太阳能光谱选择性吸收涂层研究进展

采用高速研磨搅拌加水掺法,制备出含不同质量分数的纳米SiO2混杂纤维（NSPF）混凝土,通过力学试验测得立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、变形性能及冲击韧性。通过与钢纤维／聚丙烯二元混杂纤维（SPF）混凝土进行比较,NSPF混凝土的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、疲劳次数、弹性模量、初裂抗冲击次数和破坏抗冲击次数分别提高10...     

纳米SiO_2混杂纤维混凝土力学特性试验研究

采用高速研磨搅拌加水掺法,制备出含不同质量分数的纳米SiO2混杂纤维(NSPF)混凝土,通过力学试验测得立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、变形性能及冲击韧性。通过与钢纤维/聚丙烯二元混杂纤维(SPF)混凝土进行比较,NSPF混凝土的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、疲劳次数、弹性模量、初裂抗冲击次数和破坏抗冲击次数分别提高10.4%、24.1%、90.0%、3.3%、49.8%和46.1%,泊松比无明显变化。综合分析表明,纳米SiO2在SPF混凝土中的合理掺量处于1.0%~2.0%之间。     

短切玄武岩纤维混凝土力学性能试验与分析

为了研究短切玄武岩纤维掺量变化对混凝土基本力学性能的影响,对6种不同体积掺量的短切玄武岩纤维混凝土(BFRC)分别进行立方体抗压、轴心抗压、劈裂抗拉、抗折试验;基于试验结果,通过BP(Back Propagation)神经网路强度预测模型的构建,对附加纤维掺量的混凝土进行强度训练及预测。试验实测数据表明:掺入短切玄武岩纤维对混凝土早期抗压强度的发展有着延缓作用;当纤维掺量为0.1%时,抗压强度达到峰值。随着纤维掺量的增加,劈拉强度增幅较大,抗折强度保持上升趋势。通过BP神经网络的训练及发展趋势预测,结果表明:当纤维体积掺量为0.1%时,抗压强度达到最大值;劈拉强度与抗折强度则随着纤维掺量的增加而持续增大。基于试验数据及预测结果,得出短切玄武岩纤维的最佳体积掺量。     

聚丙烯纤维陶粒混凝土力学性能试验研究

为研究水灰比、砂率、聚丙烯纤维掺量对陶粒混凝土力学性能的影响,采用正交实验设计方法,开展陶粒混凝土常温抗压强度、低温抗压强度、劈裂抗拉强度的试验研究并进行极差和方差分析;从破坏形态、荷载-位移关系、细观尺度揭示纤维增韧机理和低温抗压强度的演变规律;建立常温抗压强度、劈裂抗拉强度预测模型。结果表明：纤维可改变轻骨料混凝土的破坏形态,延缓裂缝的发展;掺加纤维后位移荷-载曲线下降较为缓慢;砂率对抗压强度影响显著,水灰比、砂率是影响劈裂抗拉强度的显著性因素;低温抗压强度较常温抗压强度增长1.6%～21.9%;建立的抗压强度、劈裂抗拉强度的预测模型精度高。     

钢纤维及陶粒掺量对轻质混凝土基本力学性能的影响

制备了3种强度等级共13组配合比的钢纤维增强轻质混凝土（Steel Fibre Reinforced Lightweight Aggregate Concrete,SFRLAC）,测量了立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和轴心抗压强度,得到了SFRLAC轴心受压应力-应变曲线。试验结果表明,钢纤维能小幅度提高轻质混凝土（Lightweight Concrete,LC）的抗压强度,随陶粒比率（Haydite Ratio,V_h）的增大,抗压强度降低,且强度等级越低,降幅越大。钢纤维能显著提高LC的劈裂抗拉强度,钢纤维对低强度等级LC劈裂抗拉强度的贡献优于对高强度等级LC的贡献。低强度等级SFRLAC （LC30和LC40）的劈裂抗拉强度受V_h的影响较大,而高强度等级SFRLAC （LC50）与之相反。当V_h达到80%时,V_h不再是影响SFRLAC劈裂抗拉强度的主要因素,而钢纤维的增强效应显著。试块的破坏形态表明钢纤维能改善LC的塑性。V_h对抗拉强度的降低效应远大于对抗压强度的降低效应。建立了SFRLAC轴心抗压强度与立方体抗压强度的关系式。SFRLAC应力-应变曲线综合体现了钢纤维的增强效应和陶粒的削减作用,陶粒降低LC的峰值应力和韧性,钢纤维主要提高LC的韧性。     

钢纤维对超高性能混凝土抗弯力学性能的影响

为研究长、短钢纤维对超高性能混凝土（UHPC）受弯力学性能的影响,设计并制作了13组标准养护条件下的UHPC试件,其中3组为掺单一型短钢纤维,其他组均为掺混杂型钢纤维,对其进行立方体抗压及四点抗折试验。结果表明：对于掺加单一型短钢纤维的钢纤维/UHPC,钢纤维体积掺量为5vol%时,抗折强度最大,为19.98 MPa,继续增加钢纤维掺量,抗折强度反而降低;掺混杂型钢纤维的UHPC比单一型的抗折强度高,并且当长、短钢纤维体积掺量分别为2vol%和1vol%时,抗折强度达到最大,为23.55 MPa;钢纤维/UHPC的抗弯力学性能主要受长纤维的影响,短纤维影响较小;长纤维掺量对钢纤维/UHPC的抗折强度、延性以及抗弯韧性有一定影响,但是主要取决于长、短纤维的搭配,长、短纤维体积掺量最优搭配为2vol%和1vol%。     

冻融循环作用下玄武岩纤维-矿渣粉-粉煤灰混凝土压拉强度试验与细观结构

对玄武岩纤维-矿渣粉-粉煤灰混凝土(BF-SP-FAC)进行了单轴抗压试验、劈裂抗拉试验、冻融循环试验、气孔结构测试试验和SEM分析。研究了不同冻融次数下BF-SP-FAC冻融损伤量、抗压强度、抗拉强度的变化,分析了气孔结构参数(含气量、气孔比表面积、气泡间距系数和气泡平均弦长)与BF-SP-FAC抗压强度、抗拉强度、冻融损伤量的关系,运用灰关联熵分析法讨论了BF-SP-FAC气孔结构参数对抗压强度、抗拉强度、冻融损伤量影响的主次关系。结果表明:相同冻融次数下,与其他纤维掺量相比,玄武岩纤维掺量为0.18vol%时,BF-SP-FAC抗冻性能较好,抗压强度和抗拉强度最高;在相同玄武岩纤维掺量下,随含气量、气泡间距系数、气泡平均弦长的增大,BF-SP-FAC抗压强度和抗拉强度减小,而冻融损伤量增大;随气孔比表面积的增加,BF-SP-FAC抗压强度和抗拉强度增大,而冻融损伤量减小。气孔比表面积是影响BF-SP-FAC强度的最主要因素,而气泡平均弦长是影响BF-SP-FAC冻融损伤量的主要因素,最小灰熵关联度分别为0.998和0.993。气孔结构参数与强度、冻融损伤关系的建立,可预估混凝土的强度与冻融损伤。      

喷嘴行进速度及高度对3D打印混凝土力学性能影响的试验

为研究喷嘴行进速度、喷嘴高度等打印参数对3D打印混凝土力学性能的影响,制备了相同配合比的浇筑试块和不同打印参数组合下的打印试块,通过混凝土立方体抗压试验、棱柱体轴心抗压试验和立方体劈裂抗拉试验,考察了其受力破坏过程和破坏形态,分析了喷嘴行进速度、喷嘴高度对3D打印混凝土力学性能的影响,得到了3D打印混凝土轴心受压应力-应变曲线,建立了3D打印混凝土各强度之间的关系。结果表明：3D打印混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度均随喷嘴行进速度的加快、喷嘴高度的升高而降低,且喷嘴高度对强度的不利影响强于喷嘴行进速度;在较优打印参数组合下,打印试块的抗压强度高于浇筑试块,但因打印试块存在层间粘结弱面,其劈裂断面在其层间界面处,致使断面明显平滑,劈裂抗拉强度低于浇筑试块;通过回归分析,建立了3D打印混凝土各强度与打印参数间的函数关系及轴心抗压强度、劈裂抗拉强度与立方体抗压强度之间的换算关系。     

玄武岩-碳纤维/矿渣混凝土力学性能正交试验

应用正交试验法开展了16组玄武岩-碳纤维(BF-CF)/矿渣混凝土和1组C40级基准混凝土的塌落度、立方体抗压强度和劈裂抗拉强度试验,研究了BF、CF和矿渣三种因素对BF-CF/矿渣混凝土力学性能的影响。结果表明:BF-CF/矿渣混凝土立方体抗压强度和劈裂抗拉强度均高于C40基准混凝土,立方体抗压强度最大提高了21.0%,劈裂抗拉强度最大提高了35.3%。BF和CF的掺入均会减小混凝土的塌落度,BF对于塌落度的减小更加明显,BF对塌落度的最大降幅为67.1%;矿渣代砂率是影响BF-CF/矿渣混凝土立方体抗压强度的显著因素,随着矿渣代砂率的增大,立方体抗压强度先增大后减小,矿渣对立方体抗压强度的最大提高幅度为7.6%;BF是影响BF-CF/矿渣混凝土劈裂抗拉强度的显著因素,劈裂抗拉强度随BF体积率的增加而增大,BF对劈裂抗拉强度的最大增幅为12.0%,CF对劈裂抗拉强度的提升不明显。对正交试验的结果进行回归分析得出BF-CF/矿渣混凝土立方体抗压强度和劈裂抗拉强度预测模型,模型精度较高。      

黄蒿纤维增强混凝土的受力性能试验研究

混凝土是一种典型的压强拉弱的建筑材料,利用抗拉能力突出的纤维补强混凝土的抗拉缺陷是一条常规思路,这其中韧性较强的植物纤维,如黄蒿纤维,是一种既经济又环保的材料。通过在混凝土中分层均匀地添加黄蒿纤维制得混凝土立方体试块,一方面通过对部分试块进行劈裂试验以探究黄蒿纤维对增强混凝土劈裂抗拉强度的效果;另一方面通过对部分试块进行标准立方体抗压试验以探讨黄蒿纤维对混凝土立方体抗压强度的影响。结果表明,黄蒿纤维的掺入可以有效地提高混凝土的立方体抗压强度,显著地提高混凝土的劈裂抗拉强度。此外,还基于复合材料力学理论对黄蒿纤维增强混凝土进行受力分析,推导出黄蒿纤维增强混凝土的抗拉强度与黄蒿纤维掺入率等参数之间的关系,并利用试验数据拟合了黄蒿纤维增强混凝土劈裂抗拉强度和立方体抗压强度关于纤维掺入率的经验公式,由此得出黄蒿纤维的最优掺入率,最后还讨论了黄蒿纤维的掺入对混凝土立方体抗压强度和劈裂抗拉强度产生影响的原因。     

纤维对超高性能混凝土残余强度及高温爆裂性能的影响

采用普通原材料制备56 d龄期抗压强度为140~160 MPa的空白组超高性能混凝土、钢纤维超高性能混凝土及混杂纤维超高性能混凝土,测定其遭受高温作用后的残余抗压强度和劈裂抗拉强度,并对100%含湿量的混凝土试块进行高温爆裂试验。此外,测定大小2种加热速率对超高性能混凝土高温爆裂行为的影响。结果表明:所配制混凝土的残余抗压强度均随着目标温度的升高呈现先增大再降低的趋势,800℃高温后的残余抗压强度约为常温强度的30%。钢纤维与混杂纤维混凝土的残余劈裂抗拉强度亦呈现先升高再降低的趋势,800℃高温后的残余劈裂抗拉强度分别为常温强度的15.1%和35.4%。空白组混凝土的残余劈裂抗拉强度随着目标温度的升高而单调下降,800℃高温后的强度值约为常温强度的20.3%。7.5℃/min加热速率下,100%含湿量的3种混凝土试块均发生了严重高温爆裂,单掺钢纤维可以改善超高性能混凝土的高温爆裂,但不能避免爆裂的发生,而混杂纤维对超高性能混凝土高温爆裂的改善效果并未显著优于钢纤维。2.5℃/min加热速率下,混杂纤维可避免部分超高性能混凝土试块发生爆裂。      

纳米SiO2对钢纤维/混凝土高温后力学性能及微观结构的影响

研究了掺纳米SiO₂的钢纤维混凝土(NSFC)、 钢纤维混凝土(SFRC)和普通混凝土(NC)三种材料在不同加热温度后的抗压、 劈裂和抗折强度等力学性能, 对不同温度热处理后的微观结构进行了SEM分析, 对钢纤维与过渡区界面的相结构进行了XRD分析。结果表明: 在测试温度范围内, NSFC的抗压、 劈裂和抗折强度均高于SFRC和NC的强度, 且在400 ℃时达到最大值。在常温下, NSFC的抗压、 劈裂和抗折强度较NC分别提高27.01%、 63.28%和54.12%, 400 ℃高温热处理后比NC分别高35.09%、 84.62%和87.23%; SEM分析表明, 在钢纤维与过渡区的界面处, 致密度提高, 显微硬度提高。由于固相反应, 使界面区结构发生变化, 在钢纤维表层形成扩散渗透层(白亮层), 即化合物层, 呈锯齿状, XRD分析证明, 白亮层主要由FeSi₂和复杂的水化硅酸钙组成, 从而增强了钢纤维与基体的粘结力, 提高了混凝土的高温力学性能。     

钢管含粗骨料超高性能混凝土短柱轴压性能研究

考虑钢纤维掺量、粗骨料替代率和钢管厚度三个参数,设计制作了14根短柱试件。通过全截面轴心受压试验,考察了试件的破坏形态、荷载-变形曲线、荷载-应变曲线和极限承载力,分析了各参数对短柱轴心受压性能的影响规律。试验结果表明:当套箍系数0.217≤ ξ < 0.883时试件主要呈现剪切破坏形态;套箍系数0.883 ≤ ξ ≤1.431时试件主要呈现腰鼓破坏形态。在相同钢管厚度下,粗骨料的掺入能有效提高试件承载力。参考已有钢管混凝土规程,提出了CA-UHPCFST短柱轴心受压承载力计算公式,可供工程设计参考。     

高延性混凝土与带肋钢筋黏结性能试验研究

为研究高延性混凝土(HDC)与带肋钢筋的黏结性能,设计制作了20组试件。通过中心拔出试验,研究单调和重复荷载作用下试件的破坏形态及黏结滑移破坏机理,分析了HDC的抗压强度、纤维掺量、纤维种类及保护层厚度对带肋钢筋与HDC黏结性能的影响。结果表明：单调与重复荷载作用下,普通混凝土试件发生了脆性劈裂破坏,HDC试件发生劈裂和拔出破坏;试验结果表明,带肋钢筋与HDC的黏结强度随HDC抗压强度增加而提高;相同HDC抗压强度时,纤维掺量的增加可改善带肋钢筋与HDC的黏结性能;相比PP纤维,相同体积掺量的PE纤维与PVA纤维可有效限制混凝土内部径向裂缝的开展,提高带肋钢筋与HDC的黏结强度;依据破坏形态和黏结强度,得出临界相对保护层厚度为2.0;单调与重复荷载作用下,试件黏结强度比由纤维种类和相对保护层厚度主导,残余黏结强度比由抗压强度和纤维掺量主导;根据试验结果,建立了带肋钢筋与HDC的黏结强度计算公式和黏结-滑移本构模型。     

再生钢纤维增韧超高性能混凝土的力学性能

采用来自于废旧轮胎的两种再生钢纤维制备含粗骨料的超高性能混凝土,并测定其抗压强度、劈裂抗拉强度、断裂能和静弹性模量等力学性能,空白组及普通钢纤维增韧超高性能混凝土作对比性能试验。结果显示,未附着橡胶颗粒的再生钢纤维使超高性能混凝土的抗压强度略微下降,降低幅度为3.91%,其余各类型钢纤维均有利于提高超高性能混凝土的力学性能;而附着橡胶颗粒的再生钢纤维显著提高了超高性能混凝土的断裂能,约为普通钢纤维增韧超高性能混凝土的4倍。此外,再生钢纤维对超高性能混凝土的劈裂抗拉强度和静弹性模量的提高效果均优于普通钢纤维。再生钢纤维,尤其是附着橡胶颗粒的再生钢纤维,可以作为一种增韧材料替代普通钢纤维应用到超高性能混凝土工程结构中。      

Effect of steel fiber on the mechanical properties of oil palm shell lightweight concrete

This paper reports the results of a study conducted to investigate the effect of low volume content of steel fiber on the slump, density, compressive strength under different curing conditions, splitting tensile strength, flexural strength and modulus of elasticity of a grade 35 oil palm shell (OPS) lightweight concrete mixture. The results indicate that an increase in steel fiber decreased the workability and increased the density. All the mechanical properties except the modulus of elasticity (E) improved significantly. The 28 day compressive strength of steel fiber OPS lightweight concrete in continuously moist curing was in the range of 41–45 MPa. The splitting tensile/compressive and the flexural/compressive strength ratio for plain OPS concrete are comparable with artificial lightweight aggregate. The (E) value measured in this study was about 15.5 GPa on average for all mixes, which is higher than previous studies and is in the range of normal weight concrete. Steel fiber can be used as an alternative material to reduce the sensitivity of OPS concrete in poor curing environments.     

Mechanical properties of polypropylene hybrid fiber-reinforced concrete

This paper investigates the mechanical properties of polypropylene hybrid fiber-reinforced concrete. There are two forms of polypropylene fibers including coarse monofilament, and staple fibers. The content of the former is at 3 kg/m³, 6 kg/m³, and 9 kg/m³, and the content of the latter is at 0.6 kg/m³. The experimental results show that the compressive strength, splitting tensile strength, and flexural properties of the polypropylene hybrid fiber-reinforced concrete are better than the properties of single fiber-reinforced concrete. These two forms of fibers work complementarily. The staple fibers have good fineness and dispersion so they can restrain the cracks in primary stage. The monofilament fibers have high elastic modulus and stiffness. When the monofilament fiber content is high enough, it is similar to the function of steel fiber. Therefore, they can take more stress during destruction. In addition, hybrid fibers disperse throughout concrete, and they are bond with mixture well, so the polypropylene hybrid fiber-reinforced concrete can effectively decrease drying shrinkage strain.     

单轴对称十字型钢混凝土短柱轴压性能试验研究

为研究单轴对称十字型钢混凝土柱轴压性能,对9根短柱进行轴压试验,试验参数为十字型钢偏心率、混凝土强度、含钢率和配箍率。试验得到试件破坏形态、荷载-变形曲线、应变变化规律,分析了组合柱受力机理及各参数对其轴压性能的影响,基于Mander本构模型,通过划分不同的混凝土约束区,提出该组合柱轴压承载力计算方法。结果表明:试件破坏集中在纵向H型钢偏心方向远侧;型钢、纵筋、箍筋及混凝土协同工作,各种材料强度充分利用;试件轴压承载力和延性随十字型钢偏心率和箍筋间距增大而降低;混凝土强度和含钢率提高,试件轴压承载力提高,但试件延性随混凝土强度提高而显著降低;采用中国JGJ138-2016、欧洲EC4和美国ACI318-14计算的试件轴压承载力均偏低,该文提出的轴压承载力计算方法计算值与试验值吻合良好。     

钢纤维-橡胶/混凝土单轴受压全曲线试验及本构模型

将钢纤维(SF)掺入橡胶混凝土中,能够改善由于橡胶颗粒掺入导致的强度降低,并进一步增加延性。为研究SF-橡胶/混凝土的抗压性能,配制得到SF体积分数分别为0vol%、0.5vol%、1.0vol%和1.5vol%及橡胶颗粒等体积替换砂率为0%、10%和20%的10组SF-橡胶/混凝土试件,并进行单轴受压全曲线试验。结果表明:SF的桥联作用及其与橡胶颗粒的协同作用可改善混凝土的抗压性能,试件破坏呈明显延性特征。随SF掺量的增加,SF-橡胶/混凝土试件的抗压强度及弹性模量均明显增大,其相应峰值应力的应变及全曲线峰值后延性也相应增加;随橡胶颗粒掺量的增加,SF-橡胶/混凝土试件相应峰值应力的应变及全曲线峰值后延性增加,而抗压强度及弹性模量有所减小。在已有研究基础上,通过曲线拟合试验数据,提出适用于SF-橡胶/混凝土的单轴受压应力-应变全曲线数学表达式,模型与试验结果吻合较好,为此类混凝土的结构分析设计提供了理论基础。