高掺量钢-聚丙烯混杂纤维高强混凝土抗弯韧性试验研究

通过高掺量钢-聚丙烯混杂纤维高强混凝土的抗弯试验得到纤维混凝土的抗弯荷载-挠度曲线,据此分别采用弯曲韧性指数、等效抗弯强度与弯曲韧性比来研究分析不同体积掺量的钢纤维、聚丙烯纤维混杂后对C60高强混凝土抗弯韧性的影响规律。研究结果表明,钢纤维混凝土的抗弯强度和韧性均随着钢纤维掺量的增加而明显提高,对钢纤维掺量一定时的钢-聚丙烯混杂纤维混凝土而言,存在最优的聚丙烯纤维掺量使得抗弯强度和韧性最大,即出现较好的正混杂效应。     

聚丙烯长纤维混凝土的抗弯曲韧性试验研究

对不同组纤维混凝土梁进行弯曲韧性试验研究,结果表明,掺加任何类型的纤维均可以提高混凝土的弯曲韧性;聚丙烯长纤维不论是单掺还是与钢纤维混掺,其掺量为5k／m^3时,混凝土的弯曲韧性性能提高最大,并且其弯曲韧性增强效果表现出正的混杂效应。     

仿钢丝聚丙烯长纤维对钢纤维混凝土力学性能影响

按照国际标准对新型仿钢丝聚丙烯合成长纤维增强高性能混凝土的工作度、含气量、强度及弯曲韧性进行了试验研究。其中对该纤维混凝土的弯曲韧性按照国际材料与结构联合会(RILEM)标准进行了研究,同时还对比了钢纤维混凝土及新型聚丙烯长纤维与钢纤维混杂时纤维混凝土的韧性,得出了不同纤维混凝土的能量吸收值和等效抗弯强度,探讨了新型聚丙烯长纤维部分取代钢纤维的可能性。试验表明,该纤维具有很好的增韧效果,可以部分取代钢纤维来达到增韧增强和降低成本的目的。     

混杂纤维混凝土弯曲韧性评价体系

根据纤维总体积掺量为1%的混杂纤维混凝土四点弯曲试验和切口梁弯曲试验的荷载–挠度曲线、韧性指数I_n和纤维混凝土能量吸收值D_n等计算指标,结合试验力学模型以及弯曲韧性评价指标的含义,对两种试验方法下荷载–挠度曲线的精密度进行方差分析;对混杂纤维混凝土的韧性指数I_n、纤维混凝土能量吸收值D_n的离散程度进行统计分析。研究表明:对于低掺量混杂纤维混凝土而言,四点弯曲试验与切口梁弯曲试验的荷载–挠度曲线的精密度一致;采用纤维混凝土能量吸收值D_n作为弯曲韧性评价指标,其离散程度较小,所需要的试件数量较少,通过等效抗弯拉强度f_(eq1)、f_(eq2)可以建立弯曲韧性指标与强度指标之间的联系;选用切口梁法的试验方式和纤维混凝土能量吸收值D_n更适宜于低掺量混杂纤维混凝土弯曲韧性研究,有利于以韧性为基础的结构设计方法的发展。     

混杂纤维自密实混凝土轴心抗拉强度试验研究

通过在自密实混凝土中单掺、混掺聚丙烯长纤维、高分子聚合物纤维、50 mm钢纤维和35 mm钢纤维四种不同种类和尺寸的纤维,制作成棱柱体和立方体两种试件进行轴心抗拉试验,研究纤维种类、尺寸、掺量等因素对自密实混凝土抗拉强度的影响情况和混杂效应。研究结果表明:当纤维的体积掺量小于0.3%时,纤维对基体抗拉强度的增强效果由强到弱的顺序是:50 mm钢纤维35 mm钢纤维聚丙烯长纤维高分子聚合物纤维;而当纤维掺量较大时,两种合成纤维表现出更好的增强效果;长纤维优于短纤维的增强效果;当固定35 mm钢纤维掺量为20 kg/m~3时,混杂纤维自密实混凝土抗拉强度随着聚丙烯长纤维掺量的增加呈现先升后降的趋势,当其掺量为4 kg/m~3时,增强效果最佳,呈现出正混杂效应。     

混杂纤维喷射混凝土的弯曲韧性

为了研究混杂纤维喷射混凝土的弯曲韧性,采用不同掺量的钢纤维和聚丙烯纤维混杂以及高炉微粉复合超叠加的方法制备600mm×600mm×100mm混杂纤维喷射混凝土方板并置于刚性支撑架上,选用等位移控制对方板进行中心加载。通过生成的荷载—挠度曲线及对其进行积分所得的能量吸收值综合评价各组方板的弯曲韧性,同时,通过破坏过程评价各板裂缝控制能力。试验结果表明:掺入1.2%钢纤维和0.11%聚丙烯纤维的喷射板试件的弯曲韧性优于掺入0.8%钢纤维和0.11%聚丙烯纤维的喷射板,其最大峰值荷载提高了18%,板中心挠度至25mm时的能量吸收值也提高了25.6%;对于仅掺入0.8%单一钢纤维的板,混杂了0.11%聚丙烯纤维后,两种纤维间的正混杂效应使得板中心挠度至25mm时的能量吸收值提高了28.5%;高炉微粉掺量的增加能提高混杂纤维喷射混凝土板的弯曲韧性;混杂纤维喷射混凝土板均展现出了良好的裂缝控制能力,板整体呈现裂而不断的延性破坏。     

钢-聚丙烯混杂纤维高强混凝土断裂性能的混杂效应

通过钢-聚丙烯混杂纤维高强混凝土试件的楔劈拉伸断裂试验,研究了混杂纤维高强混凝土断裂参数的纤维混杂效应.结果表明,钢纤维在混杂纤维高强混凝土断裂性能的改善方面起着主导作用,聚丙烯纤维对高强混凝土断裂性能的改善具有局限性;混杂纤维高强混凝土的断裂韧度及断裂能,在钢纤维体积率为1.5%时,钢纤维与聚丙烯纤维表现出较好的协同混杂效应,尤以断裂能更为显著,而当聚丙烯纤维掺量为0.9 kg/m3时,仅在钢纤维掺量较小时方具有正混杂效应.同时,不同类型的钢纤维与聚丙烯纤维对高强混凝土各断裂参数的混杂效应具有不同的影响.     

玄武岩纤维高性能混凝土轴拉和抗冲击韧性试验研究

研究了玄武岩纤维掺量对混凝土轴拉性能和抗冲击韧性的影响,观察了试件拉伸与冲击的破坏形态,测得了试件的轴拉强度、破坏冲击次数等指标。结果表明:随着玄武岩纤维掺量的增加,混凝土的轴拉强度先增大后减少;当玄武岩纤维掺量为5 kg/m³和10 kg/m³时,试件的轴拉强度相比素混凝土的轴拉强度分别提高了24.41%和50.17%;当玄武岩纤维掺量为15 kg/m³时,试件的轴拉强度相比素混凝土的轴拉强度降低了3.73%;各试件的冲击破坏裂缝均出现在试件中部;与素混凝土相比,玄武岩纤维掺量为5 kg/m³和10 kg/m³试件的破坏冲击次数分别增加了46.29%和69.66%,抗冲击韧性的改善效果明显;当玄武岩纤维掺量为15 kg/m³时,由于纤维分散不够均匀,导致试件的破坏冲击次数降低。     

玄武岩-聚丙烯混杂纤维RPC抗压强度及混杂效应试验

通过单掺和混掺的方式,分别按玄武岩纤维2、3、4、5 kg/m3,聚丙烯纤维0.2、0.4、0.6、0.8 kg/m3掺入活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,RPC)中,对其进行全面对比抗压试验,并采用比值法评价两种纤维在RPC基体中的混杂效应。结果表明,纤维的掺入可以明显提高RPC基体的抗压强度,且玄武岩纤维起主导作用;通过计算混杂效应系数知,存在正、负两种混杂效应,若纤维掺量、匹配问题选择不当,则可能出现负混杂效应;当玄武岩纤维掺量为4 kg/m3,聚丙烯纤维掺量为0.6 kg/m3时,可获得最优正混杂效应,RPC基体抗压强度达87 MPa,比基准组提高23.9%。     

新型粗聚烯烃纤维高性能混凝土弯曲韧性

基于美国ASTM C1550标准,采用圆板试件研究了新型粗聚烯烃纤维混凝土的弯曲韧性,探讨了纤维掺量和纤维长度对纤维混凝土板能量吸收值的影响规律.通过与梁弯曲韧性试验方法的比较,发现圆板试验更加适合评价粗合成纤维混凝土的弯曲韧性.随着粗聚烯烃纤维掺量、纤维长度的增加,纤维混凝土板的能量吸收值逐渐提高.按照日本JSCE SF4韧性评价方法,掺量为6,8,11kg/m3的粗聚烯烃纤维混凝土梁的韧性指标,比相同掺量的中等弹模纤维增强混凝土分别提高了101%,68%,76%,比掺量为156kg/m3的钢纤维增强混凝土分别提高了65%,90%,138%.     

混杂纤维增强高性能混凝土断裂能研究

通过纤维总体积掺量不超过1%的钢纤维、钢-聚丙烯、钢-塑钢混杂纤维混凝土带切口梁三点弯曲试验,测试出了混杂纤维增强混凝土的荷载-挠度曲线和荷载-裂缝口张开位移(CMOD)曲线,计算出对应的断裂能与等效抗弯强度并进行对比分析。结果表明:纤维体积掺量为1.0%混杂纤维增强高性能混凝土的荷载-挠度曲线和荷载-CMOD曲线形状和走势相似且包围面积大于素混凝土,具有良好的韧性性能;混杂纤维的掺入能大幅提高混凝土的断裂能,最大提高了6.98倍,其中钢纤维起主要作用;综合利用断裂能和等效抗弯拉强度feq1、feq2可以全面描述混杂纤维混凝土梁在受弯过程中的破坏特征与韧性变化。     

钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土与钢筋黏结锚固性能试验研究

为了研究钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土与变形钢筋的黏结锚固性能,克服陶粒混凝土韧性差及其与钢筋黏结性能不佳的缺陷,对16组不同混杂比的钢纤维、聚丙烯纤维陶粒混凝土试件进行中心拉拔试验,得到混杂纤维掺量对陶粒混凝土与钢筋黏结破坏形态、黏结强度以及黏结滑移曲线的影响规律。采用能量法量化评价混杂纤维对黏结滑移的影响,利用试验数据计算得到钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土与钢筋的临界锚固长度。结果表明:钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土拉拔试件的破环形态为拔出破坏,延性较好; 黏结滑移曲线具有完整的上升段和下降段,钢纤维和聚丙烯纤维混掺对黏结强度可产生正混杂效应,钢纤维对黏结性能的改善起主导作用,聚丙烯纤维次之; 混杂纤维能大幅提升黏结滑移曲线的上升段及下降段能量吸收值,明显改善黏结韧性和变形能力; 混杂纤维陶粒混凝土的临界锚固长度较未掺纤维时可减小23%; 掺入钢-聚丙烯混杂纤维能显著改善陶粒混凝土与变形钢筋的锚固黏结性能,提高黏结延性,减小陶粒混凝土与变形钢筋的的锚固长度。     

混杂纤维混凝土的工作性、力学性能和弯曲韧性研究

在混杂纤维(PVA、PP纤维)总掺量不变的情况下,研究了纤维混掺比例V_PVA∶V_PP(0∶5、1∶4、2∶3、3∶2、4∶1、5∶0)对混凝土工作性、力学性能和弯曲韧性的影响。结果表明：随着PVA纤维掺量的增加,混凝土的流动度降低,抗压强度和初裂荷载变化不大,抗折强度、峰值荷载、等效弯曲强度和等效弯曲韧性显著增大。     

混杂纤维混凝土抗弯性能及混杂效应试验研究

按照钢纤维0、0.5％、1％、1.5％的体积掺量和聚丙烯纤维0.1％、0.2％、0.3％的体积掺量制作混杂纤维混凝土试件,进行四水平全面对比弯拉试验,以研究不同纤维类型和掺量对于混凝土弯拉强度的影响,并分析纤维的混杂效应.当体积掺量为钢纤维1.0％、聚丙烯纤维0.2％,弯拉强度提高了32.2％;当体积掺量为钢纤维1.0％聚丙烯纤维0.1％,弯拉强度提高了31.7％.混杂效应分析表明,存在正混杂效应和负混杂效应,当体积掺量为钢纤维0.5％、聚丙烯纤维0.1％,取得最优正混杂效应;最大负混杂效应则出现在总纤维掺量最大的试验组.     

聚丙烯纤维补偿收缩混凝土性能试验研究

进行了系列聚丙烯纤维补偿收缩混凝土的试验,研究了不同养护条件下、不同体积掺量聚丙烯纤维混凝土的抗压强度、劈拉强度和弹性模量,并以抗弯强度、弯曲韧性、断裂能为指标,分析了不同聚丙烯纤维掺量对混凝土抗裂性能的影响.试验结果表明,聚丙烯纤维体积掺量为0.7~0.9kg/m3时,可以获得良好的抗裂性能.     

耐碱玻璃纤维及其混杂纤维混凝土的弯曲疲劳特性

研究了玻璃纤维、有机纤维及混杂纤维增强混凝土的弯曲疲劳特性.试验结果表明:耐碱玻璃纤维对疲劳性能的改善效果优于聚丙烯纤维;当玻璃纤维掺量为2.7 kg·m-3时,玻璃纤维混凝土疲劳强度比素混凝土提高24%;玻璃纤维与有机纤维混杂使用后,构件的弯曲疲劳性能有了较为显著的改善,玻璃纤维掺量2.7 kg·m-3与有机纤维掺量1.3 kg·m-3混掺时,混杂纤维混凝土疲劳强度比素混凝土提高35.0%,即混杂纤维能充分发挥各种纤维的优势,对改善混凝土的疲劳性能比单掺玻璃纤维和有机纤维的作用都显著.     

玄武岩-聚丙烯混杂纤维混凝土弯曲韧性能试验研究

通过对单掺和3种不同混杂比例混掺的方式,以体积掺加率0.3%、0.6%、0.9%、1.2%将玄武岩、聚丙烯纤维掺入普通C30混凝土中形成混杂纤维混凝土。对其弯曲性能进行试验研究。结果表明:混凝土中掺入纤维后,对基体混凝土弯曲性能有极大改善作用;1∶2混杂纤维呈"正混杂效应",在掺加量为0.3%时,对基体混凝土弯曲韧性指数提高最为显著。2∶1混杂纤维出现"负混杂效应",对基体混凝土的韧性有降低作用。     

钢纤维自密实混凝土弯曲韧性和剪切韧性试验研究

弯曲韧性和剪切韧性是反映构件在复合受力状态下耗能能力的重要指标。采用三点弯曲试验研究不同纤维掺量下钢纤维自密实混凝土的弯曲韧性,通过改进的单面直接剪切试验,研究钢纤维自密实混凝土的剪切韧性,应用统计分析的方法确定受剪试件的初裂剪切位移值,提出剪切开裂后不同剪切位移下的能量吸收值和等效抗剪强度的计算方法,对比分析纤维掺量和受剪面高度对钢纤维自密实混凝土的剪切韧性的影响规律。研究结果表明:钢纤维可提高自密实混凝土的抗弯强度和名义抗剪强度,明显改善混凝土的受弯或受剪时的能量吸收能力,使混凝土在峰值荷载后仍具有较高的承载能力;钢纤维掺量增加时混凝土在弯矩或剪力作用下的能量吸收能力和等效强度增加,受剪面高度增加时混凝土的能量吸收能力增加,等效抗剪强度降低。     

纤维混凝土力学性能和抗冻性能试验研究

试验研究了两种不同形态的聚丙烯纤维,即网状纤维和单丝纤维,其掺量分别在0.5 kg/m³、1.0 m³、1.5 kg/m³的条件下,对C50混凝土力学性能和抗冻性能的影响。结果表明：当纤维掺量逐渐增加时,混凝土7 d强度出现先提升后降低的现象,但由于纤维的掺入,混凝土强度均大于基准组。混凝土28 d强度随着纤维掺量的增加,出现逐渐增大但增势变缓的现象,且网状纤维对力学性能的提升作用更加明显。在抗冻性能方面,相比单丝纤维,网状纤维混凝土质量损失率和相对弹性模量损失均较小,变化速率更缓慢。     

混杂纤维改善轻骨料混凝土工作性和力学性能的研究

混杂纤维有良好的协同效应,可在不同的结构层次上发挥作用和优势互补。研究表明,当轻骨料混凝土中掺入一定量的混杂纤维(钢纤维与聚丙烯纤维)时,混凝土的流动性都会减少,扩展度也会降低。当轻骨料混凝土中钢纤维掺量为20kg/m3时,体系中随着聚丙烯纤维掺量的增加,混凝土的抗折强度有所提高,而混凝土的抗压强度和弹性模量呈下降趋势。当轻骨料混凝土中聚丙烯纤维掺量为0.8kg/m3时,体系中随着钢纤维掺量的增加,混凝土的抗折强度和弹性模量增幅明显,而混凝土的抗压强度呈现先增加后降低趋势,钢纤维适宜掺量为25kg/m3。