不同纤维类型及尺寸对UHPC力学性能的影响

为研究不同类型纤维及不同试件尺寸对UHPC的力学性能的影响,分别在UHPC中掺入钢纤维及聚乙烯醇纤维(PVA),并进行抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度及四点弯曲性能试验。研究结果表明,在不同纤维体积掺量下,钢纤维及聚乙烯醇纤维UHPC抗压和抗折强度的尺寸效应十分明显;掺入钢纤维的UHPC抗压及抗拉强度改善效果均优于掺入聚乙烯醇纤维;钢纤维和聚乙烯醇纤维都可提高UHPC的劈裂抗拉强度和拉压比;钢纤维和聚乙烯醇纤维均可明显改善UHPC的弯曲韧性。     

钢纤维高强混凝土静、动力性能试验研究

通过钢纤维高强混凝土的静力压缩和拉伸试验,研究了静压力作用下,钢纤维掺量对其抗压强度、弹性模量和泊松比的影响;研究了静拉力作用下钢纤维掺量对其抗拉强度影响;通过钢纤维高强混凝土的动态压缩试验,研究了形状效应、应变率效应对其动态抗压强度、极限应变和动力增大系数(DIF)的影响;通过动态劈裂试验研究了应变率效应对其动态抗拉强度、极限应变和动力增大系数(DIF)的影响.研究表明:2.5%的钢纤维能够显著提高混凝土的静力抗压强度、弹性模量,并能显著减小泊松比,对混凝土的抗拉强度也具有显著的增强作用;同时,动压力作用下,钢纤维高强混凝土的动态抗压强度、极限应变和DIF均随试件高径比的增大而提高;动态劈裂作用下,钢纤维高强混凝土动态抗拉强度、极限应变和DIF亦均随高径比的增大而提高.     

钢纤维体积率对C30混凝土立方体抗压强度尺寸效应的影响

混凝土作为一种准脆性材料,其抗压强度存在尺寸效应现象.为了研究钢纤维体积率对混凝土强度尺寸效应的影响规律,对钢纤维体积率分别为0.00%,0.75%,1.50%,试件边长分别为100,150,200 mm的27组共计81块钢纤维混凝土立方体试件进行了立方体抗压强度试验.在Bazant混凝土尺寸效应律的基础上,提出了C30钢纤维混凝土尺寸效应计算公式,明确了钢纤维体积率对尺寸效应的影响,并根据钢纤维混凝土立方体抗压强度试验的结果进行验证.结果表明:钢纤维混凝土立方体抗压强度的尺寸效应会随着钢纤维体积率的增大而变得更加明显,本文建立的钢纤维混凝土尺寸效应计算公式能够较好地分析和预测在不同钢纤维体积率以及不同试件尺寸下的钢纤维混凝土立方体的抗压强度.     

基于随机骨料模型的碾压混凝土劈拉性能的数值分析

为从细观结构上研究碾压混凝土的劈裂抗拉力学性能的尺寸效应,采用随机骨料模型模拟碾压混凝土的细观结构,在细观层次上将碾压混凝土看成是由硬化水泥砂浆体、粗骨料颗粒及二者间的黏结带构成的三相非均质复合材料;利用有限元方法数值模拟碾压混凝土的细观损伤断裂和劈裂抗拉,对其劈裂抗拉强度尺寸效应进行了研究。结果表明：黏结层面是碾压混凝土劈拉破坏的薄弱环节,碾压混凝土试件的劈裂抗拉强度存在明显的尺寸效应,所采用的数值模拟计算方法基本可行。     

碾压混凝土试件细观损伤断裂的强度与尺寸效应分析

为了实现碾压混凝土试件强度性能的仿真计算分析 ,在细观层次上将试件看成是由硬化水泥粉煤灰砂浆、粗骨料、二者之间的粘结带及水泥砂浆中间层面形成的非均质复合材料 ,以随机骨料模型代表碾压混凝土的细观结构 ,应用非线性有限元法 ,模拟试件的细观损伤断裂 ,从而求得其宏观力学强度 ,据此可解释试件的尺寸效应 .计算结果表明 ,试件的单轴抗压强度及劈裂抗拉强度与试验结果较为吻合 ,试件的尺寸效应符合一般规律 ,该方法为碾压混凝土试件强度性能的数值模拟提供了一种新的技术途径 .     

混杂钢纤维UHPC单轴拉伸性能的混杂效应分析

为研究混杂不同钢纤维对UHPC轴拉强度、初裂强度和弹性模量的影响,采用优化设计的狗骨试件尺寸,开展了4组,共150个试件的单轴拉伸试验研究。混杂钢纤维参数有:混杂不同长径比圆直纤维、混杂不同长径比弓形纤维,以及混杂不同形状纤维。试验结果表明:在钢纤维总掺量不变下,混杂短圆直和长圆直钢纤维对UHPC材料的抗拉强度、初裂强度和弹模,均能达到正混杂效应;混杂不同长径比的弓形钢纤维,仅提高抗拉强度和弹模,对初裂强度没有明显的影响。其余的混杂纤维试验组,对材料抗拉强度、初裂强度和弹模均显示零效应。因此,采用短圆直钢纤维与大长径比圆直钢纤维或者弓形钢纤维进行混杂,能充分发挥长短纤维各自优势,上述分析结果可为UHPC混杂纤维设计提供参考。     

混杂纤维增强高性能混凝土拉压比试验研究

研究了揭示钢纤维和聚丙烯纤维混杂后对高性能混凝土强度和拉压比的影响.参照国家标准和试验方法,按不同的纤维掺量设计了9组混杂纤维增强高性能混凝土试件以及3组钢纤维增强高性能混凝土对比试件和1组普通高性能混凝土对比试件,进行了大量立方体抗压强度试验和劈裂抗拉强度试验研究,并对拉压比进行回归分析.结果在高性能混凝土中掺加适量的钢纤维和聚丙烯纤维后:对抗压强度影响不明显,但可使抗拉强度提高10%~30%,使拉压比增大到0.06~0.068;钢纤维体积掺量为0.8%、聚丙烯纤维体积掺量为0.11%时,混杂纤维增强高性能混凝土拉压比为0.068;混杂纤维增强高性能混凝土的劈裂抗拉试验为近似于延性断裂破坏.结论掺加适量钢纤维和聚丙烯纤维后,高性能混凝土的抗拉强度和拉压比均有不同程度的提高,这有利于提高高性能混凝土的抗裂性能和抗震性能.     

钢纤维-橡胶混凝土力学性能试验研究

为提高橡胶混凝土整体力学性能,将钢纤维作为改性材料,在橡胶混凝土(橡胶掺量为10%)中,掺入0.5%、1.0%、1.5%、2.0%四种不同体积分数的钢纤维,研究不同钢纤维掺量对钢纤维-橡胶混凝土单轴抗压强度、劈裂抗拉强度和抗冲击性能的影响。结果表明:较于橡胶混凝土,随着钢纤维掺量的增加,钢纤维-橡胶混凝土的抗压强度、抗拉强度、抗冲击性能均呈现先升高后降低的趋势,其抗压强度可提高12.7%,抗拉强度可提高22.0%,抗冲击性能可提高3.9倍,且钢纤维的阻裂作用可提高试件破坏形态的完整程度。     

钢纤维全轻混凝土基本性能试验研究

钢纤维全轻混凝土配合比设计及其基本力学性能是工程应用的基础.考虑水灰比、砂率、钢纤维体积率及纤维名义裹浆厚度等参数,采用绝对体积法配制钢纤维全轻混凝土,测试了钢纤维全轻混凝土拌合物的工作性能、表观密度、立方体抗压强度和劈裂抗拉强度.结果表明:配制的钢纤维全轻混凝土具有良好的拌合物工作性能,密度等级为1 700~1 900;水灰比和砂率对钢纤维全轻混凝土强度影响较小,钢纤维裹浆厚度以1.0 mm为宜.本试验配制的钢纤维全轻混凝土,具有受压裂而不散、劈拉裂而不断的破坏形态,其抗压和抗拉强度显著提高.在钢纤维体积率为2.0%时,钢纤维全轻混凝土的立方体抗压强度和劈裂抗拉强度,较同配比的全轻混凝土,分别提高了20.6%和177.3%.     

大理岩抗拉强度的离散性及与厚度的关系

大理岩劈裂抗拉强度具有较大的离散性,并受非均质性、劈裂形式及尺寸效应等多种因素影响.采用钢丝垫条形式的大理岩劈裂抗拉强度离散度小于采用钢平板形式的离散度;大理岩劈裂抗拉强度值越高,其离散度越小;采用钢丝垫条形式的劈裂抗拉强度在总趋势上随厚度的增加先增加后减小;而采用平板形式的劈裂抗拉强度随厚度的增加而减小.     

离心成型钢纤维混凝土轴心抗压强度试验研究

通过试验研究了离心成型钢纤维混凝土环形截面构件的轴心抗压性能,分析了离心成型中速阶段离心时间、离心加速度、骨料级配、钢纤维长度、钢纤维体积率等因素对钢纤维混凝土轴心抗压强度的影响作用.结果表明:当钢纤维长度小于25 mm时,延长离心时间有利于提高钢纤维混凝土的轴心抗压强度;增大离心加速度不利于钢纤维混凝土轴心抗压强度的提高;粗骨料粒径5~10 mm时的钢纤维混凝土轴心抗压强度高于粗骨料粒径5~15 mm时的钢纤维混凝土轴心抗压强度;从材料的性价比角度考虑,宜选取长度为25~32 mm、体积率为1.2%左右的钢纤维.     

碳化环境下钢纤维混凝土基本性能试验研究

以混凝土强度等级、钢纤维体积率、碳化时间为变化参数,进行了碳化环境下混凝土、钢纤维混凝土和钢纤维高强混凝土试件的基本性能试验,测试了不同碳化时间混凝土和钢纤维混凝土的抗压强度、劈拉强度、抗折强度以及碳化深度,探讨了钢纤维对混凝土碳化性能的增强机理.研究结果表明:混凝土强度等级、碳化时间等对钢纤维混凝土的基本力学性能和碳化深度具有较为显著的影响,高强钢纤维混凝土具有较高的抗碳化能力;钢纤维体积率对钢纤维混凝土的抗碳化性能具有一定程度的影响.     

Effect of Acid Rain Erosion on Steel Fiber Reinforced Concrete

Acid rain can deteriorate the performance of reinforced concrete structure.Combined with the characteristics of acid rain in China,the properties of steel fiber reinforced concrete subjected to acid rain were studied.The effects of steel fiber content and pH value of acid rain on the mass loss,erosion depth,neutralization depth,and splitting tensile strength of tested concrete were investigated.The mercury intrusion pore(MIP) test was used to analyze the influence of steel fiber on the acid rain resistance of concrete matrix.The results show that the corrosion of steel fiber reinforced concrete subjected to acid rain results from the combined effect of H~+ and SO_4~(2-) in the acid rain,and steel fiber can improve the acid rain resistance of the tested concrete by improving the pore structure and enhancing the tie effect of the concrete matrix.The experiment further indicates that the optimum content of steel fiber is 1.5%compared to the various mixing proportion in this tests.The tested concrete mass loss and splitting tensile strength decrease followed by increasing as a function of corrosion time when the pH value of the simulation solution is 3 or 4,while they decrease continuously in the simulation solution at pH 2.Thanks to the tie effect of steel fiber,the spalling of concrete matrix is significantly improved,and the erosion depth and neutralization depth are less than those of conventional concrete.     

弯曲应力作用下喷射混凝土抗碳化性能研究-研究生论坛

为了研究隧道喷射混凝土衬砌的碳化规律,采用快速碳化试验方法,研究了不同弯曲应力(0、0.25、0.5及0.75)作用下喷射混凝土及钢纤维喷射混凝土抗碳化性能,在考虑弯曲应力、钢纤维掺量、施工方式基础上对普通混凝土碳化深度预测模型进行修正。结果表明：混凝土碳化深度服从Fick第一定律,扩散系数随应力水平的增加而增加;喷射混凝土碳化深度明显小于普通混凝土,而钢纤维的加入进一步提高喷射混凝土抗碳化性能。通过对碳化后喷射混凝碳化后力学性能及微观结构进行分析,得出喷射混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度及抗折强度随着碳化深度增大而增大,且喷射混凝土中原始微气孔及裂缝中钙矾石、氢氧化钙等晶体为CaCO3晶体的成核和生长提供有利条件,碳化产物持续生成并阻塞毛细孔,使其密实度增加,力学性能增大。     

高温后RPC立方体抗压强度退化规律研究

为摸清活性粉末混凝土(RPC)的高温爆裂情况及高温后立方体抗压强度的退化规律,对300个70.7 mm×70.7 mm×70.7 mm的RPC立方体试件和120个40 mm×40 mm×160 mm的RPC棱柱体试件进行高温试验与高温后抗压试验,考察纤维种类、纤维掺量、温度、尺寸效应等因素对RPC立方体抗压强度及受压破坏特征的影响。结果表明：单掺钢纤维体积率为2%或单掺聚丙烯纤维体积率为0.3%时可以有效防止RPC发生爆裂;钢纤维可以有效提高RPC高温后立方体抗压强度并改善其受压破坏特征,聚丙烯纤维对抗压强度有不利影响． 高温后RPC立方体抗压强度随经历温度的升高呈先增大后减小的变化规律,通过回归分析,建立了RPC立方体抗压强度随温度变化的计算公式．     

钢筋钢纤维混凝土无腹筋梁的剪切尺寸效应

通过试验和理论分析，研究了截面高度变化对钢筋钢纤维混凝土无腹筋梁抗剪性能的影响规律，提出了钢筋钢纤维混凝土无腹筋梁斜截面承载力的“尺寸效应”计算公式     

Effect of combination of steel fiber and MgO-type expansive agent on properties of concrete

The effect of combination of steel fiber and MgO-type expansive agent (MEA) on strength, air-permeability and porosity of concrete was investigated. The porosity and air-permeability of concrete were determined by method of evaporated water and Torrent permeability tester, respectively. Pore structures of mortars in concrete were analyzed using mercury intrusion porosimetry (MIP). Interfacial structures between steel fibers and matrix were examined by use of optical microscope. The experimental results show that improvement of pore structures of mortar and fiber-matrix interfacial structure in concrete by combination of steel fiber and MEA may remarkably increase properties of concrete. In comparison with plain concrete, compressive strength and splitting tensile strength of steel fiber reinforced expansive concrete increased by 15.3% and 38.1%, permeability coefficient K _t, penetration depth L and porosity of concrete decreased by 41.1%, 21.3% and 13.1% at 28 days, respectively.     

钢纤维再生混凝土劈拉强度试验研究

通过钢纤维再生混凝土立方体试件的劈拉强度试验,研究了钢纤维体积分数(0.0%～2.0%)、3种钢纤维类型(MF,SF,BF)、再生粗骨料处理方式以及试件尺寸变化对再生混凝土劈拉性能的影响.结果表明:钢纤维的加入显著提高了再生混凝土的劈拉强度,当纤维体积分数超过1.5%后,钢纤维再生混凝土的劈拉强度接近甚至超过天然钢纤维混凝土;钢纤维类型对再生骨料钢纤维混凝土影响显著,钢纤维对再生混凝土和天然混凝土的增强效果比较接近,其中BF钢纤维增强效果最好;尺寸效应对钢纤维再生混凝土的影响比天然钢纤维混凝土显著;再生骨料处理方法对钢纤维再生混凝土的劈拉强度也有一定的影响;现行钢纤维混凝土劈拉强度计算公式仍适用于钢纤维再生混凝土.     

钢纤维对混凝土强度和韧性的影响

通过对234个钢纤维混凝土试件的力学性能试验,系统研究了钢纤维类型、体积分数、长径比和混凝土基体强度对钢纤维混凝土抗压强度、劈拉强度和弯曲韧性的影响.结果表明:钢纤维对混凝土抗压强度影响不大,但改变了受压破坏时的破坏形态;随钢纤维体积分数增大,混凝土劈拉强度和弯曲韧性显著提高,高强钢丝切断型钢纤维的改善效果最好,长径比越大,改善效果越明显.     

钢纤维混凝土轴拉初裂强度的计算方法

钢纤维混凝土轴拉初强度是确定钢纤维混凝土抗裂度的重要指标 ,也是间接衡量钢纤维混凝土其它力学性能的指标 .通过对钢纤维混凝土轴拉试验结果的分析 ,研究了钢纤维外形和体积率、混凝土强度等级对钢纤维混凝土轴拉初裂强度的影响 .结果表明 :混凝土轴拉初裂强度分别随钢纤维体积率的增大和混凝土强度等级的提高而增大 .最后 ,建立了钢纤维混凝土轴拉初裂强度的计算模型 ,提出了钢纤维混凝土轴拉初裂强度的计算公式 ,供修订我国的《钢纤维混凝土设计与施工规程》以及工程设计与施工参考 .