粗聚烯烃纤维混凝土圆板弯曲韧性和表征方法

通过圆板试件研究了新型粗聚烯烃纤维混凝土的弯曲韧性,探讨了纤维掺量、纤维长度和基体强度等对圆板能量吸收值的影响规律.试验发现:纤维掺量与圆板能量吸收值成正比;纤维长度介于38~60mm时,圆板能量吸收值随纤维长度增加而增大,当纤维长度≥48mm时,其荷载-挠度曲线下降段出现应变强化特征,荷载有2次峰值.分析了美国ASTM C1550在评价韧性方面存在的问题,提出了以圆板初裂挠度为初始参考挠度,基于能量比值法的韧性指标评定方法,该方法可表征粗纤维对混凝土板初裂后韧性的贡献,并可直接与理想弹塑性材料的韧性指标进行比较.     

混杂纤维喷射混凝土的弯曲韧性

为了研究混杂纤维喷射混凝土的弯曲韧性,采用不同掺量的钢纤维和聚丙烯纤维混杂以及高炉微粉复合超叠加的方法制备600mm×600mm×100mm混杂纤维喷射混凝土方板并置于刚性支撑架上,选用等位移控制对方板进行中心加载。通过生成的荷载—挠度曲线及对其进行积分所得的能量吸收值综合评价各组方板的弯曲韧性,同时,通过破坏过程评价各板裂缝控制能力。试验结果表明:掺入1.2%钢纤维和0.11%聚丙烯纤维的喷射板试件的弯曲韧性优于掺入0.8%钢纤维和0.11%聚丙烯纤维的喷射板,其最大峰值荷载提高了18%,板中心挠度至25mm时的能量吸收值也提高了25.6%;对于仅掺入0.8%单一钢纤维的板,混杂了0.11%聚丙烯纤维后,两种纤维间的正混杂效应使得板中心挠度至25mm时的能量吸收值提高了28.5%;高炉微粉掺量的增加能提高混杂纤维喷射混凝土板的弯曲韧性;混杂纤维喷射混凝土板均展现出了良好的裂缝控制能力,板整体呈现裂而不断的延性破坏。     

混掺纤维RPC增韧特性试验研究

采用钢纤维与粗聚烯烃纤维或细聚乙烯醇纤维混掺技术,制备了新型超高强度活性粉末混凝土(RPC),以改善RPC的韧性及脆性;由弯曲试验测其荷载-位移曲线,分析了纤维品种、掺量变化对新型RPC韧性的影响规律,并对比了在胶凝材料中添加超细水泥或硅灰所制备的RPC的韧性.结果表明:混掺纤维RPC的荷载-位移曲线具有二次硬化特征;混掺纤维RPC的韧性指标明显高于单掺钢纤维RPC,以1%钢纤维体积分数与9kg/m3粗聚烯烃纤维混掺所制备的超细水泥RPC韧性指标T(7)比单掺钢纤维时提高70%;从经济性看,以1%钢纤维体积分数与粗聚烯烃纤维或细聚乙烯醇纤维混掺对RPC增韧效果更优;当钢纤维体积分数为2%时,细聚乙烯醇纤维掺量不宜高于9kg/m3;超细水泥RPC韧性优于硅灰RPC试件.     

混杂纤维混凝土弯曲韧性评价体系

根据纤维总体积掺量为1%的混杂纤维混凝土四点弯曲试验和切口梁弯曲试验的荷载–挠度曲线、韧性指数I_n和纤维混凝土能量吸收值D_n等计算指标,结合试验力学模型以及弯曲韧性评价指标的含义,对两种试验方法下荷载–挠度曲线的精密度进行方差分析;对混杂纤维混凝土的韧性指数I_n、纤维混凝土能量吸收值D_n的离散程度进行统计分析。研究表明:对于低掺量混杂纤维混凝土而言,四点弯曲试验与切口梁弯曲试验的荷载–挠度曲线的精密度一致;采用纤维混凝土能量吸收值D_n作为弯曲韧性评价指标,其离散程度较小,所需要的试件数量较少,通过等效抗弯拉强度f_(eq1)、f_(eq2)可以建立弯曲韧性指标与强度指标之间的联系;选用切口梁法的试验方式和纤维混凝土能量吸收值D_n更适宜于低掺量混杂纤维混凝土弯曲韧性研究,有利于以韧性为基础的结构设计方法的发展。     

耐碱玻璃纤维混凝土的弯曲韧性

研究了耐碱玻璃纤维对混凝土弯曲韧性和变形能力的影响.试验结果表明,玻璃纤维可以显著提高混凝土的抗弯拉强度,当纤维掺量为2.0、2.7 kg/m3时,纤维混凝土的抗弯拉强度分别比素混凝土提高12.7%和19.3%,而掺量为1.6 kg/m3时对混凝土的弯拉强度改善很小.耐碱玻璃纤维掺入可显著提高混凝土的弯曲韧性,韧性指数,I5比素混凝土提高3.13～3.64倍,I10提高5.35～6.28倍,I30提高10.92～12.52倍.耐碱玻璃纤维混凝土的I5比聚丙烯纤维混凝土提高62%.     

混掺纤维对改善活性粉末混凝土弯曲韧性的试验研究

通过钢纤维与高性能合成纤维混掺以改善活性粉末混凝土的韧性、降低脆性,由弯曲试验测得了荷载-位移曲线,分析了钢纤维与不同品种、不同掺量合成纤维混掺对改善RPC韧性的效果。试验发现:当钢纤维体积掺量1%或2%与粗聚烯烃纤维或细聚乙烯醇纤维混掺时,可显著改善RPC的弯曲韧性;首次实现了使RPC变形具有"二次硬化"特征;钢纤维体积掺量为1%,与粗聚烯烃纤维、细聚乙烯醇纤维混掺时的韧性指标T(5)和T(7)比单掺钢纤维时分别提高49.8%~140%和82.3%~215.6%;从经济性看,钢纤维掺量为1%与粗聚烯烃或者细聚乙烯醇纤维混掺时,其增韧效果更优;钢纤维掺量为2%时,细聚乙烯醇纤维掺量不宜高于9 kg/m3。     

不同结构型纤维对混凝土弯曲性能的混杂效应

为研究混杂使用结构型聚丙烯纤维及结构型钢纤维对混凝土弯曲性能的影响,通过纤维混凝土的三点弯曲试验,分析了结构型纤维对混凝土等效抗弯强度和能量吸收值的影响,并采用混杂效应系数τ定量分析结构型纤维对纤维混凝土弯曲韧性的混杂效应。结果表明：在单掺和混掺结构型纤维混凝土试件中,随着结构型聚丙烯纤维掺量从4 kg/m³增加到8 kg/m³,混凝土的等效抗弯强度和能量吸收值逐渐增大。当结构型钢纤维掺量为30 kg/m³时,加入结构型聚丙烯纤维对混凝土的弯曲韧性会产生正混杂效应,且在结构型聚丙烯纤维掺量为6 kg/m³时,存在最优的正混杂效应,可为实际工程中混杂使用结构型纤维提供一定的参照。     

聚丙烯粗合成纤维混凝土力学性能及其增强机理研究

试验研究了聚丙烯粗合成纤维混凝土弯曲强度、弯曲韧性、弯曲冲击和疲劳特性,并与钢纤维混凝土进行了对比,分析了粗合成纤维掺量对力学性能的影响规律,探讨了粗合成纤维混凝土的增强机理。结果表明:当纤维掺量为9～13 kg/m3时,聚丙烯粗合成纤维混凝土相对剩余强度为49%～66%;冲击韧性、疲劳寿命相比基准混凝土分别提高了1.25～6.76倍、100%～389%,表明聚丙烯粗合成纤维可显著改善混凝土的力学性能。     

合成纤维混凝土弯曲韧性研究

通过聚丙烯腈(PAN)纤维混凝土和聚乙烯醇(PVA)纤维混凝土的三点弯曲切口梁试验,研究了合成纤维掺量和弹性模量对混凝土弯曲韧性的影响,探究了纤维混凝土跨中挠度(δ)和裂缝张开口位移(CMOD)与纤维掺量的关系。结果表明:针对混凝土弯曲韧性而言,PAN纤维与PVA纤维的合适掺量范围分别为1.5～1.8 kg/m3和1.3～1.5 kg/m3;δ与CMOD之间存在线性关系,可以用纤维掺量与CMOD预测δ。     

PVA-ECC的弯曲韧性方板法试验研究

主要研究了PVA纤维体积掺量对纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)弯曲韧性的影响,对PVC纤维体积掺量分别为0%,0.5%,1.0%,1.5%,2.0%的PVA-ECC试件的抗压强度和方板法弯曲性能等进行试验研究,分析了PVA纤维在ECC中的作用机理,并对PVA-ECC方板进行能量评价。结果表明:PVA纤维体积掺量的改变对ECC材料的抗压强度影响甚微,PVA纤维体积掺量的增加对方板法弯曲韧性试验中ECC试件的初裂荷载影响不大,但峰值荷载有明显的提高,跨中挠度增加明显且裂缝宽度减小;PVA-ECC方板弯曲韧性随PVA纤维体积掺量增大而提高且体积掺量为2.0%时增韧的效果最佳。     

改善HPC韧性试验研究

用弯曲韧度作为评定ＨＰＣ混凝土韧性主要指标之一,研究改善其韧性的措施。在不掺纤维及聚合物材料条件下,采用改变骨料品种,外加剂引入微孔及粉体效应等,使高性能混凝土韧性显著提高。     

混杂纤维高强自密实混凝土弯曲韧性试验

为探究混杂纤维改性混凝土的韧性作用机理,以镀铜微丝钢纤维和纳米碳纤维掺量为参数,制备了混杂纤维高强自密实混凝土,进行了弯曲韧性试验。基于试验数据,绘制荷载 挠度曲线,以弯曲韧度比为量化指标,采用数值分析方法对试件样本空间进行扩参数分析。结果表明:纳米碳纤维与镀铜微丝钢纤维在高强自密实混凝土开裂的不同阶段发挥不同层次的改性作用,使混凝土峰值荷载变形得以改善的同时,提高其极限荷载、初始弯曲韧度比和弯曲韧度比;初始弯曲韧度比最大提高幅度为34.5%,HS-S9C6试验组弯曲韧度比达0.84,且随挠度增长,弯曲韧度比下降速率较慢,混杂纤维较好地发挥了改性高强自密实混凝土的韧性作用。     

钢纤维高强混凝土抗弯试验研究

对钢纤维体积率(Vf)为0~3%的钢纤维高强混凝土(SFRHSC)进行抗弯性能测试,试验结果表明,SFRHSC试件整个破坏过程类似于钢筋混凝土适筋梁,且Vf越大,延性破坏特征越明显,荷载-挠度曲线的峰值越大,下降段越平缓。SFRHSC的抗弯强度和韧度均显著高于普通高强混凝土,而且极限抗弯强度与初裂抗弯强度的差值随Vf的提高而增大,但抗弯弹性模量未有明显的变化。     

延性纤维混凝土抗弯性能的试验研究

采用正交试验方法,考虑纤维掺量、水胶比、砂胶比和粉煤灰掺量的影响,设计了16组延性纤维混凝土试件,采用四点弯曲试验评定其抗弯性能。通过对弯曲初裂强度、极限抗弯强度、等效弯曲强度和弯曲韧性指数的分析可得:纤维的掺入改变了试件的破坏模式,显著提高了材料的抗弯强度和弯曲韧性;纤维掺量对抗弯性能影响显著,纤维掺量越大,抗弯强度和弯曲韧性越高;水胶比和砂胶比的影响次之,粉煤灰掺量的影响最小,水胶比不低于0.29,砂胶比不超过0.36时,延性纤维混凝土均具有较高的弯曲韧性。     

碳纤维增强混凝土的弯折P-δ全曲线试验研究

通过对不同配合比、不同碳纤维体积含量的混凝土试件进行弯折试验,得到碳纤维增强混凝土（CFC）轴拉应力-应变全曲线.基于试验结果,提出碳纤维增强混凝土轴拉应力-应变全曲线数学模型,可为碳纤维增强混凝土基本力学性能进一步研究提供参考.     

钢纤维混凝土劈拉及弯曲强度和韧性研究

通过钢纤维混凝土劈拉强度、弯曲强度和弯曲韧性的实验,研究了混凝土的劈拉强度、弯曲强度和弯曲韧性随着钢纤维掺量的增加有不同幅度的增长,同时钢纤维的长径比和钢纤维根数对钢纤维混凝土的性能也有重大影响。     

粗合成纤维活性粉末混凝土抗弯韧性试验

为研究不同粗合成纤维用量下活性粉末混凝土的抗弯韧性,采用四点弯曲试验对粗合成纤维用量分别为4.75,9.5,14.25,19kg·m-3的纤维活性粉末混凝土试件进行了研究,同时与不掺入纤维的素活性粉末混凝土进行了对比分析。结果表明:不掺入纤维的素活性粉末混凝土弯拉试件发生脆性破坏,试件一裂即断,未得到荷载-挠度曲线的下降段;而粗合成纤维掺入后能够提高活性粉末混凝土的韧性,使弯拉试件转变为明显的延性破坏,荷载-挠度曲线都可得到稳定的下降段,同时曲线还出现了二次强化现象,有2个峰值;随着粗合成纤维掺量的增加,弯拉试件荷载-挠度曲线的下降段愈加平缓,韧性指数增大;粗合成纤维掺量(体积分数)为1.0%~2.0%时,剩余强度在抗折强度的85%以上,此时粗合成纤维对裂后基体具有较强的阻裂能力,能够大大提高弯拉试件开裂后的韧性。     

钢纤维对高性能混凝土弯曲韧性和断裂能影响的试验

参照国际材料与结构联合会标准(RILEM),对钢纤维高性能混凝土开口梁进行三点弯曲试验。试验结果表明,钢纤维类型和掺量均为影响高性能混凝土弯曲韧性和断裂能的重要因素。高性能混凝土的能量吸收能力和断裂能随纤维掺量的提高而提高;与低强凸痕型钢纤维相比,端部带弯钩的高强钢纤维对高性能混凝土弯曲韧性和断裂能的提高效果更为显著。综合利用断裂能和弯曲韧性指标,才能更全面地描述混凝土在弯曲过程中的受力与破坏特征。