钢-聚丙烯混杂纤维再生混凝土弯曲韧性研究

为了研究纤维对再生混凝土(RAC)的增韧效果,取体积掺量为0.5％、1.0％、1.5％的钢纤维和0.6％、0.9％、1.2％的聚丙烯纤维以单掺和混掺的方式掺入RAC中,采用四点弯曲试验对其弯曲性能进行研究,并分析了其微观增韧机理.结果表明:钢纤维和聚丙烯纤维的掺入对RAC弯曲破坏时承受的最大荷载、初裂挠度及韧性指数均有很大的改善,且混杂纤维改善效果优于单掺纤维.当钢纤维体积掺量为1.0％聚丙烯体积掺量为0.9％时,混杂纤维再生混凝土表现出良好的混杂效应,对弯曲性能的改善最为理想.     

超细钢-聚丙烯混杂纤维混凝土力学性能研究

为研究超细钢-聚丙烯纤维对混凝土力学性能的影响,进行了9组超细钢-聚丙烯混杂纤维混凝土试件的立方体抗压强度和劈裂强度试验,分析了超细钢纤维、聚丙烯纤维体积掺量对混凝土力学性能的影响。结果表明:混杂纤维的掺入使混凝土的立方体抗压强度、劈裂强度及拉压比均有提高,混杂纤维混凝土破坏产生明显延性特征;超细钢纤维体积掺量对混凝土力学性能的影响最大,混凝土强度及拉压比随超细钢纤维掺量增加而增大;聚丙烯纤维体积掺量增加对混凝土力学性能的影响并非线性提高,混掺0.1%聚丙烯纤维和1.5%超细钢纤维的混凝土获得最佳力学性能,抗压强度提高19.42%,劈裂抗拉强度提高56.78%,拉压比提高30.16%。     

高温下玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土的动态压缩力学行为

为研究高温下玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土(BFRGC)的动态压缩力学行为,本文制备了纤维体积掺量为0%、0.1%、0.2%、0.3%的BFRGC试件,并对其进行了不同温度(20、200、400、600、800℃)下的动态冲击试验。结果表明：BFRGC试件静态抗压强度、动态抗压强度和比能量吸收具有明显的温度强化效应和高温损伤效应,峰值应变表现出显著的温度塑化效应。BFRGC试件的静态抗压强度、动态抗压强度的温度阀值为400℃。随着温度的升高,BFRGC试件的静态抗压强度、动态抗压强度和比能量吸收均先增大后减小,峰值应变不断增大。掺加适量的玄武岩纤维可以提高常温及高温下地质聚合物混凝土的静态抗压强度和动态力学性能,且其最佳掺量为0.1%。     

混杂纤维珊瑚骨料混凝土冲击压缩性能的试验与模拟EI北大核心CSCD

为探究冲击荷载下纤维对海水珊瑚骨料混凝土(SCAC)的增强增韧效果,采用φ75 mm分离式Hopkinson压杆测试了单掺聚乙烯醇(PVA)纤维或混杂PVA-钢纤维SCAC在不同应变率下的动态力学响应,利用ANSYS/LS-DYNA模拟其冲击性能及破坏形态特征。结果表明,掺加纤维可改善SCAC的脆化程度和动态力学性能;混杂纤维对SCAC应变率敏感性和动态强度增长因子的提升效果优于单掺PVA纤维;SCAC的破坏程度随PVA纤维掺量增加逐步改善,而混杂纤维SCAC在各应变率下的完整性则更好;模拟所得试块失效单元数在掺入纤维后显著减少,模拟结果反映出各纤维掺量SCAC的动态力学行为与破坏程度。     

低周反复荷载下混杂纤维混凝土柱抗剪承载力研究

通过低周反复荷载试验,研究了钢纤维混凝土、钢-聚丙烯混杂纤维混凝土柱的破坏现象、破坏形态,分析了纤维掺量对抗剪承载力的影响规律;利用桁架+拱的模型理论推导了钢纤维混凝土柱在低周反复荷载作用下的抗剪承载力计算公式,并将试验值与理论计算值进行了比较.结果表明:钢纤维混凝土柱呈现弯曲破坏、钢-聚丙烯混杂纤维混凝土柱呈现弯剪破坏;掺量为1.0％、1.5％、2.0％的三种钢纤维混凝土柱的抗剪承载力比基准混凝土分别提高14.10％、19.87％和12.18％;钢纤维掺量为1.0％、1.5％、2.0％,聚丙烯纤维掺量均为0.1％的三种混杂纤维混凝土柱的抗剪承载力比基准混凝土分别提高19.23％、23.72％、16.03％;抗剪承载力试验值与理论推导计算值有较好的一致性和适用性.     

钢-剑麻混杂纤维再生混凝土断裂性能研究

为改善再生混凝土(RAC)的断裂性能，通过三点弯曲断裂试验，研究了钢纤维、剑麻纤维及钢-剑麻混杂纤维对RAC试件断裂性能的影响。同时，采用数字图像相关(DIC)技术测得RAC试件的裂缝扩展全过程。结果表明：未掺纤维的RAC试件断裂性能较差，而掺入纤维后的RAC试件断裂性能明显提升；单掺钢纤维时，试件的起裂韧度与纤维掺量无关；单掺剑麻纤维时，最佳体积掺量为0.15%,其试件的起裂荷载较未掺纤维RAC试件提高了67%。单掺纤维和混掺纤维均可提高失稳韧度和断裂能，但混掺纤维效果更佳。当体积掺量为1.0%的钢纤维和体积掺量为0.30%的剑麻纤维混杂时，其起裂韧度、失稳韧度和断裂能较未掺纤维的RAC试件分别提高了83.92%、575.86%和1 244.05%。     

玄武岩-钢纤维页岩陶粒混凝土力学性能实验研究

轻质混凝土因在保温隔热性能、抗震性能和抗渗性能方面的良好表现，在建筑施工中得到了广泛的应用。基于此，制备了页岩陶粒轻质混凝土试样，并添加了玄武岩纤维和钢纤维改善其力学性能，利用室内试验方法测试了16组不同纤维掺量混凝土的表观密度、单轴抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度，分析了页岩陶粒混凝土力学性能随纤维掺量的变化规律，给出了页岩陶粒混凝土力学性能最佳的混杂纤维掺量。研究结果表明：页岩陶粒混凝土的干表观密度随玄武岩纤维和钢纤维掺量的增大而增大，且玄武岩纤维小于钢纤维；当玄武岩和钢纤维总体积掺量在1.6%附近时，混杂纤维页岩陶粒混凝土显示出了比素混凝土更为良好的抗压强度、抗拉强度和抗折强度；由于相同条件下钢纤维对页岩陶粒混凝土力学性能的改善效果要略优于玄武岩纤维，因此在保持混杂纤维总体积掺量不变的前提下，建议钢纤维的体积掺量应略大于玄武岩纤维。     

PET纤维格栅/钢纤维增强水泥基复合材料混杂效应研究

将连续PET纤维格栅与短切钢纤维混掺制备混杂纤维增强水泥基复合材料,其抗压强度高达147.7MPa、抗折强度高达52.6MPa。研究各纤维掺量对混凝土抗压性能及抗折性能影响,表征基体材料与纤维界面微观结构,并分析PET纤维格栅及钢纤维混杂效应。结果表明:钢纤维与PET纤维格栅对水泥基复合材料抗折性能都有增强作用,但钢纤维在抗折性能上发挥了主要作用,导致抗折性能混杂效应并不明显;对于抗压性能,PET纤维格栅对其强度增长有弊,但钢纤维的增强效应弥补了PET纤维格栅的负作用。     

基于紧密堆积理论优化超高性能混凝土钢纤维参数

基于改良的Andreasen & Andersen 颗粒堆积模型优化设计了超高性能混凝土(UHPC)的基础配合比,研究了钢纤维的形状、含量及混杂钢纤维对UHPC湿堆积密实度的影响。然后采用D-最优设计(DOD)方法,预测和评估混杂钢纤维对UHPC湿堆积密实度的影响,并基于DOD模型优化设计了UHPC的最佳钢纤维掺量。结果表明,长直纤维、短直纤维、端钩纤维的掺入会对UHPC堆积体系、密实度带来不同程度的影响,其中端钩纤维对UHPC密实度的降低程度最大。此外,钢纤维掺量与UHPC堆积体系也有一定关系,当纤维掺量超过2.0%(体积分数,下同)时,UHPC的密实度急剧下降,造成UHPC堆积体系的显著破坏;基于建立的DOD优化模型分析得出,0.9%的长直纤维与1.1%端钩纤维为最佳纤维混杂方式,可使得钢纤维对UHPC堆积体系的扰乱作用最小化。     

超高性能混凝土的冲击压缩性能及损伤演变规律EI北大核心CSCD

掺2种不同形状的超细镀铜钢纤维,制备出性能优异的超高性能混凝土材料(UHPC),采用分离式Hopkinson压杆装置对UHPC材料进行了多次高速冲击压缩实验,研究了应变率、冲击次数、纤维种类及其混杂对该材料抗多次冲击性能的影响规律,采用X射线CT测试技术研究UHPC在多次冲击荷载作用下的动态损伤演变规律并对材料的损伤程度进行定量分析。结果表明:端勾型钢纤维对UHPC材料的增强、增韧效果略优于平直型钢纤维,掺加1%的平直型和2%端勾型钢纤维的材料具有最优异的静态和动态力学性能,提出了改进的动态增长因子模型解析式,与实验结果具有很好的吻合度。     

大掺量矿物掺合料纤维增强轻骨料混凝土的抗疲劳性能

为研究纤维增强轻骨料混凝土抗疲劳性能，开展了恒应力循环压缩试验，对疲劳应力-应变响应进行了研究。试验采用质量分数为20%的粉煤灰和50%的粒化高炉矿渣部分替代水泥，变量为单掺或混掺不同掺量的钢纤维和聚乙烯醇(PVA)纤维。结果表明：随着循环加载次数的增加，钢纤维混凝土的宏观裂纹数量比PVA纤维混凝土多，试件的破坏形态表现为轻骨料的破裂和纤维的渐进拔出(钢纤维)或断裂(PVA纤维);钢纤维混凝土的疲劳应变及残余应变均最大，而混杂纤维混凝土的最小；在同一应力水平下，混杂纤维混凝土的疲劳寿命最长，而钢纤维混凝土的最短；钢纤维混凝土的极限疲劳损伤高于PVA纤维混凝土和混杂纤维混凝土，且随最大应力水平的降低，该差异逐渐缩小。     

基于孔结构分形的混杂纤维混凝土抗冻性能研究

为研究粉煤灰掺量对钢-聚丙烯纤维混凝土抗冻性能的影响,设计并制备6种粉煤灰替代率的混杂纤维混凝土,对其进行冻融循环及盐冻循环试验,测试其质量损失、相对动弹模量及弯曲韧性。基于热力学模型计算冻融前后混凝土孔结构分形维数,建立分形维数与混凝土弯曲韧性之间的关系。结果表明:当粉煤灰质量掺量为5%~15%时,随粉煤灰掺量增多,混杂纤维混凝土的抗冻性能明显提升;继续增加粉煤灰掺量至20%,混杂纤维混凝土的弯曲韧性开始降低。混杂纤维混凝土内部孔具有明显的分形特征,分形维数与无害、少害孔总孔隙占比及多害孔孔隙占比均有良好的线性相关性。同时,混杂纤维混凝土孔分形维数与峰值荷载、能量吸收值呈正相关,分形维数越大,混凝土所能承受的峰值荷载越高、能量吸收值越大。     

钢-PVA混杂纤维增强工程水泥基复合材料弯曲性能研究

为了弥补现有钢-聚乙烯醇(PVA)混杂纤维增强工程水泥基复合材料造价过高、工程应用面狭窄的缺陷,本文通过使用廉价的国产PVA纤维部分替代日产PVA纤维制备出一种新型的多元混杂纤维增强工程水泥基复合材料(MFECC)。研究MFECC材料薄板试件的弯曲性能和破坏形态,对试件的弯曲韧性和性价比进行评价,并通过SPSS软件的多元非线性回归法建立极限弯曲性能预测模型。结果表明,引入国产PVA纤维后MFECC薄板的应变硬化力学行为和多缝开裂现象相较于仅掺日产PVA纤维时有所降低,但仍具有较高的强度与延性。当钢纤维、日产PVA纤维和国产PVA纤维体积掺量分别为0.2%、0%和2.0%时,MFECC的极限拉伸应变为4.4%,抗压强度为46.39 MPa,极限抗弯挠度可达12.697 mm,性价比最高。建立的MFECC薄板试件的极限弯曲性能预测模型对试验值的拟合度良好。     

PE纤维透水混凝土的强度与韧性试验研究

从提高透水性混凝土的强度和韧性出发,分析了不同掺量PE纤维增强透水性水泥混凝土的抗压强度、静弹性模量、抗折强度、弯韧度指数和裂后强度.研究结果表明,不同掺量PE纤维对透水性混凝土有不同的增强效果(RCA0＜ RCA1＜ RCA2＜ RCA3),并能满足透水性混凝土抗压强度20 MPa和抗折强度3 MPa的性能要求;高模量PE纤维对透水性混凝土的静弹性模量和弯韧度指数及裂后强度的贡献较大,PE纤维掺量1.5％时对透水性混凝土的效果最显著.     

混杂钢纤维对钢纤维–超高性能混凝土界面黏结性能的影响

通过单根钢纤维拉拔试验,研究了2种钢纤维(平直型和端钩型钢纤维)在混杂钢纤维超高性能混凝土(UHPC)中的黏结性能。基于实测钢纤维拉拔荷载–位移曲线,分析了钢纤维混杂配比、钢纤维体积掺量对钢纤维–UHPC基体界面黏结性能的影响,以及钢纤维–UHPC基体界面黏结性能与UHPC抗压强度的关系,阐明了钢纤维在混杂钢纤维UHPC中的拔出过程,并建立了平直型和端钩型钢纤维拔出过程的黏结–滑移模型。指出UHPC基体内平直型和端钩型钢纤维体积掺量均为1%(体积分数)时,钢纤维混杂对钢纤维–UHPC基体界面黏结性能的增强效果最佳。     

基于PCA的PVA/钢HFRCC配合比优化和综合评估

将钢纤维、国产PVA纤维和日本可乐丽PVA纤维按照适宜比例进行配制,可以更好地发挥出混杂纤维增强水泥基材料(HFRCC)的力学性能,有利于控制成本,具有广泛的应用前景。本文通过因素优选法和主成分分析法(PCA)分析钢纤维掺量、国产PVA纤维对日产PVA纤维替代率(体积分数,下同)对HFRCC抗拉强度、抗压强度、抗弯强度的影响。通过对HFRCC主成分分析,建立综合性能评价的数学模型,并对其进行多目标优化。结果表明：运用因素优选法得到HFRCC极限强度对应的配合比,与基体强度指标相比,HFRCC的抗拉强度最大提升幅度为61.04%,抗压强度最大提升幅度为31.30%,抗弯强度的最大提升幅度为78.57%;当钢纤维掺量为0.2%～0.4%、国产PVA纤维对日产PVA纤维体积替代率为50%～100%时,成本最大降幅为88.25%,HFRCC强度指标可达最佳;各因素对HFRCC性能影响的权重占比依次为：国产PVA纤维掺量、日产PVA纤维掺量和抗弯强度共占46.28%,钢纤维掺量、抗压强度和抗弯强度共占25.58%,钢纤维掺量和抗拉强度共占22.25%。结合变量相关性分析,基于HFRCC性能优化时...     

纤维混掺改性高强自密实混凝土试验与分析

为研究不同结构层次纤维混掺对混凝土力学性能的改善作用,以镀铜微丝钢纤维和纳米碳纤维的掺量为参数,设计制备了纤维混掺改性高强自密实混凝土.试验表明:相较对照组,纤维改性混凝土的工作性能略有降低,而力学性能有不同幅度的提高,立方体抗压、轴压、劈裂、抗折强度的最大增幅分别为18.52％、21.10％、57.17％和54.40％.将数值分析与非线性回归结合,获得非样本纤维掺量下混凝土强度分析值的基础上,确定不同纤维的最优掺量.研究结果显示:适当掺量且分散良好的镀铜微丝钢纤维和纳米碳纤维混掺对高强自密实混凝土抗压、劈拉及抗折强度的提高分别存在超叠加、叠加及负混杂效应.     

定向分布钢纤维对超高性能混凝土的增强作用EI北大核心CSCD

将细短钢纤维定向分布在水泥浆中制备超高性能混凝土(UHPC),在不同的钢纤维体积掺量下,对比分析了定向分布钢纤维UHPC(D-UHPC)与乱向分布钢纤维UHPC(L-UHPC)的抗压、抗折和弯曲抗拉等强度,通过弯曲韧性、钢纤维与UHPC基体的界面黏结强度及宏观、细观照片来揭示其增强作用机理。结果表明:随着钢纤维掺量的增加,L-UHPC的抗压强度先增大后减小,D-UHPC的抗压强度则持续增大;两种UHPC的抗折强度均随着钢纤维体积掺量的增加而不断增大;在相同的钢纤维体积掺量下,D-UHPC的抗折强度均比L-UHPC的更高;试样受弯断裂过程中,D-UHPC所产生的裂缝宽度比L-UHPC的更窄,且出现了更多细小裂缝,可通过分散吸收荷载而表现出更高的弯曲韧性;D-UHPC的初裂挠度、极限抗拉挠度、初裂强度、极限抗拉强度和韧性指数在相同的钢纤维体积掺量时均比L-UHPC的有大幅度增加;钢纤维的埋入角越大,拔出荷载峰值越小,且荷载峰值对应的挠度越大,显示出钢纤维方向对UHPC力学性能的显著影响。     

聚丙烯纤维混凝土-沥青混凝土复合切口梁弯曲韧性研究

对旧沥青路面进行铣刨处理后,加铺的白色罩面层多采用纤维混凝土,为了研究聚丙烯纤维和沥青层表面凿毛处理对复合切口梁弯曲韧性的影响,采用掺加聚丙烯纤维和对沥青层表面凿毛处理的高性能混凝土-沥青混凝土(AC-13)复合切口梁进行三分点加载试验,得到了荷载与挠度、裂缝张开距离之间的关系曲线,并对复合梁的抗折强度、能量吸收值、等效抗弯拉强度进行了计算.结果表明,聚丙烯纤维与凿毛处理均能提高复合切口梁的弯曲性能,聚丙烯纤维的掺加提高了复合梁的抗折强度,每当聚丙烯纤维掺量的增加0.45时,feq1、feq2大约增加0.035 MPa,混凝土的能量吸收值也增加8%左右;凿毛处理大幅度提升了等效弯拉强度,等效弯拉强度feq1、feq2分别提升了0.05 MPa、0.03 MPa,凿毛处理对feq1的提升效果比feq2更明显,使得复合梁的能量吸收值平均提升了20%.     

混杂纤维对活性粉末混凝土高温后抗压强度的影响

对混杂纤维活性粉末混凝土(RPC)不同温度等级作用并烧透(试件中心内置热电偶达到目标温度)后抗压强度进行了测试,研究了钢纤维和聚丙烯掺量对RPC抗压强度的影响.结果表明,RPC混凝土的抗压强度随着作用温度的升高总体呈下降趋势,钢纤维可以有效提高RPC混凝土抗压强度,而聚丙烯纤维可以改善RPC高温后性能和抑制爆裂,混杂纤维可优势互补.基于实验结果,给出了在钢纤维体积掺量2％,同时混掺聚丙烯体积掺量0、0.1％和0.2％下的RPC平均抗压强度与受火温度的关系式.