钢纤维形状对超高性能纤维混凝土力学性能的影响

钢纤维通常加工成端部扁平(简称"端平")或端部弯起(简称"端弯")形状以增强纤维与混凝土的粘结锚固,不同纤维形状对超高性能纤维混凝土力学性能影响差异有待试验验证。对纤维体积率分别为1%、2%、2.5%和3%,端平或端弯两种钢纤维制成的超高性能纤维混凝土的性能差异进行了试验研究。试验结果表明:纤维体积率为2%时,端平纤维超高性能混凝土的工作和力学性能最佳;体积率在2%～2.5%时,端平钢纤维混凝土的抗弯强度和断裂能都优于端弯纤维混凝土;由于端弯纤维的端部锚固效果好,端弯纤维混凝土梁在超过峰值荷载后的延性好于端平纤维梁。     

钢筋超高性能混合纤维混凝土梁力学性能试验研究

超高性能纤维混凝土具有高强度（抗压、抗拉）、高延性和高耐久性的优势,但其抗拉强度仍远低于抗压强度。将端钩型和哑铃型钢纤维按不同比例混合,采取自密实成型和常温标准养护方法,试验研究了配置440MPa纵向钢筋的超高性能纤维混凝土梁。通过12根梁的静载试验,研究了钢纤维体积率为2.0%和2.5%时,不同纤维混合比例的钢筋超高性能纤维混凝土梁的力学性能。试验结果表明：加入钢纤维后梁的极限荷载和延性显著提高;在纤维体积率2.0%时,钢筋超高性能纤维混凝土梁比配筋相同的钢筋混凝土梁承载力提高20%~41%,延性系数提高3.9~6.7倍。钢筋端钩纤维混凝土梁的承载力和延性较钢筋混凝土梁分别提高39%和5.1倍,钢筋哑铃纤维混凝土梁的承载力和延性分别提高20%和3.9倍;钢筋混合纤维混凝土梁的承载力介于钢筋端钩和钢筋哑铃纤维混凝土梁之间。参照现行规范提出了钢筋超高性能纤维混凝土梁正截面极限弯矩的计算方法,计算结果与试验结果吻合较好。图11表6参17     

钢筋超高性能混合钢纤维混凝土梁受剪性能研究

自密实超高性能钢纤维混凝土具有高强、高韧、高流动性和高耐久性的优势,但其抗拉强度仍远低于抗压强度。通过静力加载试验,研究超高性能纤维混凝土梁的抗弯性能,以及配置550 MPa受拉纵筋时超高性能钢纤维混凝土无腹筋梁,在剪跨比分别为2.5、3时的受剪性能。试验梁的钢纤维体积率为2%,其中超细钢纤维和端弯钢纤维以3∶1比例混合,基体混凝土强度大于C100的强度,梁试件采取自密实成型和常温标准养护方法。试验结果表明:与无钢纤维混凝土梁相比,混合钢纤维超高性能混凝土梁的极限荷载和延性得到明显改善。无腹筋梁的初裂荷载提高了25%～180%、裂缝宽度0.2 mm时的荷载提高了73%～183%、极限荷载提高了68%～317%、延性提高了3.2倍～4.4倍。     

混杂纤维增强高性能混凝土拉压比试验研究

研究了揭示钢纤维和聚丙烯纤维混杂后对高性能混凝土强度和拉压比的影响．参照国家标准和试验方法,按不同的纤维掺量设计了9组混杂纤维增强高性能混凝土试件以及3组钢纤维增强高性能混凝土对比试件和1组普通高性能混凝土对比试件,进行了大量立方体抗压强度试验和劈裂抗拉强度试验研究,并对拉压比进行回归分析．结果在高性能混凝土中掺加适量的钢纤维和聚丙烯纤维后：对抗压强度影响不明显,但可使抗拉强度提高10％～30％,使拉压比增大到0．06～0．068;钢纤维体积掺量为0．8％、聚丙烯纤维体积掺量为0．11％时,混杂纤维增强高性能混凝土拉压比为0．068;混杂纤维增强高性能混凝土的劈裂抗拉试验为近似于延性断裂破坏．结论掺加适量钢纤维和聚丙烯纤维后,高性能混凝土的抗拉强度和拉压比均有不同程度的提高,这有利于提高高性能混凝土的抗裂性能和抗震性能．     

钢-聚乙烯醇混杂纤维超高性能混凝土性能研究北大核心

通过超高性能纤维混凝土坍落度和力学性能试验,研究了纤维种类和掺量对其工作性和弯拉性能的影响,并探讨了钢纤维与聚乙烯醇纤维的混杂效应对其抗压强度、折压比和拉压比的影响。结果表明:纤维明显降低超高性能混凝土的工作性;超高性能纤维混凝土的抗压强度随钢纤维的掺量提高变化不大,随聚乙烯醇纤维的掺量增大而显著降低;钢纤维和聚乙烯醇纤维均能改善超高性能混凝土的弯拉性能;超高性能钢-聚乙烯醇混杂纤维混凝土对超高性能钢纤维混凝土的折压比和拉压比的增益比随着钢纤维掺量的提高而增加,钢纤维与聚乙烯醇纤维在改善超高性能混凝土弯拉性能上具有良好的协同效应。     

钢纤维掺加方式对混凝土抗折强度影响研究

普通混凝土中掺加钢纤维能显著提高混凝土的力学性能,使钢纤维混凝土具有很大的延性、韧性,以及较高的抗折性能.通过试验与理论分析,研究了钢纤维掺加方式对纤维混凝土抗折强度的影响规律.研究表明:钢纤维混凝土抗折强度随着纤维掺量几乎成线性增长;随着基体混凝土强度等级提高,增长幅度逐渐变大;掺加螺纹型钢纤维对混凝土抗折强度的提高幅度要大于细切丝纤维,且单纯地掺加细切丝或者螺纹型钢纤维对抗压强度的提高幅度均高于任何一种混合掺加状态.     

钢纤维增强高性能混凝土的韧性研究

为了解和进一步提高钢纤维增强高性能混凝土的韧性，本文以环保型材料矿渣粉及平直型、端勾型两种类型钢纤维的优化配伍，对所配置高性能钢纤维混凝土进行了力学性能测试试验。通过立方体抗压强度试验、压缩韧性试验和弯曲韧性试验，研究了两种钢纤维增强高性能混凝土的强度、韧性等力学特性。研究结果表明：钢纤维的掺加对于混凝土的受压破坏形态影响显著，混凝土的抗折强度有明显提升，混凝土的压缩韧性和弯曲韧性有显著改善；端勾型钢纤维对混凝土的韧性的提升优于平直型钢纤维。     

钢纤维高强混凝土管桩延性性能试验研究

通过在预应力高强混凝土管桩中掺加钢丝端钩型钢纤维、剪切端钩型钢纤维和同等条件下未掺加钢纤维的管桩进行拟静力试验研究,研究钢纤维及其体积率对预应力高强混凝土管桩延性性能的影响。对比分析预应力高强混凝土管桩的破坏特征、承载能力、变形能力及延性性能。结果表明,钢纤维增强的预应力高强混凝土管桩的破坏特征得到改善,承载能力及变形能力得到提高,延性性能得到显著改善。随着钢纤维体积率的增加,预应力高强混凝土管桩的延性性能得到提高。     

超高性能混凝土高温后性能试验研究

通过对超高性能混凝土进行高温加热和高温作用后立方体抗压强度试验,研究了超高性能混凝土高温作用后的表观特征、质量损失及力学性能。对比了单掺钢纤维、单掺聚丙烯纤维和混掺钢纤维和聚丙烯纤维对超高性能混凝土高温爆裂的抑制效果,考察了温度、纤维种类和掺量、骨料(石英砂和钢渣)对超高性能混凝土强度的影响。试验结果表明:混掺1%钢纤维和2%聚丙烯纤维能有效抑制超高性能混凝土高温爆裂,在高温作用后依旧保持完整形态;钢渣骨料混杂纤维超高性能混凝土具有优异的高温力学性能,在1 000℃高温作用后仍能保持67%的残余强度;随着温度的升高,超高性能混凝土立方体抗压强度整体上表现出先升高后降低的规律;在目标温度超过600℃时,高温增强了超高性能混凝土的延性。     

掺玻璃粉超高性能混凝土力学性能

为解决超高性能混凝土胶凝材料用量高,能耗高的问题,在制备超高性能混凝土（简称UHPC）时可用玻璃粉替代部分胶凝材料,在减少水泥、硅灰等胶凝材料用量的同时,促进废弃玻璃的再利用。通过试验研究了玻璃粉掺量、外加剂掺量和纤维类型及掺量对掺玻璃粉超高性能混凝土基本性能的影响。试验结果表明：掺加10%玻璃粉时抗压强度提高最多,玻璃粉掺量对流动性影响较小。UHPC对外加剂较为敏感,制备时应保证外加剂的同一性。消泡剂能够很好的消除材料气孔,增加流动度,建议掺量为0.3%。圆直型钢纤维比端钩型钢纤维对UHPC的抗压强度提升更高,但抗折强度不及端钩型。在保证UHPC流动度的前提下,建议钢纤维的掺量不超过2%。玄武岩纤维可有效提高UHPC的抗折强度,但对抗压强度影响不大,且会减少材料的流动性。研究结果对减少UHPC能耗,解决废玻璃再利用,促进UHPC工程应用具有积极的意义。     

预应力UHPC梁弯曲性能分析与合理设计

为研究预应力超高性能混凝土（UHPC）梁的基本受力性能和合理设计方法,完成了一片大比例预应力UHPC T形梁的弯曲全过程加载试验;基于混凝土损伤塑性（CDP）模型建立预应力UHPC梁的非线性有限元模型,对试验过程进行了细致模拟,将分析结果与试验结果进行对比;以仿真模型为基础深入研究了预应力筋数量、张拉应力、UHPC材料抗压和抗拉强度等参数对UHPC梁弯曲性能的影响规律;提出了UHPC梁的预应力配筋率计算公式,并建议了其合理范围,初步探讨了UHPC梁的合理设计方法。结果表明:基于CDP模型的有限元模型能较好模拟预应力UHPC梁的弯曲受力性能,分析结果与试验结果吻合良好;提高预应力能有效提高构件承载力,但延性降低;提高UHPC材料的抗压强度对构件弹性阶段和开裂阶段受力性能影响不大,但能有效提高构件延性,提高抗拉强度能有效提高构件的抗裂性能和延性,并使极限承载力有所提高。     

超高性能混凝土有腹筋梁受剪性能及受剪承载力研究

为了研究超高性能混凝土（UHPC）有腹筋梁的受剪性能,对7根UHPC梁进行了受剪性能试验,变化参数包括剪跨比、纵筋配筋率、配箍率、钢纤维掺量等。试验结果表明：UHPC有腹筋梁的破坏形态有弯曲屈服后的剪切破坏和剪压破坏,破坏时梁表面呈现斜向多条裂缝形态;箍筋可以提高UHPC梁开裂后刚度,钢纤维和箍筋均可以提高UHPC梁的变形能力和受剪承载力,足够的箍筋和钢纤维共同作用可以进一步提高UHPC梁的延性;配箍率增加,梁腹部会出现较密的短斜裂缝。提出了UHPC有腹筋梁受剪承载力计算模型,其中包括剪压区混凝土、斜裂缝处钢纤维、箍筋及纵筋销栓作用对于梁受剪承载力的贡献,模型计算值与试验值吻合良好。     

钢纤维掺量及石英砂级配对超高性能混凝土性能的影响

为优化超高性能混凝土的制备工艺,依据最紧密堆积原理,试验采用常规养护制度研究了钢纤维掺量、石英砂的细度及其级配等因素对所制超高性能混凝土性能的影响.结果表明:钢纤维的掺入可以明显提高超高性能混凝土的力学性能,当钢纤维体积掺量为2％时,所制试样28 d抗折抗压强度可达38.0 MPa、170.1 MPa.石英砂的级配可提...     

Mechanical properties of hybrid fiber reinforced lightweight aggregate concrete made with natural pumice

The purpose of this study is to improve the ductility of pumice lightweight aggregate concrete by incorporating hybrid steel and polypropylene fibers. The changes in mechanical properties and also bulk density and workability of pumice lightweight aggregate concrete due to the addition of hybrid steel and polypropylene fibers have been studied. The properties were investigated include bulk density and workability of fresh concrete as well as compressive strength, flexural tensile strength, splitting tensile strength and toughness of hardened concrete. Nine concrete mixtures with different volume fractions of steel and polypropylene fibers were tested. A large increase in compressive and flexural ductility and energy absorption capacity due to the addition of steel fibers was observed. Polypropylene fibers, on the other hand, caused a minor change in mechanical properties of hardened concrete especially in the mixtures made with both steel and polypropylene fibers. These observations provide insight into the benefits of different fiber reinforcement systems to the mechanical performance of pumice lightweight aggregate concrete which is considered to be brittle. These results provide guidance for design of concrete materials with reduced density and enhanced ductility for different applications, including construction of high-rise, earthquake-resistant buildings.     

Experimental study on mechanical properties of a novel micro-steel fiber reinforced magnesium phosphate cement-based concrete

Magnesium phosphate cement (MPC) received increased attention in recent years, but MPC-based concrete is rarely reported. The micro-steel fibers (MSF) were added to MPC-based concrete to enhance its ductility due to the high brittleness in tensile and flexural strength properties of MPC. This paper investigates the effect of MSF volume fraction on the mechanical properties of a new pattern of MPC-based concrete. The temperature development curve, fluidity, cubic compressive strength, modulus of elastic, axial compressive strength, and four-point flexural strength were experimentally studied with 192 specimens, and a scanning electron microscopy (SEM) test was carried out after the specimens were failed. Based on the test results, the correlations between the cubic compressive strength and curing age, the axial and cubic compressive strength of MPC-based concrete were proposed. The results showed that with the increase of MSF volume fraction, the fluidity of fresh MPC-based concrete decreased gradually. MSF had no apparent influence on the compressive strength, while it enhanced the four-point flexural strength of MPC-based concrete. The four-point flexural strength of specimens with MSF volume fraction from 0.25% to 0.75% were 12.3%, 21.1%, 24.6% higher than that of the specimens without MSF, respectively.     

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...     

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。     

钢板-超高性能混凝土梁有限元分析研究

为了研究钢板-超高性能混凝土(UHPC)组合梁的抗弯性能,在钢板-UHPC-T组合梁方案下,以钢板厚度、钢板强度等级、UHPC抗拉强度和UHPC极限拉应变为参数,利用ABAQUS软件进行了有限元分析。结果表明:钢板厚度和钢板强度等级的改变对组合梁抗弯承载力的提高作用较为明显;UHPC抗拉强度的提高可以适当提高开裂荷载;UHPC极限拉应变的增加可适当提高梁体的延性。