集料粒径对不同几何尺寸纤维混凝土力学性能的影响

可用于混凝土中的纤维具有多尺度的特点,直径小到几微米,大到零点几毫米.选用了碳纤维、微细钢纤维和普通钢纤维三种不同几何尺寸纤维,研究了集料粒径对不同几何尺寸纤维混凝土力学性能的影响.研究结果表明,集料粒径的大小对超细纤维碳纤维的增强作用没有显著地影响,而对微细钢纤维和普通钢纤维的增强作用产生一定地影响,集料粒径的大小对微细钢纤维与普通钢纤维的几何分布产生影响,从而具有不同的增强与增韧作用.     

不同几何尺寸纤维对混凝土力学性能的影响

选用不同几何尺寸的微细钢纤维、普通钢纤维、碳纤维,研究了它们对混凝土力学性能的影响。结果表明,增强作用按微细钢纤维、普通钢纤维、碳纤维次序递减;增韧作用按普通钢纤维、微细钢纤维、碳纤维次序递减。荷载与挠度曲线表明,碳纤维裂前增强与增韧作用优于微细钢纤维和普通钢纤维。     

钢纤维混凝土力学特性与本构模型研究

采用MTSS10和直径为74mm的大尺寸SHPB实验装置，对超短钢纤维混凝土进行了动静态力学性能实验。基于所测的应力-应变曲线，对钢纤维混凝土在不同应变率下的弹性模量、峰值应力、峰值应变和韧度变化规律进行了探讨。此外，根据曲线特点提出了一种含损伤本构模型。     

碳纤维布约束下钢纤维混凝土与腐蚀钢筋黏结性能的试验研究

为研究碳纤维布加固对腐蚀钢筋与钢纤维混凝土黏结性能的效用,采用外加电流法对96个预埋钢筋-钢纤维混凝土试件进行加速腐蚀,腐蚀完成后横向包裹两层单向碳纤维布;通过拉拔试验研究纤维布约束对腐蚀钢筋与钢纤维混凝土黏结性能的影响规律,并与普通混凝土试验结果进行对比分析,探讨钢筋种类、保护层厚度、腐蚀率、纤维布约束及钢纤维等对黏结性能的影响规律。研究表明:①碳纤维布约束使螺纹钢筋试件破坏模式由钢纤维混凝土劈裂破坏转变为钢筋拔出破坏,且碳纤维布约束使钢纤维混凝土试件的极限黏结强度提高,黏结-滑移曲线的下降段变缓;②钢筋种类、保护层厚度显著影响钢纤维混凝土试件的峰值黏结强度,螺纹钢筋试件的峰值黏结强度约为光圆钢筋试件的2.0～2.7倍,保护层厚度由40mm增大到60mm时,试件峰值黏结强度提高;③当腐蚀率小于5%时,腐蚀钢筋与钢纤维混凝土峰值黏结强度随着腐蚀率增大有所提高;当腐蚀率大于5%时,腐蚀钢筋与钢纤维混凝土峰值黏结强度降低;④在相同约束条件下,钢纤维混凝土峰值黏结强度比普通混凝土提高22.5%～61.5%,在峰值拉拔荷载下对应的滑移量较大,且光圆钢筋钢纤维混凝土试件黏结-滑移曲线的下降段比普通混凝土更为平缓。     

复杂动载作用下钢纤维混凝土材料参数特征分析

采用常三轴动力试验仪对不同钢纤维含量、不同围压、应变速率为10-3/s作用下混凝土的主要参数进行试验与分析,结果表明:①随着围压的增大,各种不同钢纤维含量的混凝土峰值应力显著提高;②同一种围压条件下,基体强度等级愈高峰值应力的增加幅度也愈高,峰值应力随钢纤维含量的变化不大;③围压对峰值应变的影响较大,随围压的增大,峰值应变明显增大;在有围压的条件下峰值应变随钢纤维含量的增加而提高得不多;④钢纤维含量对割线模量有一定的影响,对基体强度较低的混凝土的影响要比强度等级高的混凝土显著;围压对钢纤维混凝土割线模量也有一定影响,随围压的增加,钢纤维混凝土的割线模量表现为先增加后减小,但增加和减小的程度都不大;围压的变化对基体强度较高的混凝土割线模量影响不大,对基体强度较低的混凝土基本呈下降趋势;⑤混凝土的泊松比离散性较大,钢纤维含量和围压对泊松比的影响不是很大,主要集中在0.11～0.20之间;⑥在三轴动荷载的情况下,钢纤维的掺入对混凝土的压缩韧度指数ηc5基本上没有影响;但韧度指数ηc10随钢纤维含量的增加有显著提高,变形不大时作用不明显,当变形较大时,钢纤维提高韧性的作用得以充分体现;钢纤维的增韧效果在基体强度较低的...     

不同尺寸钢纤维混杂增强水泥砂浆的力学性能

研究了不同尺寸（微细、中等）钢纤维混杂增强水泥砂浆的力学性能．结果表明：在钢纤维体积分数一定的情况下,混杂钢纤维对水泥砂浆力学性能的改善作用可优于单一直径钢纤维;不同尺寸钢纤维的混杂对水泥砂桨抗折强度的提高具有明显的混杂效应;集胶比是影响混杂钢纤维水泥砂浆力学性能的重要因素,集胶比越大,最优钢纤维混杂所需中等直径钢纤维的体积分数也应越大;2种不同直径钢纤维的混杂对水泥砂浆断裂能及断裂韧性的提高有协同效应．     

龄期和试件尺寸对钢纤维混凝土抗折强度影响试验

以研究试验龄期和试件尺寸对钢纤维混凝土抗折强度的影响为目的,通过不同尺寸、不同钢纤维体积率混凝土试件的抗折强度试验,研究了钢纤维混凝土试件之间的强度关系,并按照定义的抗折强度尺寸效计算方法,求得不同尺寸试件之间的抗折强度尺寸效应值.结果表明,相同试验龄期内,钢纤维混凝土的抗折强度较普通混凝土均有所提高;钢纤维混凝土抗折强度受到龄期、钢纤维体积率和试件尺寸的影响;不同尺寸混凝土试件之间存在有一定的抗折强度尺寸效应值.为试验龄期和试件尺寸对试件结果具有显著影响提供了可靠的理论依据.     

钢纤维再生混凝土的直剪力学性能

为研究直剪作用下钢纤维再生混凝土(SFRAC)的破坏机理,以试件尺寸、再生骨料取代率、钢纤维体积分数V_f为变化参数,设计了138个试件,并对其进行了直剪试验,得到了试件的直剪荷载-位移全过程曲线,分析了不同变化参数对SFRAC峰值剪力、抗压强度等直剪力学性能的影响规律,给出了不同试件尺寸下SFRAC峰值剪力的换算系数,提出了SFRAC抗剪强度公式.结果表明：随着试件尺寸的增大,SFRAC峰值剪力逐渐增大;随着再生骨料取代率的增加,V_f=0%的试件峰值剪力先增大后减小,V_f=1.0%的试件峰值剪力减小;钢纤维对再生混凝土抗剪能力提高幅度较大,对抗压强度提高幅度较小;提出的抗剪强度公式计算值与试验值吻合良好.     

钢纤维几何尺寸对钢纤维混凝土损伤变形特性的影响

钢纤维混凝土是在普通混凝土中均匀掺入一定量钢纤维而组成的一种多相复合材料。利用空间应力状态下的损伤统计本构方程,得出了钢纤维掺量和钢纤维几何尺寸不同时的分布参数和临界损伤值,并定性分析了钢纤维掺量和钢纤维几何尺寸对损伤变形参数的影响。研究结果表明:(1)钢纤维的掺入显著降低了混凝土的脆性,提高了混凝土的宏观平均强度;(2)分布参数m能综合反映钢纤维混凝土的脆性;其倒数1/m可以反映其延性,即反映钢纤维的增韧作用;(3)分布参数ε*可以综合反映钢纤维混凝土的宏观平均强度,即可以综合反映钢纤维的增强作用;(4)钢纤维的几何尺寸(如长度、长细比)对钢纤维的增强和增韧作用有显著影响。     

动载作用下级配钢纤维RPC中钢纤维的协同效应

采用分离式Hopkinson压杆(SHPB)对直径70 mm的圆柱体试件的动态拉伸性能进行了研究,得到了不同应变率下的混凝土劈裂拉伸强度和拉伸应力-时间曲线。发现钢纤维种类对钢纤维RPC的动态拉伸强度和韧性有很大的影响,将不同尺寸的钢纤维级配掺入基体混凝土中可以使基体混凝土在高强的同时还具有较好的韧性,钢纤维具有协同效应。     

玻璃纤维和聚酯纤维混凝土力学性能的研究

研究了玻璃纤维和聚酯纤维水泥混凝土的力学性能。结果表明,在90d龄期时,聚酯纤维和玻璃纤维水泥混凝土的抗压强度分别达到了57.9MPa和51.3MPa,比同龄期素混凝土试样的43.7MPa分别提高了32.5%和17.4%;而劈拉强度分别达到了5.65MPa和4.94MPa,比同龄期素混凝土试样的4.01MPa分别提高了40.9%和23.2%,聚酯纤维混凝土的劈拉强度、抗压强度都明显高于玻璃纤维混凝土,而且玻璃纤维和聚酯纤维对混凝土均有明显的约束其裂缝扩展的能力,表现为在28d龄期时,玻璃纤维混凝土的断裂能达到了107.4kJ,比基准混凝土的88.2kJ提高了21.8%,而聚酯纤维混凝土的断裂能则达到了138.6kJ,比基准混凝土提高了57.1%。     

定向钢纤维增强地质聚合物复合梁的抗弯性能

为研究定向钢纤维层厚度对地质聚合物复合梁抗弯性能的影响,制备了不同纤维层厚度的地质聚合物复合梁,并进行了三点弯曲试验.结果表明:复合梁的断裂能随钢纤维层厚度增加而提升,其抗折强度随着钢纤维层厚度的增加呈现先增后减的变化趋势.为深入探讨地质聚合物复合梁钢纤维层厚度与其抗折强度的关系,建立了定向钢纤维增强地质聚合物复合梁受弯承载力简化计算分析模型,通过在模型中引入定向钢纤维增强地质聚合物的抗压强度各向异性测试结果,并以定向钢纤维抗拉强度影响系数(βtu)为变量,对比计算分析了复合梁受弯承载力及界限钢纤维层厚度,发现当βtu≈3时,计算结果与试验结果较为吻合.     

纤维增强活性粉末混凝土(RPC)断裂能的研究

通过三点弯曲梁法测试了钢纤维、混杂纤维（钢纤维、聚丙烯纤维）增强RPC试件的断裂能．试验结果表明,钢纤维对RPC的增强增韧效果显著,而混杂纤维的效果更佳,给出了断裂能、特征长度等参数随纤维掺量的变化趋势,得出较优的纤维掺量,并分析了纤维增强RPC的整个破坏过程,对其破坏机理进行了初步探讨．     

聚丙烯纤维水泥稳定碎石断裂韧度试验研究

通过102个尺寸为100 mm×100 mm×515 mm的聚丙烯纤维水泥稳定碎石和普通水泥稳定碎石三点弯曲试件的断裂试验,探讨了试件试验龄期、聚丙烯纤维掺量以及水泥掺量对聚丙烯纤维水泥稳定碎石断裂韧度KIc的影响.试验结果表明:聚丙烯纤维的掺入可以提高水泥稳定碎石的断裂韧度;随着龄期的增长,水泥稳定碎石的断裂韧度呈增大趋势,最大跨中挠度也是逐渐增大的,当龄期小于28 d时,随着龄期增长,水泥稳定碎石的断裂韧度增长速度较快,而当龄期超过28 d后,水泥稳定碎石的断裂韧度增长速度较慢;随着聚丙烯纤维掺量的增加,水泥稳定碎石的断裂韧度变化规律不太明显,但最大跨中挠度逐渐增大;随水泥掺量的增加,水泥稳定碎石的断裂韧度基本上呈线性增加,最大跨中挠度逐渐减小.     

采用碳纳米管提高纤维砂浆的起裂断裂韧度

将0.1%(质量分数)碳纳米管掺加到微钢纤维-PVA纤维增强水泥砂浆中,以提高其起裂断裂韧度.结果显示:与空白试件相比,在28d龄期时,掺加0.1%碳纳米管的微钢纤维-PVA纤维增强水泥砂浆弹性模量和起裂断裂韧度分别提升了9.05%和21.44%;碳纳米管主要通过桥连作用、网格填充作用增强微钢纤维-PVA纤维增强水泥砂浆的起裂断裂韧度.     

钢纤维高强混凝土的断裂韧度

通过100个尺寸为100 mm×100 mm×515 mm的钢纤维高强混凝土试件以及相同尺寸的45个高强混凝土试件切口梁三点弯曲试验,探讨了钢纤维体积分数和相对切口深度对高强混凝土断裂韧度的影响和高强混凝土断裂韧度的统计分布规律.结果表明,随着钢纤维体积分数的增加,钢纤维高强混凝土断裂韧度增益比成线性增加;随着切口深度的增加,断裂韧度略有降低;高强混凝土断裂韧度服从威布尔分布.在试验结果的基础上,建立了钢纤维高强混凝土断裂韧度的计算公式.     

纳米SiO_2和钢纤维增强混凝土的断裂韧度

通过普通混凝土、纳米混凝土和钢纤维增强纳米混凝土三点弯曲小梁试件断裂试验,探讨了纳米SiO_2质量分数、钢纤维体积分数、预切口深度对混凝土断裂参数以及荷载-挠度曲线的影响.结果表明:在一定掺量范围内,纳米SiO_2和钢纤维的掺入可以提高混凝土的断裂韧度;当纳米SiO_2质量分数小于5%时,试件断裂韧度随着纳米SiO_2质量分数的增加而逐渐增大,而当纳米SiO_2质量分数超过5%后,试件断裂韧度随纳米SiO_2质量分数增大有下降趋势;随着钢纤维体积分数的增加,试件断裂韧度逐渐增大;随着切口深度的增大,试件断裂韧度逐渐减小.     

纤维增强混凝土的研究进展

介绍了纤维增强混凝土的机理、常用的增强纤维以及国内外的研究状况,评价与展望了纤维增强混凝土的特性和发展前景。     

钢纤维喷射混凝土在隧道中的断裂力学设计方法

钢纤维混凝土开裂后，受拉侧仍能提供较大的拉力，因此比普通混凝土更适合用于大土压、大变形的圈岩条件。在我国规范中。用钢纤堆混凝土的轴拉强度作为开裂后钢纤维喷射混凝土所能承受的拉应力。但钢纤维混凝土的轴拉强度并不能反映钢纤堆混凝土构件在受弯过程中，中性轴上升、开裂区扩大，开裂区继续承受穹矩的特征，因此设计上偏于保守。本文介绍了日本规范中对钢圩维混凝土隧道衬砌设计的方法，该方法以断裂力学为基础，既考虑裂缝的存在，又孝虑钢纤雏传递拉应力的受力特点。本文还将谊方法与施工现场实验数据相姑合．确定出武隆隧道钢纤维喷射混凝土衬砌的理论厚度。计算结果表明，只用钢纤堆喷射混凝土作为隧道的初期支护能够满足强度要求。从而节省了设置钢拱架或钢筋网等工序。加快了施工进度。     

大流动度超高强钢纤维混凝土力学性能研究

研究了钢纤维体积分数对大流动度超高强钢纤维混凝土流动性、力学性能的影响;以单位体积混凝土极限应力时单位强度消耗的应变能为指标,对比了超高强钢纤维混凝土、超高强混凝土和普通混凝土的相对韧性;通过三点弯曲梁试验研究了钢纤维对超高强混凝土断裂能的影响.结果表明:超高强钢纤维混凝土的流动性随着钢纤维体积分数的增加而显著降低,当钢纤维体积分数不大于0.75%时,其坍落度可维持在200 mm以上;与超高强混凝土相比,超高强钢纤维混凝土的相对韧性和断裂能可分别提高1倍和34倍,显示出了其在结构工程中的应用前景.