钢纤维取向角对超高性能混凝土抗拉强度的影响

为了明确钢纤维在超高性能混凝土(UHPC)中的增韧效果,人为改变钢纤维在UHPC拌合物中的排列取向。采用随机浇筑、顺拉伸方向浇筑、垂直拉伸方向浇筑三种成型模式成型了UHPC拉伸试件,通过轴拉试验得到UHPC的应力-应变曲线,并从断面观测钢纤维的分布取向。试验结果表明,钢纤维的取向对拉伸强度有决定性影响,其中,顺拉伸方向浇筑的UHPC抗拉强度达到12.4 MPa,极限应变达到了0.003 8;从拉伸断面上分析得出UHPC的抗拉强度与钢纤维沿轴向取向角有线性相关性。     

钢纤维与PVA纤维对超高性能混凝土强度及抗冲磨性能影响研究

为了研究不同纤维对超高性能混凝土(UHPC)力学性能和抗冲磨性能的影响,分别在UHPC中掺入不同体积分数的钢纤维和PVA纤维,进行了抗压、抗拉及抗冲磨试验。结果表明,钢纤维对UHPC抗压性能的提升效果优于PVA纤维;钢纤维与PVA纤维均能显著提升UHPC的抗拉性能;PVA纤维对UHPC抗冲磨性能的提升效果优于钢纤维。     

复掺GO与钢纤维对UHPC性能的影响研究

该文研究了复掺氧化石墨烯(GO)与钢纤维对超高性能混凝土(UHPC)力学性能、流动性能、耐久性能的影响规律。研究结果表明:GO复掺钢纤维可以明显提高UHPC的抗压强度,但是会降低工作性。随着钢纤维掺量的增加,UHPC的流动度逐渐降低。复掺GO与钢纤维可以提高UHPC的抗氯离子渗透性能,降低干燥收缩,提高抗硫酸盐侵蚀性能。     

超高性能混凝土在高频振动下的力学性能研究

使用混凝土振动台模拟开放交通条件下车辆通行所产生的高频振动,研究不同振动时间下超高性能混凝土（UHPC）力学性能的变化。结果表明：随着高频振动时间延长,UHPC内钢纤维沉降分层,含气量逐步减小并趋于稳定;抗压强度、抗折强度和静力受压弹性模量呈先提高后降低的趋势,当振动时间为40 s时达到峰值,但抗拉强度随振动时间延长而逐步降低,UHPC整体力学性能随振动时间延长而劣化。因此,UHPC施工中应尽量封闭交通,避免振动对力学性能的影响,并缩短布料、边角浇筑过程中的振捣时间;在封闭施工条件下,控制一定的振动时间对UHPC力学性能具有正向影响。     

钢纤维规格对超高性能混凝土性能的影响

采用不同规格钢纤维配制超高性能混凝土(UHPC),分析研究钢纤维的长径比、直径与长度对UHPC坍落扩展度、抗压与抗折强度的影响.试验结果表明,UHPC材料的抗折强度会随着钢纤维长径比的增大而提高,但工作性能会有所下降,而抗压强度则随长径比变化呈先增大后减小的变化趋势,但其影响规律不能单纯考虑钢纤维长径比的影响,还需考虑...     

纤维对含粗骨料超高性能混凝土高温性能的影响

为了探究改善超高性能混凝土(UHPC)高温性能的措施,从力学性能、质量损失、超声检测等方面研究了纤维(不掺纤维、单掺钢纤维、混掺钢纤维与合成纤维)对UHPC高温性能的影响.结果表明:当纤维掺量增加时,UHPC的工作性与抗压强度均随之下降,抗折强度则先升后降;随着目标温度的升高,UHPC的残余抗压强度先升后降,损伤逐步加...     

海砂超高性能混凝土性能影响因素试验研究

为更好地开展海砂UHPC配合比设计,研究了水胶比、砂胶比、硅灰、钢纤维等因素对海砂UHPC性能的影响,试验结果表明：水胶比越低,海砂UHPC强度越高;海砂UHPC的流动度随胶砂比增大而增大,抗压、抗折强度的变化规律为先增大后减小;随硅灰掺量增加,海砂UHPC的流动度、抗压强度、抗折强度均先增加后降低;随钢纤维体积掺量增加,海砂UHPC的流动度随之降低,抗压强度、抗折强度随之增加,其中钢纤维掺量对抗折强度影响极为显著。     

机制砂UHPC轴拉性能试验研究

基于传统UHPC制备技术，优化原材料组分和配合比，配制出强度等级为120MPa的机制砂UHPC,开展不同材料掺量与配比对机制砂UHPC轴拉性能试验研究。结果表明：钢纤维的掺入能较好地约束机制砂UHPC变形和内部微裂纹的扩展，提高抵抗开裂能力和增强抗拉强度和拉伸应变，效果随钢纤维体积率的增加而逐渐增强，但在钢纤维掺量超过2%后增幅明显趋缓；机制砂UHPC抗拉性能随水胶比的增大呈先增大后减小的趋势，在水胶比0.18时，其抗拉强度和峰值应变最大分别为9.7MPa、2745.6με;适当增加机制砂UHPC中部分粗颗粒质量分数和石粉的掺量可以提高机制砂UHPC的抗拉性能。根据上述结果，机制砂UHPC的优选配合比设计为水胶比0.18,细度模数3.0,石粉含量5%,钢纤维体积掺量2%,可为后续机制砂UHPC力学性能深入研究与推广应用提供参考。     

超高性能混凝土工作及力学性能分析北大核心

为研究水胶比、减水剂和矿物掺合料掺量对超高性能混凝土(UHPC)工作性能的影响以及水胶比、矿物掺合料和钢纤维掺量对UHPC力学性能的影响,分别进行净浆流动度试验和UHPC抗折、抗压强度试验。结果表明:提高水胶比和增加粉煤灰掺量可以改善浆体的流动性,但会降低UHPC的抗折强度和抗压强度;增加矿渣粉掺量可以在改善浆体流动性的同时,提高UHPC后期的抗折强度和抗压强度;随着硅灰掺量的增加,浆体的流动性不断降低,而UHPC的抗折强度和抗压强度呈现先上升后下降的趋势,当硅灰掺量为25%时,UHPC的强度达到峰值,抗折强度和抗压强度分别提高23.7%和32.0%;钢纤维掺量的增加会提高UHPC强度,当掺入2%的钢纤维时,UHPC的抗折强度与抗压强度分别提高39.7%和59.1%。综合考虑,建议硅灰掺量在20%~30%之内为宜,矿渣粉掺量不超过30%,粉煤灰掺量不超过20%,钢纤维掺量宜取2%。     

配比参数对UHPC流动性及抗压强度的影响试验研究

提出了与超高性能混凝土(UHPC)特点相适应的体积法配比计算方法,研究了硅灰掺量、粉煤灰掺量、钢纤维体积掺量、水胶比4个配比参数对UHPC流动性及抗压强度的影响规律及机理。结果表明:硅灰和钢纤维对UHPC的抗压强度有较为明显的改善作用,但掺量过大时会引起流动性的大幅下降,带来强度增长边际效应;30%以内掺量的粉煤灰对UHPC的抗压强度无显著影响。水胶比过低时UHPC的流动性损失较大,UHPC在成型过程中引入缺陷的概率增大,抗压强度并未出现提高。硅灰和钢纤维对UHPC抗压强度的增强机理在于钢纤维阻碍了受压过程中裂缝的扩展,硅灰的存在增大了UHPC浆体与钢纤维间的界面粘结力,从而提高了钢纤维阻滞裂缝扩展的能力。     

含粗骨料UHPC的强度尺寸效应与性能研究

研究了胶凝材料组成比例、钢纤维类型（平直型、端钩型）对含粗骨料超高性能混凝土（UHPC）强度尺寸效应、工作性和收缩性能的影响,分析了减缩剂掺量（0～2.0%）对含粗骨料UHPC收缩性能、力学性能、抗氯离子渗透性能和孔结构的影响。结果表明：适当增加粉煤灰掺量有利于改善含粗骨料UHPC的工作性,降低收缩;掺入钢纤维降低了含粗骨料UHPC的工作性,但抑制了收缩,且端钩型钢纤维抑制效果更显著;掺入1%钢纤维能够有效降低含粗骨料UHPC的强度尺寸效应,且平直型钢纤维的降低效果更好;掺入减缩剂明显降低了含粗骨料UHPC的收缩,但会使抗压强度降低,总孔隙率增大,抗氯离子渗透性能变差。     

考虑纤维分布的钢纤维自密实混凝土抗折模拟

考虑纤维在自密实混凝土中的分布,提出一种用于模拟钢纤维自密实混凝土（SFRSCC）抗折性能的数值方法.首先,采用基于流体动力学的方法模拟新拌SFRSCC的浇筑过程,以确定钢纤维的分布;然后,基于钢纤维在SFRSCC试件中的分布,考虑钢纤维取向角度对钢纤维拔出响应的影响,建立由混凝土基体和钢纤维组成的SFRSCC细观有限元模型;最后采用提出的数值方法对SFRSCC梁试件的浇筑过程和抗折试验进行细观模拟.模拟结果与试验结果吻合良好,说明提出的数值方法能够模拟SFRSCC的抗折性能.     

免蒸养超高性能混凝土力学性能的试验

在桥梁工程中,免蒸养超高性能混凝土(UHPC)较传统蒸养UHPC具有广阔的工程应用前景.基于常规材料制备免蒸养UHPC,通过改进传统制备工序,改善UHPC基本性能,开展立方体抗压、轴心抗压、抗折、弹性模量等基本力学性能试验,分析减水剂类型、钢纤维体积掺量对免蒸养UHPC力学性能的影响,对比不同养护条件下力学性能的差异....     

钢纤维和碳纳米管对超高性能混凝土抗氯离子渗透性能的影响

碳纳米管的掺入对超高性能混凝土(UHPC)的抗氯离子渗透性能的影响尚不清晰,且很少有涉及加载对UHPC抗氯离子渗透性能影响的研究。因此,通过氯离子扩散系数测试法测定氯离子扩散系数,盐溶液浸泡下测定不同深度处氯离子浓度,观察微观结构等试验方法来探究碳纳米管和加载对UHPC抗氯离子渗透性能的影响。结果表明：加载造成的损伤会降低UHPC的抗氯离子渗透性能;在不同的加载程度下,不同浓度的碳纳米管对UHPC的抗氯离子渗透性能的影响是有区别的;碳纳米管既起到了填充孔隙的作用,又起到了促进钢纤维电化学腐蚀的作用。     

超高性能钢纤维增强混凝土抗拉性能试验研究

由于超高性能混凝土（UHPC）抗拉、抗压强度的不均匀性,在基体中添加微钢纤维可以改善混凝土的抗拉性能,提高拉压比。考虑到UHPC在使用过程中会受动态荷载的作用,采用直径20 mm的分离式霍普金森压杆（SHPB）装置,对UHPC在高应变率下的力学响应行为进行了研究。结合扫描电子显微镜（SEM）技术来探讨低速和高速加载时试件的失效机理。结果表明,在拉伸过程中,微钢纤维的加入可使抗拉强度提高2倍左右。UHPC动态抗拉强度和动态强度增加因子（DIF）均随应力速率的增加而增加,表现出明显的率效应。与不含微钢纤维的对照组相比,包含微钢纤维试件的动态增加因子（DIF）更低,率敏感性也较低,UHPC基体中的微钢纤维防止了试件的劈裂破坏,并在峰值应力后保持了试件的结构完整性。含有微钢纤维的UHPC试件在低速和高速冲击下表现出不同的损伤模式。     

UHPC键齿胶接缝直剪性能试验研究

针对目前UHPC键齿胶接缝抗剪性能试验研究仍较为匮乏的现状,文章开展17个UHPC单键齿及多键齿胶接缝试件的直剪试验,主要试验参数包括钢纤维掺量(1%～3%)、键齿深度(40～60mm)及侧向预应力(4～13MPa)等,并研究分析以上参数对UHPC键齿胶接缝直剪性能的影响。直剪试验结果发现,UHPC单键齿胶接缝均表现为阳键齿根部剪断的剪切破坏且侧向压应力对剪切主裂缝角度存在一定影响,而多键齿胶接缝的剪切破坏则主要存在同步和分步剪切破坏两种模式;在侧向应力为4～10MPa时,UHPC单键齿胶接缝的抗剪强度为19.05～33.04MPa,而多键齿接缝的抗剪强度为17.14～22.42MPa;键齿胶接缝的抗剪强度均随UHPC钢纤维掺量的增加而增大,且钢纤维掺量从1%到2%时抗剪承载力提升效果更为明显。此外,基于试验数据提出UHPC多键齿胶接缝的抗剪折减系数及抗剪承载力计算公式;结果表明,UHPC多键齿胶接缝的抗剪折减系数试验平均值为0.85。     

基于流动诱导纤维取向的UHPC制备与性能研究

提出一种基于流动诱导纤维取向的UHPC制备方式,并对其常温和高温后抗弯性能进行了试验研究。试验结果表明,相对于传统方法浇筑的UHPC,利用流动诱导纤维取向浇筑的UHPC抗弯性能显著提高。对流动诱导浇筑的UHPC截面进行图像分析,表明该方法可以显著改善纤维取向,从而提高UHPC抗弯性能。同时,通过流动诱导浇筑,UHPC高温后抗弯性能也明显高于传统浇筑的UHPC抗弯性能。     

常温养护超高性能混凝土弯拉性能及轴拉本构模型

根据水化反应方程和紧密堆积理论确定了常温养护下超高性能混凝土(UHPC)的基础配合比,基于此考虑水胶比和钢纤维掺量设计了8组UHPC抗弯试件。通过四点弯曲试验,分析了试件的受弯破坏形态、荷载-挠度曲线、弯拉特征参数和弯曲韧性等;基于试验结果采用倒推方法得到了UHPC轴拉应力-应变曲线,采用回归分析提出了考虑纤维特征的轴拉本构模型,并经过材料和构件两个层次的验证。结果表明：掺加钢纤维可抑制主裂缝的发展,从而明显改善UHPC的抗弯韧性,钢纤维掺量为2.0%的UHPC弯曲韧性指数达到116.9 J;随着水胶比增大,试件抗折强度和峰值挠度均呈下降趋势;增大钢纤维掺量明显提升了试件弯曲性能,掺入2.0%钢纤维的UHPC与未掺纤维相比,其初裂挠度和抗折强度分别提升157.14%和148.63%;当纤维含量为1.5%～2.0%时,试件具有良好的弯拉性能;水胶比对曲线平台段趋势影响不大,纤维掺量大于1.0%时曲线具有较明显的应变硬化特征,可保证UHPC良好的抗拉性能,其应变硬化特征随着纤维掺量增大而变得更明显;所提模型对UHPC受拉应力-应变关系具有较好的预测性。     

混杂纤维超高性能混凝土研究现状

纤维是超高性能混凝土（UHPC）中最重要的原材料之一。除了在UHPC中掺入单一纤维之外,现有大量研究对混杂多种纤维UHPC的力学性能进行了研究。文中总结归纳了不同尺度、形状、材料纤维混杂对超高性能混凝土（UHPC）力学性能的影响。相比于掺入单独一种纤维,混杂纤维UHPC的准静态力学性能、动态抗冲击性能常常表现得更加优异。并且钢纤维与聚合物纤维混杂还能提高抗爆裂性能。     

预应力UHPC槽形节段与整体式混凝土板组合梁受剪性能

将预制的UHPC槽形节段通过干缝连接和预应力张拉形成槽形梁,再与整体现浇的混凝土板组合成的组合梁,称为预应力UHPC槽形节段与整体式混凝土板组合梁(PUCS-MCS组合梁)。它是一种能充分发挥不同材料的性能、施工方便且整体性能好的新型桥梁结构。为探究其抗剪性能,开展了9根模型梁的试验。分析了接缝数、接缝处剪力键数、剪跨比、UHPC钢纤维体积率、配箍率和纵筋率等参数对试件变形、破坏模式、抗剪承载力的影响;基于试验研究结果,提出了PUCS-MCS组合梁抗剪承载力计算方法。结果表明：PUCS-MCS组合梁均为剪压破坏,所有梁在开裂前的荷载-挠度曲线差异不大,在开裂后刚度不断下降;PUCS-MCS组合梁的抗剪承载力随接缝处剪力键数、UHPC钢纤维掺量、配箍率和纵筋率的增大而增大,随干接缝数量增加和剪跨比的增大而减小,其中影响最显著的是干接缝和剪力键,影响最小的是钢纤维掺量和配箍率,因此PUCS-MCS组合梁可不配箍筋,并可采用较低钢纤维掺量的UHPC。