纤维塑料筋粘结强度的研究

纤维塑料筋与混凝土的粘结强度大小直接关系到构件的承载能力、裂缝开展及其它性能等。基于41个碳纤维塑料筋的拉拔试验,并综合分析其它文献的结果,对纤维塑料筋与混凝土的粘结机理、破坏机理和粘结强度进行了较为深入的研究。同时对纤维塑料筋与水泥浆和环氧树脂的粘结强度也进行了探讨。     

冻融循环下纤维再生混凝土与BFRP筋粘结强度试验研究

为了研究纤维再生混凝土和BFRP筋间的粘结强度,本文通过54个试件中心拉拔试验,研究单掺玄武岩纤维、聚丙烯纤维、混杂玄武岩-聚丙烯纤维和冻融循环对再生混凝土与BFRP筋粘结强度的影响.结果表明:单掺玄武岩或是聚丙烯纤维都会不同程度地降低粘结强度,但降低效果不显著;掺入混杂纤维时,若体积掺量小于某一临界值,可以提高粘结强度,但掺量过多时,粘结强度降低;在冻融循环条件下由于冻融次数增加,混凝土会发生二次水化作用,导致极限粘结强度得到提高.     

高温下钢筋与混凝土粘结锚固性能试验研究

为研究温度对钢筋与混凝土粘结性能的影响,通过制作30个标准立方体试块、8个温度场试件及15个中心拉拔试件,分别完成了室温(20℃)、100℃、200℃、400℃、600℃下标准立方体试块抗压试验与抗拉劈裂试验、拉拔试件温度场试验及中心拉拔试验.分析了高温作用对混凝土抗压强度与抗拉强度的影响,根据温度场试验研究结果,提出一种简易的高温下中心拉拔试验方法,在此基础上研究了高温下钢筋与混凝土粘结性能退化规律.基于Harajli模型综合考虑温度对粘结强度、峰值滑移及试件破坏模式的影响,提出了高温下钢筋与混凝土粘结-滑移本构模型.试验结果表明:高温下混凝土强度、钢筋与混凝土的粘结强度随温度升高整体呈下降趋势,但在100℃时发生陡降现象,高温下钢筋与混凝土的粘结强度变化趋势与混凝土抗拉强度相近.最后提出了高温下钢筋与混凝土的粘结-滑移本构模型,并验证了模型的适用性.     

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...     

塑钢纤维掺量对钢筋与轻骨料混凝土粘结作用的影响

通过对钢筋与轻骨料混凝土进行拔出试验,探究塑钢纤维掺量对钢筋与轻骨料混凝土粘结作用的影响.以τ-s曲线描述试件粘结滑移的过程,用相对粘结强度衡量塑钢纤维掺量的影响作用,引入粘结韧性来分析塑钢纤维在试件粘结滑移过程中约束与耗能作用.结果表明:试件的破坏形态随纤维掺量的增加由劈裂破坏变为拔出破坏;钢筋的平均极限粘结强度τu、峰值滑移量su随纤维掺量的增加而增大;根据试验数据拟合出了相对粘结强度与塑钢纤维掺量的经验公式,可为工程设计提供参考;粘结韧性随纤维掺量的增加而提高,约束与耗能作用明显增强,但本试验塑钢纤维掺量超过6 kg/m3后,韧性虽继续增长,但韧性增幅却呈下降趋势.     

基于Weibull概率分布的纤维增强复合材料损伤演化分析

利用已有的纤维增强复合材料性试验样本,运用统计分析与拟合优度检验方法证明选取二参数Weibull分布函数近似估计纤维增强复合材料拉伸强度与弹性模量分布类型的合理性。通过拉伸强度与损伤变量的关系建立纤维增强复合材料的损伤演化模型,并利用试验数据与线性拟合方法推导不同层数纤维增强复合材料的演化方程。损伤演化分析结果表明,在同等损伤情况下,单层纤维增强复合材料比二、三、四层纤维增强复合材料拉伸强度分别高出10%、20%、25%,拉伸强度随着层数的增加呈逐渐降低趋势,而层数对材料弹性模量的影响可忽略不计。在此基础上,提出考虑粘贴层数的纤维增强复合材料拉伸强度修正系数κlayer,系数建议值可供加固设计参考。     

掺入塑钢纤维的轻骨料混凝土与钢筋间的力学性能研究

为了分析塑钢轻质骨料加入到混凝土中的力学以及粘结性能,基于试验研究并分析了影响混凝土试件力学以及粘结性能的影响因素,实验结果表明：加入不同比例的塑钢纤维混凝土试件的力学以及粘结性能均表现出了不同的变化特性,混凝土及砂浆的用水量、砂率的不同,会导致塑钢纤维对混凝土的增强效果差异较大;素混凝土的强度较高时,混凝土试件的粘结性能越高,并且其钢筋产生的位移大大降低;加入塑钢纤维的混凝土试件的力学以及粘结性能均会随着轻质骨料筒压的降低而降低。     

冻融环境下钢筋与粉煤灰混凝土的粘结承载力

通过对粉煤灰混凝土试件的直接拔出试验,分析粉煤灰掺量与冻融作用对粘结试件的初始滑移粘结强度、劈裂强度、极限粘结强度及粘结强度-滑移曲线下的面积作为粘结试件韧性评价指标的变化规律.试验结果表明:钢筋与粉煤灰混凝土的粘结强度随粉煤灰掺量的增加而降低;试件粘结韧性随粉煤灰掺量的增加先降低后增强,粉煤灰掺量较大的试件在加载过程中表现出良好的韧性;冻融作用对试件极限粘结强度的影响程度随粉煤灰掺量增大而减小,40%粉煤灰试件在冻融环境下表现出较好的粘结韧性.掺入较多粉煤灰可以在一定程度上减缓粘结试件的冻融损伤.     

纤维轻骨料混凝土冻融损伤模型研究

选用钢纤维、聚丙烯纤维及混杂纤维掺入轻骨料混凝土进行抗冻性试验.对冻融循环试验结果研究,提出基于动弹性模量衰减的纤维轻骨料混凝土冻融损伤模型.比较发现模型采用直线方程与一元二次方程的分段型数学模型拟合精度高.并根据损伤理论分析掺入不同纤维对轻骨料混凝土冻融损伤速度的影响,结果说明掺人混杂纤维优于聚丙烯纤维及钢纤维.     

钢筋锈蚀后与再生混凝土间粘结滑移性能试验研究

为研究螺纹钢筋锈蚀后与再生混凝土间粘结滑移性能,采用室内加速通电锈蚀方法,分别以再生骨料取代率(0％、50％、100％)及目标钢筋锈蚀率(0％、0.5％、1.5％、2.5％)为主要参数,完成了两种水灰比下23组钢筋-再生混凝土试件的拉拔试验,获得了再生混凝土与不同锈蚀程度螺纹钢筋间的荷载-滑移曲线.基于试验结果,分析了再生骨料取代率、钢筋锈蚀率对钢筋-再生混凝土间起始滑移粘结强度、极限粘结强度、粘结模量、粘结滑移曲线的影响.研究结果表明:随着锈蚀率增加,钢筋与再生混凝土间的极限粘结强度、起始滑移粘结强度与极限粘结强度的比值呈下降趋势;再生混凝土胀裂后,钢筋与再生混凝土间的粘结刚度显著退化,一旦再生混凝土开裂后,粘结刚度下降幅度不明显.     

BFRP筋碱激发混凝土粘结性能试验研究与数值模拟

玄武岩纤维增强复合筋(BFRP筋)碱激发混凝土为海洋环境下混凝土的耐久性提供安全保障。在其中心拉拔试验的基础上,采用分离式模型,运用ABAQUS有限元软件进行粘结滑移性能数值模拟与分析。通过试验数据,得出适用于BFRP筋碱激发混凝土的粘结滑移本构模型以及碱激发混凝土的塑性损伤模型,构建了基于非线性弹簧单元的数值模型,试验结果与计算结果吻合程度较好,验证了模型的准确性。试验与模拟结果表明:粘结长度为2.5d、5d(d为BFRP筋直径)的试件均发生筋材拔出破坏,粘结长度为10d的试件均发生劈裂破坏;BFRP筋与碱激发混凝土之间的粘结应力分布并不均匀,随着粘结长度和筋材直径的增大,极限粘结强度逐渐减小;当BFRP筋直径d=12 mm,粘结长度为2.5d、5d和10d的碱激发混凝土试块极限粘结强度分别为13.92 MPa、13.56 MPa和12.60 MPa,较相同粘结长度的普通混凝土试件,其极限粘结强度分别提高6.58%、10.97%和9.76%。     

持续荷载与冻融循环耦合作用下纤维混凝土损伤性能研究

为了研究纤维混凝土在持续荷载与冻融循环耦合作用下的损伤性能,开展了不同压应力水平(0、0.3、0.5)作用下的纤维混凝土冻融循环试验,研究了不同应力水平作用下试件质量损失、相对动弹性模量和抗压强度损失等参数随冻融循环次数的变化规律。结合损伤力学,以超声波波速为损伤变量,分析了冻融损伤与荷载耦合作用的变化关系,并基于Weibull分布建立了冻融损伤预测模型,推导出冻融损伤与抗压强度的演化方程。结果表明,随着冻融循环次数的增加,冻融损伤程度表现出加剧上升的现象,应力水平为0.3的耦合作用能减小纤维混凝土的冻融损伤,应力水平为0.5的耦合作用会进一步加剧纤维混凝土的冻融损伤。建立的损伤预测模型具备较高的可行性,能够较精准预测不同冻融循环次数后的损伤,推导的演化方程相关性较好,能灵活实现损伤与强度之间的转化。     

层布式钢纤维混凝土力学行为及破坏特性研究

通过力学性能试验,研究了钢纤维体积掺量和长径比对层布式钢纤维混凝土力学性能影响,对比了层布式钢纤维混凝土与素混凝土和钢纤维混凝土的力学性能,结果表明层布式钢纤维混凝土改善了混凝土的力学性能,提高了混凝土的延性和弯曲韧性。     

锈蚀钢筋混凝土黏结性能及本构关系的试验研究

通过电化学加速锈蚀方法,获得了不同锈蚀率下(0 ～4.84％)高强钢筋与混凝土的黏结-滑移曲线.分析了钢筋锈蚀率对钢筋与混凝土之间黏结强度、黏结刚度的影响.结果表明:钢筋锈蚀率较低时(≤2.22％),黏结强度、黏结刚度均随锈蚀率的增长而增强;当钢筋锈蚀率超过3.46％时,试件出现锈胀裂纹,黏结强度、黏结刚度出现明显衰退;基于试验结果,建立了高强钢筋锈蚀后与混凝土间黏结-滑移本构方程,可用于对锈蚀钢筋混凝土结构的有限元分析提供参考.     

海水干湿循环下玄武岩纤维增强珊瑚混凝土耐久性

测试了海水干湿循环下玄武岩纤维增强珊瑚混凝土(BFRCC)的质量和强度变化,并分析了基体的水化产物和微观结构,研究了BFRCC的耐久性。结果表明:随着侵蚀次数的增加,各BFRCC质量都逐渐增大,而抗压强度则呈现先增长后降低的趋势;同时在不同干湿循环次数下,掺入1%BF的BFRCC试样质量和强度变化幅度最小,这说明1%体积分数的BF可显著提高基体的耐久性;热重分析与扫描电镜分析得出,基体性能的变化主要是外界侵蚀离子在内部形成C-S-H、AFt和Ca(OH)₂等产物。     

基于BP神经网络的HPFL加固层与混凝土粘结强度预测

根据HPFL加固层和加固混凝土构件之间的243个正拉粘结强度试验测试和24个剪切粘结强度试验测试,将影响二者粘结强度的主要因素,如抹灰龄期、加固界面粗糙度、混凝土和砂浆强度、修补方位等作为特征参数,建立了预测HPFL加固层与混凝土粘结强度的BP人工神经网络模型.采用训练好的BP神经网络对HPFL加固层与混凝土粘结强度进行了预测,并与实测值进行了对比.正拉粘结强度预测值与试验值之比的平均值为1.056,标准差为0.057;剪切粘结强度预测值与试验值之比的平均值为0.988,标准差为0.127.结果表明:预测值与试验值符合良好,利用BP神经网络对HPFL加固层与混凝土粘结强度进行预测是可行的.     

纤维混凝土抗压强度与氯离子扩散系数相关性研究

选取了六种常用的工程纤维,开展纤维混凝土氯离子扩散系数测试与抗压强度试验,研究分析纤维品种及龄期对混凝土抗压强度和氯离子扩散系数的影响,建立纤维混凝土抗压强度和氯离子扩散系数的定量关系.研究结果表明:纤维的掺入,提高了混凝土的抗压强度,降低了混凝土的氯离子扩散系数.纤维混凝土抗压强度随氯离子扩散系数的增大呈线性递减趋势.实际工程中,可基于混凝土抗压强度与氯离子扩散系数试验,预先建立混凝土抗压强度与氯离子扩散系数间的相关关系曲线,通过结构混凝土抗压强度检测结果,间接得到结构混凝土的氯离子扩散系数,及时掌握混凝土抗渗性能的变化情况.