钢纤维增强超高性能混凝土桥梁的设计与施工

本文介绍了超高性能混凝土小型道路桥梁的设计、工艺及施工。这些桥梁由预制的预应力混凝土梁与现浇普通混凝土面板组成。为了确定配合比设计、材料性能及其耐久性、研究具有混凝土桥面板和没有混凝土桥面板的预应力混凝土梁的受拉伸性能,进行了一些初步检测。通过测试含与不含纤维的预应力高性能混凝土梁实验分析,验证了钢纤维在结构等级中对均匀性和尺寸效应的影响作用。确定材料的结构性质以设计桥梁的终断面。本文还介绍了采用传统原材料和通用的生产技术配制高性能混凝土结构的工业可行性尝试。同时对使用钢纤维时的生产技术进行了评价。     

混杂纤维高性能混凝土深梁的剪切延性

采用正交设计法对18组混杂纤维高性能混凝土(HPC)深梁和2组普通高性能混凝土深梁进行受剪试验,通过定义剪切延性指标对深梁的剪切延性进行定量分析,利用直观分析法比较了钢纤维外形、钢纤维体积率、钢纤维长径比、聚丙烯纤维体积率、水平分布钢筋配筋率、竖向分布钢筋配筋率等因素对深梁剪切延性的影响。结果表明,钢纤维体积率对深梁剪切延性影响最大,超过了水平分布钢筋和竖向分布钢筋的作用,钢纤维外形的影响最小。混杂纤维的掺入显著提高了深梁的剪切延性,最大提高达40.7%,但仍达不到延性破坏的要求,不足以从破坏形态上根本改变深梁剪切破坏时的脆性。运用有限元软件ABAQUS对深梁受剪行为进行全过程分析,数值分析结果与试验结果吻合良好。     

混杂纤维HPC深梁受剪承载力计算方法

采用正交试验法设计钢聚丙烯混杂纤维高性能混凝土(简称HPC)深梁试件,通过静力试验研究混杂纤维HPC深梁受剪承载力计算方法。正交试验中考虑的因素主要有钢纤维特征参数(类型、体积率、长径比)、聚丙烯纤维体积率、水平及竖向分布钢筋配筋率等。结果表明:混杂纤维能改变无腹筋HPC深梁的受剪破坏形态;混杂纤维的掺入使得HPC深梁的剪切初裂强度和抗剪极限强度明显提高,其平均提高幅度分别为45.2%和25.6%。将塑性理论应用于混杂纤维HPC深梁受剪承载力计算得到了很好的结果,分析表明水平及竖向分布钢筋配筋率的大小对混杂纤维HPC深梁抗剪强度的影响不显著,但水平分布钢筋的作用大于竖向分布钢筋。分析了混杂纤维的增强机理,提出了基于"拉杆拱"模型和劈裂破坏计算模式的混杂纤维HPC深梁受剪承载力计算式。     

高强混合钢纤维混凝土的力学性能

为改善高强混凝土的脆性,将2种尺寸的钢纤维混合掺入高强混凝土中,通过抗压强度、抗拉强度及抗折强度分析了不同钢纤维混掺对其力学性能的改善作用;采用ASTM C1018方法分析了高强混合钢纤维混凝土的韧性.结果表明:长、短钢纤维混掺会降低高强混凝土的流动性,且短钢纤维对其流动性影响更为显著;在相同掺量(体积分数)下,混掺钢纤维高强混凝土的抗压强度及抗折强度较单掺钢纤维高强混凝土高;当长、短钢纤维混掺比适当时,其劈裂抗拉强度也有所提高;长、短钢纤维混掺对高强混凝土韧性改善效果显著,采用1.50%长钢纤维与0.50%短钢纤维混掺可达到最佳增韧效果.     

纤维高性能混凝土的高温力学性能试验研究

进行了高温前后纤维高性能混凝土抗压强度与抗弯性能试验.试验结果表明,纤维可降低高温对混凝土抗压强度的影响,钢纤维能显著提高混凝土的弯曲韧性.与单掺钢纤维的混凝土相比,玻璃纤维对高温后混凝土力学性能的改善程度比较有限,混杂纤维混凝土具有等效或更出色的高温前后力学性能.     

混杂纤维混凝土力学性能试验研究与分析

研究了素混凝土、粉煤灰混凝土、层布式混杂纤维混凝土及混杂纤维混凝土在14d、28 d、56 d的抗压强度和劈裂强度。结果表明:粉煤灰会降低混凝土的早期强度但能增加混凝土的和易性,掺30%粉煤灰的聚丙烯纤维混凝土在28 d的抗压强度比素混凝土降低了10%,劈裂强度提高了3%。掺30%粉煤灰的混杂纤维混凝土在28 d的抗压强度比素混凝土提高了4%,劈裂强度提高了10%。聚丙烯纤维和钢纤维的加入可以明显改善混凝土的脆性,提高混凝土的劈裂强度,若两种纤维混杂掺加改善混凝土脆性效果更明显。     

耐碱玻纤改善高性能混凝土抗裂性能研究

研究了不同掺量的玻璃纤维对高性能混凝土早期抗裂性能的影响,并以裂缝总条数、裂缝最大宽度以及总开裂面积评价其影响效果.同时,对比研究了纤维对高性能混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和拉压比的影响.结果表明:随着玻璃纤维掺量的增加,混凝土的裂缝总条数不断减少,总开裂面积明显降低,当纤维体积掺量达到0.11％时,能够显著抑制混凝...     

不同纤维长度的混杂钢纤维混凝土本构模型EI北大核心CSCD

为了充分发挥不同长度纤维的桥接作用,在混凝土基体中加入不同长度的混杂钢纤维,构成混杂钢纤维混凝土.考虑混凝土开裂后钢纤维的脱黏全过程,利用黏结-滑移模型来模拟混杂钢纤维的增强作用,建立了混杂钢纤维应力与裂缝宽度的关系.考虑到长、短钢纤维随裂缝扩展的黏结状态不同,将混杂钢纤维的增强作用分为3个阶段.基于经典的弥散开裂本构模型,将混杂钢纤维桥接作用视为应力增强,建立混杂钢纤维混凝土本构模型.将所提出的混杂钢纤维混凝土本构模型引入有限元软件Abaqus中,建立了混杂钢纤维混凝土四点弯曲试验有限元模型.通过比较试验数据与数值模拟结果,验证了所提出本构模型的正确性.     

纤维增强自密实混凝土高温性能研究综述

基于纤维增强机理和混凝土高温爆裂破坏机理,概述了自密实混凝土(Self-compacting Concrete,SCC)的高温爆裂现象,从抗压强度、弯曲性能、弹性模量三个方面总结了国内外关于纤维增强SCC高温力学性能的研究现状与成果,在此基础上,指出了尚未解决的问题以及尚待深入研究的内容.     

利用高性能钢纤维混凝土制备新型覆工板

针对覆工板的性能需求(混凝土坍落度为(250±25)mm,扩展度为(600±100)mm,流动时间≥30 s,28 d抗压强度为70 MPa),进行了高性能混凝土配比的研发,依据致密配比逻辑设计了高性能混凝土配比并制备了高性能纤维(钢纤维、聚丙烯纤维)混凝土.经配比验证显示,高性能钢纤维混凝土的力学性能最佳,其28 d抗压强度可大于80 MPa、抗弯强度大于9.5 MPa,故选用高性能钢纤维混凝土进行新型覆工板的制作与验证.结果表明,以高性能钢纤维混凝土制作的新型覆工板初始开裂载重为原始设计值(12 t)的4倍以上,经实际铺设测试,均表现出良好的力学性能及安全性能.高性能钢纤维混凝土覆工板不仅耐久性较好,而且还不需二次施工,其材料成本比传统钢制覆工板节省一半以上.     

混杂纤维混凝土的力学性能及抗渗性能

进行了混杂纤维(钢纤维-改性聚丙烯纤维)混凝土力学性能及抗渗性能的试验研究.结果表明,混杂纤维可以提高混凝土的抗压强度、劈拉强度和抗折强度,但对混凝土抗渗性能影响不大.引气剂有助于提高混杂纤维混凝土的抗渗性.另外,简单分析了纤维混杂方式对混凝土力学性能和抗渗性能影响的机理.     

异形钢纤维对超高性能混凝土增强增韧的影响

以钢纤维掺量、类型和分布方式为变量,测试了掺异形钢纤维超高性能混凝土(UHPC)的直接拉伸性能和弯曲韧性,并采用显微镜对这种钢纤维的拔出通道和拔断截面进行了观测.结果表明:异形钢纤维对UHPC具有较好的增强增韧效果,相应试件的直接拉伸强度、断裂能及裂后承载力均大幅提高,且其掺量越大,提高幅度越显著;当异形钢纤维沿拉应力方向有序分布时,与随机分布相比,更有利于UHPC的增强增韧;相比于端钩型钢纤维,在相同掺量下,波纹型钢纤维的增强增韧效果更佳,其拔出通道更加曲折,还存在被拉直的现象,这主要是由于其与基体间存在更强的机械咬合力所致;此外,在拉拔过程中,2种异形钢纤维的断口邻近截面均出现了明显的颈缩.     

关于聚丙烯纤维对混凝土性能影响的几点认识

本文就目前对聚丙烯纤维在混凝土中阻裂效应的意义、聚丙烯纤维对混凝土强度和耐久性的影响等模糊不清或尚存争议的问题谈了几点看法,并从作用机理上进行了阐述。结论认为,聚丙烯纤维对混凝土性能有明显的改善作用,但目前的试验评价方法尚不能有效展示聚丙烯纤维的效应。     

玄武岩纤维增强高性能混凝土配合比的正交试验研究

通过对96个掺加乱向短切玄武岩纤维后的混凝土试件进行正交试验测试与分析,研究了混凝土在满足抗折强度、抗压强度和工作性等方面最佳性能时的优化配合比,为进一步深化研究玄武岩纤维增强高性能混凝土提供了依据。     

高强高性能钢纤维混凝土配制工艺研究

高含量高性能钢纤维混凝土具有很高的强度和韧性.由于钢纤维含量大,因此成型工艺复杂.通过试验对灌浆法、渗浇法以及混合搅拌法进行研究,得出了每种成型方法存在的问题和适用范围,并配制出了相应的高强高性能钢纤维混凝土.试验结果表明,同步渗浇法较其他工艺成型效果好,可以在钢纤维掺量≤10%的工程实践中推广应用.     

聚丙烯纤维增强混凝土性能的分析与应用

分析了聚丙烯纤维的特点、性能以及聚丙烯纤维增强混凝土的作用机理.阐述了聚丙烯纤维混凝土在混凝土的耐久性能和物理力学性能方面的改善规律及在工程当中应用.     

高温后混杂纤维RPC单轴受压应力应变关系

对120个经20~900℃作用后、尺寸为70.7mm×70.7mm×228.0mm的混杂纤维活性粉末混凝土(RPC)试件进行了单轴受压试验,分析了纤维掺量和经历温度对混杂纤维RPC轴心抗压强度、弹性模量、峰值应变和受压应力应变曲线的影响.结果表明：相同高温作用后,钢纤维掺量为1%（体积分数）的混杂纤维RPC抗压强度最低,而钢纤维掺量为2%,聚丙烯纤维掺量不同的混杂纤维RPC抗压强度差别不大;轴心抗压强度和弹性模量随经历温度的升高先增大后减小,且弹性模量下降速度比抗压强度快;经历温度为600℃时,峰值应变达到最大值,且峰值点前应变迅速增大,峰值点后呈线性减小.通过回归分析,建立了抗压强度、弹性模量和峰值应变随温度变化的计算公式,提出了用五次多项式和有理分式表达的混杂纤维RPC应力应变曲线方程.与普通混凝土和高强混凝土相比,混杂纤维RPC具有更优越的抗高温性能.     

混杂纤维复合材料加固混凝土的优越性

指出单一纤维复合材料（FRP）加固混凝土存在的若干问题.结合混杂纤维复合材料（HFRP）的特点和我们开展的玻璃纤维（GF）/碳纤维（CF）HFRP加固混凝土梁、柱的对比试验研究情况,从安全、耐久和经济性三方面说明HFRP加固的优越性.     

混杂纤维自密实混凝土的强度和抗弯韧性

在工作度试验研究的基础上,根据不同国际标准研究了不同类型纤维(钢纤维、聚丙烯纤维、混杂纤维)对自密实混凝土强度与抗弯韧性的影响．结果表明：混杂纤维可显著提高自密实混凝土的韧性并改善其破坏形态．     

钢纤维高性能混凝土劈裂强度与变形特性分析

对钢纤维掺量（体积分数）为0%,1%,2%,4%的混凝土劈裂强度与变形特性进行了分析.结果表明：4种钢纤维掺量混凝土屈服时拉伸变形量约为012mm,峰值时压缩（拉伸）变形量随着钢纤维掺量增加而增大;钢纤维掺量增加,混凝土的阻裂性能增强,其屈服、峰值抗拉强度明显提高,屈服、峰值前韧度增强,而且对混凝土峰值抗拉强度的贡献明显大于屈服抗拉强度;当钢纤维掺量大于2%时,混凝土不易形成贯通裂纹,基体开裂后,钢纤维继续承受拉应力,其韧性随着钢纤维掺量增加而增大.