基于机器学习的高温后聚丙烯纤维混凝土强度预测

影响高温后聚丙烯纤维混凝土(PFRC)力学性能的因素众多,因此相关试验的周期长,试验量大.如何利用现有试验数据预测高温后聚丙烯纤维混凝土的强度能够有效提高试验效率,为实际工程提供参考.通过研究纤维尺度、纤维掺量和温度对混凝土强度的影响,建立纤维尺度、掺量和温度为因子的回归树(RT)、支持向量机回归(SVR)和BP神经网...     

玄武岩-粗聚丙烯纤维干硬性混凝土拉压性能试验研究

混杂纤维增强干硬性混凝土在国内外已有广泛的应用,纤维配比是影响其拉压性能的主要因素之一。为研究玄武岩纤维与粗聚丙烯纤维配比对干硬性混凝土拉压性能的影响,将玄武岩纤维与粗聚丙烯纤维单掺或按不同比例混合掺入干硬性混凝土中,开展不同养护龄期下纤维混凝土的抗压、劈裂抗拉试验,分析纤维混杂增强效应,并基于成熟度理论修正养护龄期,优化玄武岩-粗聚丙烯纤维干硬性混凝土的劈裂抗拉强度预测模型。结果表明:玄武岩纤维与粗聚丙烯纤维的掺入不仅提升了干硬性混凝土抗压、劈裂抗拉性能,而且纤维的桥接作用能明显改善混凝土的脆性破坏特征,其中玄武岩纤维与粗聚丙烯纤维混掺配比为1 ∶2(质量比)时最为明显,表现出了最优的纤维混杂正效应。根据等效龄期-抗压强度关系式计算得到的混凝土抗压强度与劈裂抗拉强度具有更好的幂函数关系,该模型便于计算及预测不同养护温度条件下玄武岩-粗聚丙烯纤维干硬性混凝土的拉压性能。     

聚丙烯粗纤维对泵送混凝土性能的影响及灰色关联分析

为研究聚丙烯粗纤维掺量、长径比对泵送混凝土和易性与力学性能的影响,在基准混凝土中加入不同掺量和长径比的聚丙烯粗纤维,开展聚丙烯粗纤维混凝土(CPFRC)坍落度、扩展度、抗压强度和劈裂抗拉强度试验,并基于灰色关联理论量化纤维掺量、长径比的增强效应。研究结果表明,聚丙烯粗纤维对泵送混凝土的坍落度、扩展度、抗压强度和劈裂抗拉强度影响显著。相比于基准混凝土,聚丙烯粗纤维掺量为3 kg/m³时,混凝土和易性表现最优,抗压强度的增强效应最好,坍落度与扩展度分别降低了1.41%和15.76%,7 d、14 d和28 d抗压强度分别增长了20.42%、14.96%和11.49%;聚丙烯粗纤维掺量为6 kg/m³时,混凝土劈裂抗拉强度的增强效果最为明显,7 d、14 d和28 d劈裂抗拉强度分别增长了27.46%、13.61%和15.92%。当聚丙烯粗纤维掺量为3 kg/m³,长径比为47.5时,混凝土的和易性与力学性能最优,长径比对和易性与力学性能的总关联度达到0.849。     

冷热循环下纤维混凝土与高强钢筋间粘结强度损伤模型

通过对普通混凝土(PC)、钢纤维混凝土(SFRC)、聚丙烯纤维混凝土(PFRC)与HRB500E钢筋进行冷热循环作用后的中心拉拔试验,研究不同类型混凝土的劣化机理,分析冷热循环对PC、SFRC、PFRC的质量损失、相对动弹性模量以及粘结强度的影响。试验结果表明:冷热循环后,混凝土的质量损失和动弹性模量损失增加,钢筋与混凝土的粘结强度下降;掺入钢纤维、聚丙烯纤维的试件,其粘结强度衰减有所减弱,并且聚丙烯纤维的抑制效果更为明显。结合试验数据,对国内外的Petersen模型、Xu模型和Wu模型进行对比分析,同时考虑冷热循环对相对动弹性模量和相对粘结强度的影响,基于Weibull概率分布理论和强度衰减模型,建立了纤维混凝土与高强钢筋间粘结强度劣化模型,并通过本文数据对其进行了验证,粘结强度实测值与计算值比值的平均值为0.97,标准差为0.07,两者吻合良好,可为冷热环境下纤维混凝土结构耐久性设计提供理论参考。     

玄武岩纤维RPC基本力学性能研究

为了研究玄武岩纤维在RPC(reactive powder concrete,活性粉末混凝土)中的作用效果,以玄武岩纤维体积掺量、纤维长度、RPC水胶比和养护龄期为参数,对玄武岩纤维RPC的劈裂抗拉强度和立方体抗压强度进行了试验研究.试验结果表明:对于掺入12 mm长玄武岩纤维的RPC,最佳水胶比为0.22,最佳纤维体积掺量为0.10%,其劈拉强度较未掺纤维的RPC提高了38.53%.对于掺入6 mm长玄武岩纤维的RPC,最佳纤维体积掺量为0.05%,其劈拉强度较未掺纤维的RPC提高了27.16%.     

磁化水钢纤维再生混凝土早期强度研究

为研究磁化水和钢纤维对再生混凝土早期强度的影响,以C40强度为基准,研究分析不同磁场强度(0 mT、200 mT、260 mT、320 mT)的磁化水和不同体积掺量的钢纤维(0%、0.6%、1.2%)对再生混凝土立方体早期抗压强度和劈裂抗拉强度的影响,并对其微观结构进行观察分析。试验结果表明:钢纤维能够显著提高再生混凝土早期抗压强度和劈裂抗拉强度;磁化水对于再生混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度均有不同程度的提升,其中劈裂抗拉强度增幅较小;在0.6%钢纤维掺量和260 mT磁场强度下再生混凝土早期抗压强度增幅较为明显。     

Mechanical properties and microstructure of high strength concrete containing polypropylene fibres exposed to temperatures up to 200 °C

High strength concrete has been used in situations where it may be exposed to elevated temperatures. Numerous authors have shown the significant contribution of polypropylene fibre to the spalling resistance of high strength concrete. This investigation develops some important data on the mechanical properties and microstructure of high strength concrete incorporating polypropylene fibre exposed to elevated temperature up to 200 °C. When polypropylene fibre high strength concrete is heated up to 170 °C, fibres readily melt and volatilise, creating additional porosity and small channels in the concrete. DSC and TG analysis showed the temperature ranges of the decomposition reactions in the high strength concrete. SEM analysis showed supplementary pores and small channels created in the concrete due to fibre melting. Mechanical tests showed small changes in compressive strength, modulus of elasticity and splitting tensile strength that could be due to polypropylene fibre melting.     

冻融循环下沙漠砂纤维混凝土损伤模型研究

为研究冻融循环作用下沙漠砂纤维混凝土的损伤模型,对沙漠砂纤维混凝土进行0次、25次、50次、75次、100次、125次及150次的快速冻融试验,分析不同冻融循环次数后沙漠砂纤维混凝土相对动弹性模量、抗压强度及劈裂抗拉强度的衰减规律。结合试验数据,基于指数函数和二次函数建立沙漠砂纤维混凝土的冻融损伤劣化模型。结果表明:与沙漠砂混凝土相比,掺入聚丙烯纤维的沙漠砂混凝土的抗冻融能力有效提高;相对动弹性模量随冻融循环次数的增加而下降;与未冻融相比,150次冻融循环后,沙漠砂纤维混凝土的抗压强度降低了49.5%,劈裂抗拉强度降低了70.13%;建立了两种冻融循环下沙漠砂纤维混凝土损伤模型,其计算值与试验值吻合较好,可为沙漠砂纤维混凝土在严寒地区的应用提供理论参考。     

聚丙烯纤维混凝土路面的力学性能

素混凝土材料具有抗拉强度低、易开裂以及脆性大的缺点，在混凝土中加入聚丙烯纤维可改善性能。本文对聚丙烯纤维混凝土的抗压强度和抗折强度力学性能进行了试验研究，可知纤维掺量和养护龄期对聚丙烯纤维混凝土的力学性能影响很大，聚丙烯纤维的经济适用掺量取1．5％左右为宜。     

用于北方满族民居墙体的再生混凝土性能研究

通过试验研究了再生混凝土作为北方满族民居建造材料的可行性。研究重点:再生骨料的物理性质测定、再生混凝土基本力学性能试验,以及粉煤灰、聚丙烯纤维以及附加水对其力学性能的影响。通过试验得到,再生混凝土立方体抗压强度最高应力达37.1 MPa、轴心抗压强度平均应力28.4 MPa、静力受压弹性模量平均应力22 300 MPa、抗折强度平均应力3.8 MPa、劈裂抗拉强度平均应力1.68 MPa。结果表明:在再生混凝土中加入粉煤灰和聚丙烯纤维都对立方体抗压强度有所提高,但附加水的加入对立方体抗压强度产生了降低作用。整体来说,再生混凝土各方面的力学指标都能满足一定的强度要求。因此可以作为北方满族民居的建设材料。     

Residual cube strength of coarse RCA concrete after exposure to elevated temperatures

An experimental investigation was carried on the residual cube strength of concrete made with coarse recycled concrete aggregate (RCA) after exposure to temperatures of 20°C to 800°C. A total of 360 cube specimens were made with 2 water/cement ratios (w/c = 0.31 and 0.45) and 5 replacement percentages (r = 0%, 25%, 50%, 75%, and 100%) of coarse RCA. Effects of different cooling regimes (natural cooling, water cooling) on the residual compressive strength of coarse RCA concrete after exposure were also investigated. Experimental results show that the cube compressive strength and splitting tensile strength of coarse RCA concrete diminish with increasing temperature, of which the splitting tensile strength declines quicker than the compressive strength. The effects of coarse RCA replacement percentage and w/c ratio on losses in relative strength after being exposed to high temperatures are found to be insignificant. The results also reveal that the relative compressive strength of coarse RCA concrete cooled in water after heating process is lower than that of specimens cooled naturally.     

玻璃粉对再生混凝土力学性能的影响

为了实现城市固体垃圾废玻璃资源化,本文研究了不同掺量(0%、5%、10%和20%,质量分数)玻璃粉(GP)取代水泥对再生混凝土抗压强度、劈拉强度和弹性模量等力学性能的影响,并通过压汞法(MIP)和扫描电子显微镜(SEM)分析了再生混凝土的内部微观结构。研究结果表明,玻璃粉降低了再生混凝土早期的力学性能,但掺入适量的玻璃粉有利于提高再生混凝土后期的力学性能。含10%(质量分数)玻璃粉试样90 d的抗压强度、劈拉强度和弹性模量均高于普通再生混凝土,同时总孔隙率降低19.3%。玻璃粉的二次火山灰活性和微集料填充作用改善了再生混凝土的微观结构。     

Explosive spalling and residual mechanical properties of fiber-toughened high-performance concrete subjected to high temperatures

In this paper, an experimental investigation was conducted to explore the relationship between explosive spalling occurrence and residual mechanical properties of fiber-toughened high-performance concrete exposed to high temperatures. The residual mechanical properties measured include compressive strength, tensile splitting strength, and fracture energy. A series of concretes were prepared using OPC (ordinary Portland cement) and crushed limestone. Steel fiber, polypropylene fiber, and hybrid fiber (polypropylene fiber and steel fiber) were added to enhance fracture energy of the concretes. After exposure to high temperatures ranged from 200 to 800 °C, the residual mechanical properties of fiber-toughened high-performance concrete were investigated. For fiber concrete, although residual strength was decreased by exposure to high temperatures over 400 °C, residual fracture energy was significantly higher than that before heating. Incorporating hybrid fiber seems to be a promising way to enhance resistance of concrete to explosive spalling.     

纤维矿渣微粉混凝土高温中的劈拉性能

通过高温（200～800℃）劈拉试验,测定124个纤维矿渣微粉混凝土（FRC-GGBFS）试件的劈拉强度和荷载—横向变形曲线,探讨温度、矿渣掺量、钢纤维掺量和聚丙烯纤维掺量对FRC-GGBFS的高温中劈拉强度和变形的影响,并通过不同温度下扫描电镜分析,探讨FRC-GGBFS的高温劣化过程。结果表明：随温度升高,FRC-GGBFS劈拉强度不断劣化,劈拉荷载—横向变形曲线渐趋扁平,韧性显著下降;矿渣微粉掺量为40%时,其对混凝土的高温中劈拉性能的改善最为显著;钢纤维显著提高了FRC-GGBFS的高温中劈拉强度和韧性;聚丙烯纤维能有效防止高温爆裂,其掺量为0.9 kg/m3时对FRC-GGBFS的高温中劈拉性能有明显改善。最后,建立了考虑温度、钢纤维体积率等影响的FRC-GGBFS高温中劈拉强度计算模型。     

Strength properties of nylon- and polypropylene-fiber-reinforced concretes

The strength potential of nylon-fiber-reinforced concrete was investigated versus that of the polypropylene-fiber-reinforced concrete, at a fiber content of 0.6 kg/m³. The compressive and splitting tensile strengths and modulus of rupture (MOR) of the nylon fiber concrete improved by 6.3%, 6.7%, and 4.3%, respectively, over those of the polypropylene fiber concrete. On the impact resistance, the first-crack and failure strengths and the percentage increase in the postfirst-crack blows improved more for the nylon fiber concrete than for its polypropylene counterpart. In addition, the shrinkage crack reduction potential also improved more for the nylon-fiber-reinforced mortar. The above-listed improvements stemmed from the nylon fibers registering a higher tensile strength and possibly due to its better distribution in concrete.     

不同加入方式对高温后玄武岩纤维再生混凝土力学性能的影响

试验研究了在不同玄武岩纤维体积掺量(0%、0.1%、0.15%和0.2%)、不同高温(20℃、200℃、400℃、600℃)情况下,两种不同的纤维加入方式(水泥浆包裹纤维、直接加入)对再生粗骨料混凝土(取代率为50%)的立方体抗压、劈裂抗拉强度的影响,结果表明间接加入方式下的强度比高于直接加入方式,但是变量不同,提高的幅度不同。当温度一定时,抗压强度提高幅度随纤维掺量的增加而增加,0.2%时最大,劈裂抗拉强度提高幅度则随纤维掺量的增加而减小,0.1%时最大;当掺量一定时,抗压强度提高幅度随温度的变化呈折线趋势,20~200℃时上升,200~400℃时趋于平缓,400~600℃时再上升,对于劈裂而言,20~200℃时基本不变,200℃之后提高幅度急剧下降。     

分散剂对蒸汽养护玻璃纤维混凝土抗渗性能的影响

玻璃纤维在混凝土中的分散程度影响玻璃纤维混凝土的力学性能和抗渗性能,本文研究了高分子型超分散剂(B193)、聚醚改性聚合物(S-3101B)和羧甲基纤维素钠(CMC)对玻璃纤维混凝土微观结构、表面状况、抗压强度、劈裂抗拉强度和抗渗性能的影响。结果表明:三种分散剂能改善玻璃纤维混凝土中玻璃纤维的分散性,但是掺入分散剂S-3101B后会使混凝土产生大量孔隙,降低玻璃纤维混凝土的力学性能和抗渗性能;当分散剂B193掺量为0.5%(相对于胶凝材料的质量分数,下同)时,玻璃纤维混凝土试件的抗渗性能最好,渗水高度降低16.6%,当分散剂CMC掺量为0.5%时,渗水高度降低7.1%。最后建立了掺加三种分散剂的玻璃纤维混凝土渗水高度和分散剂掺量之间的关系曲线,可供工程设计参考。     

玄武岩纤维掺量对页岩轻骨料混凝土强度性能影响的研究

<中作者单位六>=研究了不同玄武岩纤维体积掺量对页岩轻骨料混凝土各项强度的影响.试验结果表明,玄武岩纤维的掺入会在一定程度上提高轻骨料混凝土的抗压、抗折强度和弹性模量;纤维掺量0.2%时,抗压与抗折强度达到最大值,分别提高11.49%、20%;轻骨料混凝土的劈裂抗拉强度随着纤维掺量的增加而增加,在纤维掺量0.3%时,劈裂抗拉强度达到最大值,强度提高54.59%;玄武岩纤维掺入页岩轻骨料混凝土中不仅对各相强度有一定提高,且一定程度上改善了轻骨料混凝土的脆性缺陷,起到增强增韧作用.     

不同掺合料混凝土与锈蚀钢筋间粘结-滑移力学性能试验研究

采用中心拉拔法对普通混凝土(PC)、水泥基渗透结晶防水混凝土(CCCW)、聚丙烯纤维混凝土(PFRC)与热轧带肋钢筋进行粘结-滑移试验。通过电化学锈蚀方法对钢筋进行加速锈蚀,研究锈蚀后钢筋与混凝土粘结性能。结果表明:在混凝土中引入适量聚丙烯纤维及水泥基渗透结晶防水材料能够显著提升其对钢筋的极限粘结强度,分别提高了20.8%、6.8%;无论是否添加掺合料,钢筋-混凝土拉拔试件的极限粘结力均随着锈蚀率的增大呈线性下降趋势。基于锈蚀构件拉拔试验结果,拟合出不同混凝土的极限粘结强度与锈蚀率计算公式,发现随着锈蚀率的增大,聚丙烯纤维及水泥基渗透结晶防水材料能减缓钢筋-混凝土极限粘结强度下降速度。     

混杂纤维自密实混凝土孔结构对抗压强度影响的试验研究

采用压汞法对混杂纤维自密实混凝土进行微观孔结构试验,并进行抗压强度试验,分析了混杂纤维自密实混凝土孔结构的孔隙率、孔径尺寸与级配、孔分布特征与强度的关系,得出混杂纤维自密实混凝土孔结构与抗压强度的关系趋势.研究结果表明,在自密实混凝土中混杂掺人玄武岩纤维和聚丙烯纤维,其微观孔结构的改善对抗压强度的提高有着直接的影响.