、超高强混凝土的韧性和抗开裂性能,采用复合超叠加技术在配制出抗压强度110MPa以上基体混凝土的基础上,分别配制出了钢纤维增强超高强混凝土、PVA纤维增强高强混凝土,同时对不同体积掺量的两种纤维混凝土进行了立方体抗压、轴向抗压、劈裂抗拉、抗弯性能和弹性模量等力学性能的测试,并对超高强纤维混凝土进行了弯曲韧性的试验研究.结果表明,钢纤维时高强混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度有一定的增强作用,PVA纤维却降低了高强混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度.两种纤维都能明显改善基体混凝土的劈裂抗拉强度、抗弯强度及弯曲韧性.对此种超高强基体混凝土,钢纤维的增强增韧效果明显好于PVA纤维.     

钢纤维在梁截面的分布及其对混凝土梁弯曲韧性的影响

参照德国混凝土标准(DBV)对纤维混凝土试验梁弯曲韧性进行研究。在此基础上统计分析了钢纤维在混凝土试验梁破坏截面的分布及其对弯曲性能的影响。结果表明:对于相同掺量的钢纤维混凝土梁,纤维在破坏截面的分布有较大的离散;韧性总体上随纤维掺量的增加呈增大趋势,但也存在纤维掺量较高但截面纤维根数较低且韧性较低的试验梁;通过对统计数据进行线性回归,建立纤维掺量与单位面积纤维根数的函数关系,预测不同纤维掺量时破坏截面的纤维根数。试验表明,与纤维掺量相比,纤维分布是影响梁弯曲韧性更为直接的因素。     

钢纤维活性粉末混凝土受压性能试验研究

本文进行40组不同尺寸的立方体试件受压性能试验,研究了不同养护制度、不同龄期、不同钢纤维掺量的钢纤维活性粉末混凝土的抗压强度、尺寸效应,分析钢纤维活性粉末混凝土的破坏形态,并探讨其受压破坏机理。     

钢纤维增强高性能混凝土的韧性研究

为了解和进一步提高钢纤维增强高性能混凝土的韧性，本文以环保型材料矿渣粉及平直型、端勾型两种类型钢纤维的优化配伍，对所配置高性能钢纤维混凝土进行了力学性能测试试验。通过立方体抗压强度试验、压缩韧性试验和弯曲韧性试验，研究了两种钢纤维增强高性能混凝土的强度、韧性等力学特性。研究结果表明：钢纤维的掺加对于混凝土的受压破坏形态影响显著，混凝土的抗折强度有明显提升，混凝土的压缩韧性和弯曲韧性有显著改善；端勾型钢纤维对混凝土的韧性的提升优于平直型钢纤维。     

定向钢纤维活性粉末混凝土受弯及受剪力学性能试验研究

通过电磁场干预活性粉末混凝土(RPC)中钢纤维分布特征,制备了纤维体积掺量为1.5%的定向分布钢纤维RPC(ASFRPC)和乱向分布钢纤维RPC(SFRPC)试件,并对各试件开展了双面直剪试验和四点弯曲试验,分析了纤维长度(13~20 mm)和纤维方向对RPC试件的开裂性能、抗弯承载力、弯曲韧性、抗剪强度、剪切韧性等的影响。研究表明:纤维长度和方向对钢纤维PRC试件的初裂强度和初裂挠度无明显影响;双面直剪试验中,ASFRPC试件的强度、峰值变形及韧性相比SFRPC试件均得到了显著提高,表现出更高的剪切性能;四点弯曲试验中,ASFRPC试件的弯曲峰值应力、弯曲韧性、峰值位移较SFRPC试件均有显著提升。纤维方向对弯曲性能和剪切性能的影响比纤维长度更显著。     

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。     

早龄期钢纤维混凝土弯曲韧性试验与分析

设计并制作了不同纤维掺量（0．6％、1．2％、1．8％）的36个小梁试件,进行了不同龄期（1d、2d、3d、7d、28d）钢纤维混凝土弯曲韧性试验。利用ASTMC1018韧度指数法对试验结果进行评价。结果表明,不同龄期条件下钢纤维混凝土韧度指数变化不明显,但纤维掺量对韧度指数有较大影响,且对早龄期混凝土影响显著。随龄期增长,初裂韧性有显著提高。早龄期钢纤维混凝土弯曲韧度指数比值介于1．95-2．20之间,与理想弹塑性参数2较为接近。纤维掺量1．2％的钢纤维混凝土有良好的塑性性能。     

钢纤维混凝土弯曲韧性及其评价方法

结合16组钢纤维混凝土试件的弯曲韧性试验结果,分析总结国内外常用弯曲韧性测试和评价方法的优点和不足,提出了一种适合钢纤维混凝土特点的弯曲韧性评价方法,并基于该方法探讨了钢纤维体积率对普通混凝土(C30)和高强混凝土(C50)弯曲韧性的影响.结果表明,所提出的钢纤维混凝土弯曲韧性评价方法克服了现有评价方法的不足,简单实用,可供中国钢纤维混凝土试验方法标准修订时参考.     

钢纤维砼韧性及压缩韧性指标的研究

本文首先分析比较了国内外提出的关于钢纤维砼(SFRC)各种有代表性的韧性指标。基于评价SFRC韧性指标的五个原则,提出用韧度指数(?)和承载能力变化系数(?)作SFRC的压缩韧性指标。从分析砼试件单向受压时裂缝开裂和传播过程及钢纤维的作用,认定与非稳定裂缝传播阶段开始时的荷载——临界荷载P_(cr)对应的临界点,是SFRC试件压缩过程的重要特征点,并取P_(cr)=O.85(?)。最后,作者通过五组不同纤维率试件的压缩试验,证明所提出的指标体系是可取的,能够充分反映不同纤维率的增韧效果。     

钢纤维高强混凝土轴拉性能试验研究

完成了22组共110个钢纤维高强混凝土试件的轴拉试验。分析研究了钢纤维高强混凝土的轴拉强度和劈拉强度的关系,钢纤维高强混凝土轴拉性能随钢纤维体积掺量、基体强度及钢纤维类型的变化规律。给出了钢纤维高强混凝土轴拉应力-应变全曲线的数学模型,根据试验数据的回归分析确定了曲线相关的参数。研究成果对钢纤维高强混凝土在结构中的应用提供了依据。     

基于MCFT理论的钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪性能计算方法

在分析钢筋钢纤维混凝土梁柱节点破坏特征及受剪机理的基础上,将裂缝处乱向分布钢纤维的作用等效为钢纤维有效拉应力。基于修正压力场理论(MCFT),建立了钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪性能的计算模型,分析了钢纤维体积率和节点核心区水平配箍率对受剪承载力的影响。结果表明,随钢纤维体积率和水平配箍率的增加,节点受剪承载力均有提高,但钢纤维体积率的影响较水平配箍率小。最后,提出了与普通钢筋混凝土梁柱节点受剪承载力计算公式相衔接的钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力简化计算公式。     

钢纤维混凝土的抗弯韧性研究

本文系统研究了晨大骨料粒径，混凝土强度等级，钢纤维掺量和纤维长度等对钢纤维混凝土的抗弯韧性的影响。试验采用两种最大骨料粒径（15mm,25mm)，两种纤维体积掺量（0．2％，0．6％）和两种纤维长度（35mm,60mm) ,混凝土强度等级分别为C30和C50。研究结果表明，混凝土本身因素（如强度，骨料粒径）与纤维参数（如体积掺量，纤维长度）对钢纤维混凝土的韧性具有同样重要的影响，钢纤维混凝土的设计和应用必须综合考虑纤维与基材料的合理配伍。     

Post-crack (or post-peak) flexural response and toughness of fiber reinforced concrete after exposure to high temperature

Several studies have already reported on the various effects of high temperature on the mechanical properties of fiber reinforced concrete (FRC). Some of these effects include changes in; compressive strength, compression toughness and splitting tensile strength. None of the previous studies have investigated the changes that might occur on the post-crack flexural response and flexural toughness. Post-crack (or peak) response and toughness is considered one of FRC’s key beneficial characteristics – as the purpose of adding fibers is to increase the energy absorption and load carrying capacity after an initial crack. In this study, the flexural toughness test according to ASTM C1018 was carried out on two types of concrete: plain concrete and fiber reinforced concrete with three different types of fiber (steel, polypropylene, and polyethylene) at 0.5% and 1.0% by volume fractions. Prior to the flexural test, the specimens were put in an oven chamber and subjected to high temperatures using the ISO/TR834 standards of: 400 °C, 600 °C and 800 °C. The results showed the typical load–deflection response of FRC was a double-peak response. The first peak represented the properties of concrete matrix and the second peak represented the properties of the fibers used. Under flexural load, instead of dropping (or remaining unchanged), the post-peak load and the toughness were found to increase at lower temperatures (400 °C) and later, decreased as the temperature increased (600 °C and 800 °C). Fiber type and content also played an important role. At a temperature of 400 °C, all FRCs exhibited higher flexural strength and increased post-peak response and toughness. A significant decrease in strength, toughness and load–deflection response was observed with synthetic or plastic FRC (PFRC) when the temperature approached 800 °C. When steel FRC (SFRC) was used, those effects were relatively small. It appears, SFRC has better heat resistance than the PFRC. The density (measured by ultrasonic pulse velocity) was found to decrease more in the PFRC than in the SFRC.     

有早期受荷经历的钢纤维混凝土强度试验研究

通过对钢纤维混凝土在未达到设计强度前曾受过荷载非破坏性试验的试件进行后期强度试验,研究了这种早期受荷经历对钢纤维混凝土抗折强度、劈裂抗拉强度和轴心抗压强度的影响,进行了改变早期加荷时间、早期荷载水平和钢纤维掺量等因素的比较,并与普通混凝土做对比。试验结果表明,早期受荷使钢纤维混凝土的后期强度降低,这种不利影响比对普通混凝土的影响小,但在低含纤率时要给予足够重视;在工程中如需要在较早时期作用较大荷载时,增加钢纤维掺量是减小其后期抗折和抗拉强度降低幅度的一项有效措施,并做了相关的机理分析。     

Compressive and cyclic flexural response of double-hooked-end steel fiber reinforced concrete

Recent developments on high-performance double-hooked-end steel fibers have enhanced the wide applications of steel fiber reinforced concrete (SFRC). This study presents the compressive properties and the cyclic flexural performance of the SFRC that were experimentally examined. Three different double-hooked-end steel fibers at 0.25%, 0.5%, 0.75%, and 1% volume fractions were considered. All fiber types had similar length to diameter ratios, while the first two fiber types had similar anchorage mechanisms (4D) and tensile strength and the third type had different anchorage mechanism (5D) and a higher tensile strength. The increased volumetric ratio of the fibers increased the post-peak compressive strain (ductility), the tensile strength, and the cyclic flexural strength and cumulative energy dissipation characteristics of the SFRC. Among the 4D fibers, the mixtures with the larger steel fibers showed higher flexural strength and more energy dissipation compared to the SFRCs with smaller size fibers. For 1% steel fiber dosage, 4D and 5D specimens showed similar cyclic flexural responses. Finally, a 3D finite element model that can predict the monotonic and cyclic flexural responses of the double-hooked-end SFRC was developed. The calibration process considered the results obtained from the inverse analysis to determine the tensile behavior of the SFRC.     

钢纤维体积率对高强混凝土断裂性能的影响

通过对相对切口深度为0.2、0.3、0.40、.5的钢纤维高强混凝土三点弯曲试验,研究钢纤维体积率对高强混凝土断裂性能的影响。结果表明:在相对切口深度为0.20、.3、0.4、0.5的条件下,随着钢纤维体积率的增大,钢纤维高强混凝土断裂韧度和断裂能均显著增加。通过对试验结果的统计分析,分别建立断裂韧度、断裂能与劈拉强度之间的关系式。