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。     

钢纤维混凝土抗冻性能试验研究

为了研究钢纤维混凝土的抗冻性能,采用快冻法进行了0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%五种不同钢纤维掺量的混凝土在水中和3.5%氯化钠溶液中冻融试验。通过分析冻融循环次数和钢纤维体积率对钢纤维混凝土冻融后质量损失、劈裂强度损失和相对动弹性模量变化的影响,分析了冻融环境下钢纤维对混凝土的增强机理。并且用压汞法和SEM从微观上研究了钢纤维混凝土的孔径分布特征,讨论了微观结构对其抗冻性能的影响。研究表明,在冻融循环作用下掺入适量的钢纤维能够减小混凝土内部的孔隙率、增加密实度,有效阻止混凝土内部微裂缝的产生与发展,提高混凝土的抗冻性能。钢纤维掺量对混凝土抗冻性影响显著,掺量为1.5%时,钢纤维对混凝土抗冻性能改善效果最好。     

钢纤维及纳米炭黑对混凝土抗压强度的影响

钢纤维与纳米炭黑等材料越来越广泛应用于混凝土工程中,利用三因素(钢纤维类型、钢纤维掺量、纳米炭黑掺量)四水平正交试验探究钢纤维及纳米炭黑对混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度的影响。结果表明：钢纤维类型对混凝土力学性能影响的顺序为剪切型>铣削型>镀铜型>端勾型,立方体抗压强度与轴心抗压强度随着钢纤维掺量和纳米炭黑掺量的增加呈先升高后降低的趋势,对于立方体抗压强度,钢纤维的最优掺量为0.40%、纳米炭黑的最优掺量为0.75%,对于轴心抗压强度,钢纤维掺量最优为0.60%、纳米炭黑的最优掺量为约占水泥总量的0.50%。     

定向排布钢纤维UHPC的弯折、拉伸强度及其微观结构

采用自制的特殊成型装置,以不同体积掺量的钢纤维制备定向钢纤维排布的超高性能混凝土(UHPC)试样(D),并与乱向钢纤维分布试样(L)对比分析了力学性能和微观结构。结果显示,随钢纤维掺量的增加,L的抗压强度先大幅度增加后趋于稳定,抗折强度则不断增加,而D的抗压与抗折强度均持续增大;D的抗压强度在钢纤维掺量小于1.5%之前都低于L的,但当钢纤维掺量增大到1.8%时则反超;D在各钢纤维掺量下的抗折强度都高于L的;L的粘结拉伸强度在钢纤维掺量增加到1.5%后不再提高,而D则随钢纤维在各钢纤维掺量下的拉伸强度值均显著高于L的,并且测试结果更加稳定可靠,两种试样粘结拉伸强度与掺量都呈现较高的线性正相关关系;D中的孔隙率较小且与钢纤维掺量无关,而L中明显存在更多、更大的孔洞,孔隙率随钢纤维掺量的提高分别比同钢纤维掺量D的增加3～10倍,同时,D在断裂面上露出的钢纤维长度明显比L的更长,这是导致定向分布钢纤维大幅度增韧UHPC的原因。     

桥梁钢-混结合段用高强自密实钢纤维混凝土性能研究

研究了不同水灰比和钢纤维掺量对自密实钢纤维混凝土工作性能和抗压强度的影响,并对自密实钢纤维混凝土试件进行碳化试验、抗氯离子渗透性能及抗水渗透性能试验。现场采用1m×1m×1m的配筋试模箱进行浇注模拟实验,分析不同浇注工艺对混凝土性能影响。结果表明:当水灰比由0.32增至0.34时,试件的初始坍落度和坍落度扩展度分别由170mm/445mm增加到260mm/655mm,其试件7d和28d的抗压强度分别降低了34.5%和15.8%;当钢纤维掺量为50kg/m3时,混凝土试样的流动性能最佳,且试件的强度随钢纤维掺量增加而增大。当水灰比为0.34时,试件的抗碳化性能、抗渗透性能良好,而抗氯离子性能随钢纤维掺量的增加呈上升趋势。现场模拟实验显示,与稍加振捣的试件相比,不加振捣的自密实钢纤维混凝土内部结构更密实,钢纤维分布均匀,7d强度为57.6MPa。     

铁尾矿钢纤维混凝土复合材料流动性能与抗压性能试验研究

为研究钢纤维掺量对铁尾矿混凝土的影响,研究单掺钢纤维和复合掺加钢纤维与硅粉2种不同的工况中,不同取代率下铁尾矿混凝土的流动性能与抗压性能。试验结果表明:混凝土的流动性能随着钢纤维掺量的增加而大幅度降低;复掺工况能够使抗压强度随着钢纤维掺量的增加而持续增加,硅粉的掺入能够提高中早期的抗压强度值,使其性能得到改善;2种工况对28 d棱柱体与立方体抗压强度的比值α₁的影响大致相同,其取值范围大致为0.80~0.85。     

硅灰钢纤维对混凝土性能影响的试验研究

为使混凝土具有良好的抗裂性能,在混凝土原材料中加入钢纤维、硅灰、矿渣来改善混凝土的抗裂性.用正交设计和理论分析研究不同掺量的钢纤维、硅灰、矿渣对混凝土抗裂性能的影响.试验结果表明：钢纤维对混凝土的性能影响尤为显著;掺入硅灰有利于增强混凝土的抗压强度和劈拉强度;复合使用钢纤维、硅灰、矿渣能明显改善高性能混凝土的后期强度;钢纤维、硅灰、矿渣在混凝土中的最佳掺量是10%,7%,7%。     

钢纤维掺量对橡胶混凝土力学性能影响

在10%橡胶掺量的橡胶混凝土中分别添加0.5%、1.0%、1.5%、2.0%(体积占比)的钢纤维,以此为试样进行复合材料的基本力学性能试验,包括立方体试块的抗压试验、动弹性模量试验、立方体劈裂抗拉试验以及四点弯曲抗折试验,探讨钢纤维体积占比和复合材料各方面力学性能之间的关系。通过实验数据分析及破坏形态观察,发现:随着钢纤维掺量的提高,复合材料的抗压强度、弹性模量、劈拉强度、抗折强度均有所提高,韧性也有所提高。     

钢纤维地质聚合物混凝土静态力学性能研究

通过控制粉煤灰、矿渣和钢纤维的掺量,配制了不同抗压强度的钢纤维地质聚合物混凝土试件,进行轴心抗压试验与电镜扫描(field scanning electron microscope, FSEM)微观结构分析,研究了钢纤维掺量对不同混凝土基准强度试件的应力-应变曲线、能量耗散等力学特征的影响。结果表明：钢纤维提升了普通地质聚合物混凝土的轴心抗压强度、弹性模量、峰值应变、能量耗散与延性等力学性能;FSEM试验观测到钢纤维的桥接作用及硅酸钙水合物的粘结作用改善了试件内部材料之间的粘结性能,使试件的力学性能得到了较好的提升;建立的轴心受压应力-应变本构模型与试验值整体吻合较好,为钢纤维地质聚合物的工程应用提供了一定的理论基础。     

钢纤维混凝土弯曲韧性实验研究

为探讨钢纤维掺量对钢纤维混凝土弯曲韧性的影响，按照美国材料与试验协会(ASTM)定义的弯曲韧性指数试验方法．测试了钢纤维混凝土的挠度、初裂强度和抗压强度，计算了钢纤维不同掺量下混凝土的弯曲韧性指数值．钢纤维的掺入，使混凝土的破坏形式由脆性破坏变为延性破坏，并具有一定的残余强度．在一定范围内，钢纤维混凝土的弯曲韧性与钢纤维掺量成正比，钢纤维掺量达到90kg／m^3时，混凝土的弯曲韧性指数已接近理想弹塑性材料．掺量在30～90kg／m^3范围内，钢纤维混凝土的初裂强度变化不明显．     

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.     

钢纤维对聚合物水泥砂浆力学性能的影响

为了研究不同钢纤维掺加率对聚合物水泥砂浆力学性能的影响,制作了不同钢纤维掺加率的钢纤维聚合物水泥砂浆试件,在标准养护条件下分别养护至7d及28d,测定其抗折及抗压强度,得出在钢纤维掺量是砂子用量的4%范围内对砂浆抗压强度显著提高有帮助的结论。     

低掺量钢纤维对UHPC性能的影响

为了研究低掺量钢纤维对超高性能混凝土(UHPC)性能的影响,测试了试件的流动度、抗压强度和抗折强度,对比分析了不同类型低掺量钢纤维对UHPC力学性能的影响。端钩型钢纤维和圆直型钢纤维均能提高UHPC的流动度,端钩型钢纤维效果更好,最大流动度达到245 mm,提高了4.7%。当掺量为1%时,抗压强度达到168.2 MPa,提升了31.4%;抗折强度达到35.2 MPa,提升了30.4%。     

混杂纤维高韧性水泥基复合材料抗压性能研究

为改善传统单掺有机纤维水泥基材料的抗压性能,采用钢纤维+聚乙烯纤维混杂方式制备了一种高韧性水泥基复合材料,在聚乙烯(PE)纤维体积掺量固定为1%的情况下,考虑钢纤维体积掺量分别为0、0.3%、0.6%、0.9%4种工况下该水泥基复合材料的抗压试验,分析了钢纤维掺量、长度、直径对其抗压性能的影响。结果表明,采用钢纤维与PE纤维混杂方式可显著提高水泥基复合材料的抗压性能,在采用较长钢纤维的情况下,较低的体积掺量可以有效提升试件的抗压强度,直径越小的钢纤维试件抗压性能越好。对比发现,钢纤维直径0.12mm、长度13mm、体积掺量为0.6%时混杂效应较好,其峰值压应力较未掺钢纤维的试件提升33.8%,极限压缩应变提升24.3%。     

钢纤维混凝土动载疲劳特性的试验研究

运用TAW-2000型微机伺服多功能材料试验机,对不同强度混凝土掺入不同含量的钢纤维进行疲劳破坏试验研究。结果表明:在钢纤维体积含量一定范围内,随钢纤维体积含量增加,钢纤维混凝土的疲劳极限抗压强度增长十分明显;随钢纤维体积含量提高,混凝土的抗疲劳能力显著增强;随时间增长,应力曲线的上升段更加陡峭,下降段更缓慢,即钢纤维混凝土的疲劳强度、韧度均得到显著增长。     

钢纤维混凝土高温损伤及温度应力模拟

研究高温对不同钢纤维掺量的钢纤维混凝土的抗拉、劈拉强度的影响结果,对影响机理进行了简单的分析.结果表明,钢纤维混凝土高温后的抗压、劈拉强度随所受最高温的升高而缓慢下降,400℃以后下降稍快.与素混凝土相比,掺2%钢纤维的抗压强度与劈拉强度残余率分别可提高27.6%和9.3%左右.采用有限元软件ANSYS对混凝土加热过程中的温度场与应力场进行分析,提出了混凝土高温下开裂损伤判据.     

基于装配式建筑设计超高性能混凝土(UHPC)试验研究

：本文探究强度在150 MPa 以上的装配式墙体材料超高性能混凝土(简称UHPC),分析常用矿物掺合料 和钢纤维等对UHPC 流动性及强度发展的影响,通过原材料优化选择、正交试验设计,寻求最佳配合比。结果 表明钢纤维掺量对UHPC 强度性能影响较大,随着钢纤维掺量的增加,硬化UHPC 的抗折、抗压强度都有显 著提升;在UHPC 新拌物流动性方面减水剂掺量起到重要作用;当硅灰掺量25%、石英粉掺量15%、水胶比 0.18 时,即可获得试验所需的抗压强度大于150 MPa、扩展度大于180 mm 的超高性能混凝土。     

混杂纤维混凝土拌合物工作性能试验研究

通过CF40,CF50,CF60混杂纤维混凝土拌合物的工作性能试验,研究了钢纤维体积分数和聚丙烯纤维掺量对不同强度混杂纤维混凝土拌合物的影响.试验中,钢纤维体积分数为0.0%,0.5%,1.0%,1.5%,2.0%,聚丙烯纤维掺量为0.0,0.6,0.9,1.2 kg/m3,并考虑包裹钢纤维的水泥浆厚度为1.0 mm.结果表明:CF40,CF50混杂纤维混凝土拌合物的坍落度呈现出随钢纤维体积分数增大而降低的变化规律,CF60混杂纤维混凝土拌合物的坍落度呈现出随钢纤维体积分数增大而先降后增再降的变化规律;在钢纤维体积分数不变时,随着聚丙烯纤维体积分数的增大,混杂纤维混凝土拌合物的坍落度降低.     

耐碱剂对钢纤维混凝土强度的影响研究

为研究耐碱剂对钢纤维混凝土基本力学性能的影响,对不同配合比和钢纤维体积率的钢纤维混凝土耐碱剂添加前后的抗折强度和抗压强度进行了试验研究.结果表明:耐碱剂的加入对普通混凝土的抗压强度几乎没有影响,对钢纤维混凝土抗压强度的影响在10%以内;与未掺加耐碱剂的钢纤维混凝土相比,掺有耐碱剂的钢纤维混凝土抗折强度有所提高,且其提高幅度随基体混凝土抗压强度的提高而降低;耐碱剂可以有效提高混凝土和钢纤维混凝土的折压强度比,平均增幅约为8.8%.     

尾矿砂聚合物钢纤维混凝土的基本力学性能

针对尾矿砂聚合物钢纤维混凝土的基本力学性能,通过设置不同掺量组合,采用标准方法进行试验.结果表明,当尾矿砂替代率为50%、钢纤维掺量为1. 5%、聚灰比为10%时,尾矿砂聚合物钢纤维混凝土基本力学性能达到相对较高水平,抗压强度较素混凝土提高约15. 45%,抗折强度提高约36. 17%.该新型混凝土在加强混凝土抗压、抗拉和抗剪等力学性能,抗腐蚀和抗碳化等耐久性能的同时,有效解决了铁矿石在加工之后产生的废料所造成的环境污染问题,是一种高效环保的混凝土.