冻融作用下BFRC轴向拉伸本构模型研究

设计了5组不同玄武岩纤维体积掺量(0、0.1%、0.2%、0.3%和0.4%)的混凝土试件,并对其进行了冻融循环试验和轴向拉伸试验。结果表明,玄武岩纤维提高了混凝土的轴向拉伸强度,纤维掺量越大,峰值应力越大,峰值应变也相应提高,试件表现出较好的延性破坏特征。冻融循环过程降低了混凝土轴向拉伸强度,而玄武岩纤维可以减弱混凝土的冻融损伤。玄武岩纤维的最佳体积掺量为0.3%。通过对试验数据进行拟合,得到了玄武岩纤维混凝土(BFRC)的轴向拉伸应力-应变本构关系和冻融损伤演化方程,并在此基础上建立了BFRC在冻融环境下的轴向拉伸应力-应变本构模型。     

玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土的冲击压缩试验研究

采用100mm分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置,研究了玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土在不同应变率下的冲击力学行为,并将其与基体地质聚合物混凝土进行对比分析。研究表明,混凝土是应变率敏感材料,其峰值应力和峰值应变表现出显著的应变率强化效应;玄武岩纤维对地质聚合物混凝土具有较好的增韧作用,韧性随纤维掺量的增加而提高,其中体积掺量为0.3%时最佳,但强度反而降低。     

玄武岩纤维增强高强轻骨料混凝土基本力学性能试验

通过对LC50高强轻骨料混凝土在短切玄武岩纤维体积掺量为0、0.1%、0.2%、0.3%时的基本力学性能的试验研究,分析了玄武岩纤维的体积参量对高强轻骨料混凝土力学强度的影响。试验结果表明:玄武岩纤维的掺入改善了高强轻骨料混凝土的脆性,其立方体抗压强度和轴心抗压强度均在玄武岩纤维体积掺量为0.1%时达到峰值,劈裂抗拉强度随着纤维体积掺量的增加而持续增大,抗折强度在纤维体积掺量达到0.2%后有下降趋势;分析得到短切玄武岩纤维高强轻骨料混凝土的最佳纤维体积掺量,为玄武岩纤维高强轻骨料混凝土的工程应用提供理论基础。     

玄武岩纤维增强混凝土静、动力性能试验研究

对纤维体积含量分别为0、0．1％、0．2％、0．3％的幺武岩纤维增强混凝上进行试验,研究了玄武岩纤维体积掺量对混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度的影响,并利用φ100mm的SHPB装置进行了冲击压缩试验,得到了不同应变率下的全过程应力-应变曲线。试验结果表明：混凝土材料具有应变速率敏感性,随着应变率的增加,混凝土的峰值应力增加,发现玄武岩纤维的体积掺量为0．1％时,具有最好的力学性能。     

玄武岩纤维混凝土的动态力学性能研究

为了研究玄武岩纤维混凝土(Basalt fiber reinforced concrete,BFRC)的动态力学性能,采用直径100 mm的分离式霍普金森压杆(Split hopkinson pressure bar,SHPB)试验装置,对纤维体积掺量分别为0、0.1%、0.2%、和0.3%的BFRC进行了动态试验,得到材料的应力应变曲线和试验数据,对试验结果进行了研究。结果表明,BFRC具有良好的动态力学性能,应变率和纤维掺量是影响BFRC动态力学性能的重要因素;BFRC的动态压缩强度和韧性显示出应变率硬化效应,当纤维掺量为0.1%时,动态压缩强度的应变率敏感性相对较强,动态压缩强度和韧性相对较高;BFRC的动态强度增长因子与应变率对数之间具有近似线性函数关系,峰值应变与应变率对数之间具有近似二次多项式函数关系。     

玄武岩纤维改性HSCC柱偏心受压试验研究

为研究玄武岩纤维的加入对高强自密实混凝土长柱受力性能的改善作用,以玄武岩纤维体积掺量0.1%和0.2%、长度15mm和30mm为参数,设计制作了10个长细比为6的高强自密实混凝土长柱,进行偏心受压试验。结果表明:玄武岩纤维的加入,可明显改善高强自密实混凝土柱偏心受压的受力性能、延性;大、小偏心受压构件开裂荷载分别提升20.7%、11.8%,极限承载力最大增幅为18.2%、16.7%;大、小偏心构件受压过程中,玄武岩纤维的加入使应力峰值对应的混凝土应变受到较为显著的影响,当达到大极限承载力时,最大的拉、压应变下降25.0%、15.0%;由于玄武岩纤维的作用,大偏心受压试件达到极限承载力时,跨中最大挠度提升7.6%,提高了构件变形能力,但纤维长度、体积掺量改变引起的挠度效应不大。     

玄武岩纤维混凝土冲击压缩韧性

介绍了利用Φ100 mmSHPB装置获得玄武岩纤维混凝土冲击压缩在3种应变率范围下的应力-应变曲线的试验研究.并以应力-应变全程曲线所围面积作为韧性指标,对玄武岩纤维掺量分别为0、0.1%、0.2%和0.3%的混凝土在冲击荷载下增韧特性进行了对比分析.研究表明,在0～0.020应变范围内,4种掺量的玄武岩纤维混凝土中,BFRC0.2韧性最高,尤其在50/S～60/S应变率范围内,比素混凝土韧性指标提高了12.7%;应变较低时,一般素混凝土的韧性指标最高:与素混凝土相比,在应变率较低时,3组掺玄武岩纤维的混凝土韧性均有所提高,而在80/S～100/S应变率范围下,BFRC0.3韧性最低.     

玄武岩纤维双快水泥混凝土力学性能试验研究

针对玄武岩纤维双快水泥混凝土的抗压及抗弯性能,在0.1%～0.3%体积掺量下进行了立方体抗压强度试验,利用动态应变仪测量了4点弯曲状态下的应力-应变关系,并对0.4、0.45、0.5三种水灰比试件的抗压及抗折强度进行了对比。试验结果表明,掺入玄武岩纤维在一定程度上提高了双快水泥混凝土的抗压强度,同时提高弯拉强度5%～20%;弯曲状态下,应力-应变关系曲线表明玄武岩纤维双快水泥混凝土存在明显的屈服点,极限拉应变可达650×10-6～935×10-6。     

玄武岩纤维碎石混凝土抗压强度试验研究

混凝土中加入短切玄武岩纤维可以改变混凝土的力学性能,但由于试验条件和环境的区别,得到的研究成果也各不相同。在已有研究成果的基础上,分别对7种体积掺量的玄武岩纤维混凝土进行了试验研究,结果表明,同等条件下,玄武岩纤维对混凝土7 d抗压强度影响较小,对混凝土28 d抗压强度具有增强功能,最佳体积掺量为0.15%。结合其他文献研究成果,笔者认为如要提高混凝土抗压强度指标,玄武岩纤维最佳掺量区间值应该在0.1%~0.15%。另外,通过对体积掺量为0.1%和0.075%的5种长度的玄武岩纤维混凝土试件进行抗压强度试验,试验结果显示,在上述2种条件下玄武岩纤维对混凝土抗压强度的提高率为8%~23.8%。     

混杂纤维RPC轴压应力-应变曲线试验研究

为了研究玄武岩-聚丙烯混杂纤维活性粉末混凝土的应力-应变关系,对制作的9组RPC试件进行了受压应力-应变全曲线试验。分析了不同纤维掺量下应力-应变曲线特征及轴心抗压强度和峰值应变随纤维掺量的变化规律。结果表明:总体上看当玄武岩纤维一定时,随着聚丙烯纤维掺量的增加RPC轴心抗压强度与峰值应变均先增加后减小。当玄武岩纤维掺量为0.15%,聚丙烯纤维掺量为0.033%时抗压强度达到最大值,此时达到最佳纤维掺量。依据试验结果得出混杂纤维RPC峰值应变与轴心抗压强度近似呈线性关系;同时根据试验曲线推导拟合得出了混杂纤维RPC轴心受压应力-应变曲线方程,拟合曲线与试验曲线能较好吻合,验证了拟合公式的合理性,可为工程应用提供参考。     

短切碳纤维混凝土单轴冲击压缩试验与分析

为研究短切碳纤维对混凝土动态力学性能的影响,采用覫74mm钢质分离式霍普金森压杆装置,对6种不同体积掺量的短切碳纤维混凝土进行单轴冲击压缩试验。中应变率下的短切碳纤维混凝土动态应力-应变曲线表明,不同体积掺量的短切碳纤维混凝土动态峰值应变大致相同,约为0.0018;由于短切碳纤维的阻裂作用,短切碳纤维混凝土达到峰值应力后仍有一定的承载能力,当轴向动态极限应变超过0.02时,短切碳纤维混凝土的承载力急剧下降。在中应变率加载条件下,短切碳纤维混凝土动态平均抗压强度和碳纤维体积掺量近似服从高斯分布。短切碳纤维混凝土单轴冲击压缩试验表明短切碳纤维合理体积掺量为0.6%。     

玄武岩纤维对再生混凝土力学性能的影响研究

通过试验研究了玄武岩纤维掺量对再生粗骨料取代率50%的再生混凝土抗压、劈裂抗拉以及抗折强度的影响,为其在玄武岩纤维再生混凝土(BFRAC)的研究和实际工程应用中提供参考。结果表明:再生粗骨料取代率为50%,玄武岩纤维掺量为6kg/m3时,BFRAC的立方体抗压、轴心抗压、劈裂抗拉、抗折强度较未掺玄武岩纤维的再生混凝土分别提高了12.8%、3.1%、48.8%、10.5%;BFRAC的峰值应变在0.001900～0.002120;BFRAC的单轴受压应力-应变本构关系全曲线与普通混凝土相似,玄武岩纤维对再生混凝土的延性起到积极作用。     

玄武岩纤维混凝土动态力学性能及数值模拟

为了研究冲击荷载作用下玄武岩纤维（BF）对混凝土性能的影响，采用分离式霍普金森压杆（SHPB），在0.6 MPa冲击气压作用下对不同BF体积掺量（0、0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%、0.35%）玄武岩纤维混凝土（BFRC）进行了冲击压缩试验，并基于试验数据，选用修正后的HJC本构模型对动态冲击过程进行了模拟。结果表明：BFRC相较于素混凝土具有更好的抗冲击性能，且0.30%体积掺量的BF对混凝土的增韧效果最好；修正后的HJC模型可以较好地反映出BFRC的应力、应变状态，体现BFRC破坏过程中裂纹的发展规律，模拟结果与试验结果吻合较好。     

钢纤维增强混凝土动态力学性能及HJC本构模型参数标定

探讨了不同体积掺量钢纤维和镀铜钢纤维对混凝土动态力学性能的影响,以及标定本构模型参数对钢纤维混凝土和镀铜钢纤维混凝土的适用性。在高强混凝土中掺加0.5%、1%、1.5%体积掺量的钢纤维制备7组试件,分别进行静态力学性能试验和分离式霍普金森压杆试验（SHPB）,基于静态、动态力学结果修正Holmquist-Johnson-Cook（HJC）本构模型参数,并利用有限元分析软件验证HJC模型参数的有效性。结果表明,在0.5%、1%、1.5%体积掺量下,混凝土动态峰值抗压强度随纤维掺量的增加而提高。标定的HJC模型对钢纤维混凝土的动态峰值抗压强度预测效果良好,模拟得到的应力-应变曲线与SHPB试验结果大致吻合。以侵蚀准则模拟得到动态冲击试验试件破坏过程,为钢纤维混凝土的抗冲击设计提供参考。     

玄武岩纤维混凝土抗压和抗折力学性能试验研究

通过不同体积掺量(0. 1%、0. 2%、0. 3%、0. 4%、0. 5%、0. 6%)的玄武岩纤维混凝土和普通素混凝土的标准立方体抗压试验、抗折试验,对比试验现象、破坏形态、峰值挠度和峰值荷载,结合美国ASTM-C1018与日本JSCE-SF4的韧度指数方法和断裂能,分析玄武岩纤维的掺入对于混凝土韧性的影响,并建立抗压强度、抗折强度、韧度指数、断裂能与玄武岩纤维体积掺量之间的关系式;通过对比普通混凝土折压比计算方法,引入与纤维物理参数、力学参数以及体积掺量相关的玄武岩纤维混凝土增强系数,建立了适用于玄武岩纤维混凝土的折压比计算式。     

低掺量三元混杂纤维混凝土轴心受压试验

借助正交试验方法,研究了钢、聚丙烯、玄武岩等纤维及纤维掺量对三元混杂纤维混凝土(SPBHFRC)轴心抗压强度、轴压韧性及轴压破坏形态的影响,并筛选出轴压性能最优的纤维组合;结合轴压荷载-变形曲线、应力-应变曲线对混杂纤维混凝土变形过程进行详细描述,并对轴压应力-应变曲线进行数学拟合。研究表明,钢纤维含量是影响混杂纤维混凝土轴心受压性能的关键因素;钢纤维体积掺量为2%,聚丙烯体积掺量为0.1%,玄武岩体积掺量为0.2%时,混杂纤维混凝土试件在破坏时的轴压韧性较好,可为实际工程设计和选材提供参考;基于过镇海~[9]提出的分段式本构方程能准确拟合出SPB-HFRC轴心受压应力-应变曲线,可为纤维混凝土的非线性有限元分析提供可靠的计算依据。     

高温中纤维纳米混凝土单轴受压应力-应变关系

通过纤维纳米混凝土棱柱体试件在25～800℃高温中的单轴受压试验,研究了温度、钢纤维体积率、纳米二氧化硅和纳米碳酸钙掺量对纤维纳米混凝土高温中轴压性能的影响。结果表明,随温度升高,纤维纳米混凝土峰值应力和初始弹性模量显著降低,峰值应变明显增大;随钢纤维体积率增大,高温中纤维纳米混凝土峰值应力和峰值应变不断提高,初始弹性模量有所下降;随纳米材料掺量增加,高温中纤维纳米混凝土峰值应力、峰值应变和初始弹性模量均呈增大的趋势,纳米二氧化硅的效果好于纳米碳酸钙。在分析试验结果的基础上,提出了考虑温度、纤维和纳米材料影响的高温中纤维纳米混凝土峰值应力、峰值应变和初始弹性模量的计算公式以及高温中纤维纳米混凝土单轴受压应力-应变关系式。     

混杂纤维混凝土冲击压缩性能SHPB试验研究

采用φ74 mm分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,分别对钢-聚丙烯混杂纤维混凝土及钢纤维混凝土材料进行了冲击压缩性能试验,得到了4个不同应变率下的应力-应变曲线.根据试验结果,从破坏强度、峰值应变等方面分析了混杂纤维混凝土的应变率效应,并比较了相同钢纤维掺量下,混杂纤维混凝土与钢纤维混凝土的动态抗压性能.试验表明混杂...     

玄武岩纤维增强再生混凝土冻融后基本力学性能试验研究

主要研究了冻融后不同再生骨料取代率(0、50%、100%)的混凝土及再生骨料取代率为50%、玄武岩纤维掺量为4 kg/m3的纤维增强再生混凝土的抗冻性和力学性能,归纳了4种混凝土冻融破坏类型及机理分析,得到了在不同冻融循环周次后混凝土的质量损失、抗压强度、弹性模量及峰值应变变化曲线,分析了混凝土应力-应变全过程曲线的变化特征,给出了混凝土受压破坏的机理分析。结果表明:天然混凝土冻融破坏情况最严重且质量损失最多;冻融循环100次后,纤维增强再生混凝土的抗压强度提高约16%,弹性模量降低约4%和峰值应变变化不大,表现出良好的抗压性能和延性变形能力;应力-应变全过程曲线的变化趋势与再生骨料取代率有关,与纤维掺量无关;冻融循环作用对混凝土内部界面过渡区的影响是决定混凝土破坏形式的主要原因之一。     

等体积砂浆法配制再生混凝土收缩性能试验研究

试验研究了再生粗骨料取代率50%时,不同龄期的普通混凝土、传统方法配制的再生混凝土和等体积砂浆法配制再生混凝土的收缩性能;等体积砂浆法再生混凝土中掺入不同掺量的粉煤灰、玄武岩纤维,得出其对再生混凝土的收缩性能的影响,并对其影响机理进行了分析。通过调整粉煤灰和玄武岩纤维的掺入量,确定其在等体积砂浆法再生混凝土中的最佳掺量。试验结果表明:再生粗骨料取代率50%时,普通混凝土收缩性能大于再生混凝土。将粉煤灰和玄武岩纤维采用一定比例掺入到再生混凝土当中,可以有效地提高再生混凝土的抗收缩性能。