钢-聚丙烯混杂纤维混凝土研究进展

由于钢-聚丙烯混杂纤维混凝土(SPFRC)更加优异的力学性能和更加合理的经济效果,使得它在桥梁、路面、机场跑道、大型隧道衬砌、大跨度结构等重大工程中拥有广阔的应用前景.目前对于SPFRC的研究主要集中在纤维的混杂效应、力学性能、抗爆裂性能以及耐久性方面.对于SPFRC的力学性能,国内外学者开展了大量的试验研究,基本得到共识:钢纤维与聚丙烯纤维混杂能提高混凝土的抗压、抗折与劈裂强度,并显著提高混凝土的抗裂性能和韧性.近年来对SPFRC力学性能的研究已由材料性能向构件性能研究发展,逐渐开展了SPFRC梁式构件和柱式构件的静力学与抗震性能试验研究,已有的结果显示钢与聚丙烯纤维混杂能大幅提高混凝土柱的抗震性能,以及混凝土梁的抗剪性能.另有研究表明钢-聚丙烯纤维混杂掺入能有效提高高温作用下混凝土的抗爆裂性能.关于SPFRC的耐久性方面主要涉及它的抗冻性能和抗渗性能,开展了一些单因素作用下SPFRC的耐久性研究,对于多因素复杂环境作用下SPFRC的耐久性研究鲜有涉及.     

钢–聚丙烯混杂纤维增强超高性能混凝土单轴循环受压力学性能EI北大核心CSCD

对钢-聚丙烯混杂纤维超高性能混凝土(SP-UHPC)开展受压力学性能研究,通过单调和循环受压加载试验,分析纤维种类、长径比和体积掺量对SP-UHPC关键力学性能指标的影响,并基于扫描电子显微镜结果揭示钢-聚丙烯混杂纤维增强机理。结果表明:钢-聚丙烯混杂纤维可以显著提高SP-UHPC受压力学性能;与未掺入纤维的UHPC相比,SP-UHPC表现出明显的延性破坏特征,峰值强度、峰值应变和韧性明显提高,刚度退化速率减缓。建立了SP-UHPC单轴循环受压应力-应变关系数学表达式,能够准确预测含有不同纤维特征参数的SP-UHPC在单轴受压条件下的力学响应。     

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%。     

钢-聚丙烯纤维橡胶混凝土力学性能试验研究

通过试验研究了掺入钢纤维(MS)、聚丙烯纤维(PP)和混杂纤维(MS+PP)混凝土的力学性能.试件分为两组,其中一组为不含橡胶的混凝土,另外一组为含20％橡胶颗粒的混凝土.每组中的变量为MS纤维和PP纤维的含量,总的纤维含量为1％.试验结果表明,掺入0.1％ PP+0.9％MS的混杂纤维混凝土具有较高的抗压、劈裂抗拉强...     

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.     

混杂纤维增强超高性能混凝土的高温性能试验研究

本文对混杂钢纤维(SF)-聚丙烯纤维(PPF)-硫酸钙晶须(CSW)增强超高性能混凝土(UHPC)进行高温试验(200～800℃),研究了混杂纤维增强UHPC高温前后的物理力学性能,并借助光学显微镜和扫描电子显微镜进行微观形貌观测,探讨了基体裂缝发展过程中多尺度纤维的作用机理。结果表明：随着温度升高,UHPC的质量损失率呈增大趋势,而超声波速则呈下降趋势,同时混杂SF-PPF-CSW对基体超声波速的降低有一定减缓作用;当温度小于400℃时,混杂SF-PPF-CSW增强UHPC的弯曲强度变化微弱(<5%),超过400℃后则迅速下降,在800℃下仅为初始强度的19.2%～24.7%;残余抗压强度随温度升高呈先上升后下降趋势,在400℃时达到峰值,较常温时提升了48.9%～62.0%;各温度下,掺加SF-PPF-CSW的UHPC物理力学性能均得到了有效提升,其中混杂1.7%(体积分数)SF、0.3%(体积分数)PPF、1.0%(体积分数)CSW对UHPC力学性能提升效果最佳。     

混杂纤维混凝土力学性能研究

纤维以其塑性变形小、强度高、韧性大等优点在混凝土中得到越来越广泛的应用,但由于不同纤维的尺度与性能不同,导致其对混凝土的力学性能影响结果不同,因此本文分别对单掺、双掺仿钢纤维和聚丙烯纤维混凝土、钢纤维混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度进行了试验研究,并将其与普通混凝土的力学性能进行比较。结果表明,纤维混凝土较普通混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度都有明显提高,且混杂纤维较单一纤维混凝土的强度提高更为明显,混杂纤维混凝土的强度与钢纤维混凝土强度相差不大,并以成本低、分散性好、不易锈蚀等优点可以取代钢纤维在某些工程中的应用。     

城市轨道交通隧道混杂纤维高性能混凝土耐久性能试验研究

抗侵蚀和抗冻性能对城市轨道交通隧道混凝土的长期使用具有重要的影响。基于此,制备了单掺和复掺钢纤维和玄武岩纤维的高性能混凝土试件,开展了抗压强度测试以及干湿循环和冻融循环后的抗压强度损失率和质量损失率测试,分析了硫酸盐侵蚀和冻融循环后高性能混凝土的耐久性能变化规律,确定了最佳的纤维掺量。结果表明：高性能混凝土的硫酸盐腐蚀质量损失率和抗压强度均随单掺纤维体积率的增大而先减小后增大;混掺玄武岩纤维和钢纤维的高性能混凝土的抗硫酸盐腐蚀能力要优于单掺玄武岩纤维或钢纤维;适量的玄武岩纤维或钢纤维掺入有助于提高高性能混凝土的抗冻能力,纤维总掺量为1.2%,其抗冻性能最佳。     

混杂玄武岩-聚丙烯纤维增强再生混凝土力学性能研究

为有效改善再生混凝土(RC)的力学性能,室内制备了不同玄武岩纤维(BF)、聚丙烯纤维(PPF)掺量条件下的再生混凝土,并对其展开了立方体抗压、劈裂抗拉、吸水性及微观电镜扫描。研究结果表明：(1)单掺BF能够增大RC的抗压强度,而单掺PPF会导致RC的抗压强度;相较于普通RC(0BF+0PPF),掺入BF和PPF材料后会导致RC的劈裂抗拉强度增大。(2)RC的吸水性随BF材料掺量增大而减小,但随着PPF掺量增大呈先减小后增大的变化趋势。当吸水性试验结束时,不同BF掺量(0PPF)RC的吸水率分别达到3.24%、2.43%、2.27%和1.78%,不同PPF掺量(0BF)RC的吸水率则分别为3.24%、2.70%、3.99%及6.25%。(3)基于微观电镜扫描试验结果可知,BF能够为水泥浆体提供附着点,从而增大水泥浆体的分布范围;而PPF具有疏水性质,会导致RC结构弱化。复掺玄武岩-聚丙烯纤维在RC中呈交叉-网状结构分布,有效限制了混凝土混合物的分离和沉降裂缝的产生,能够提高混凝土基体的强度和韧性。     

聚丙烯纤维与钢纤维混杂时对混凝土抗裂性的影响

在确定的拌合工艺及相同和易性条件下，选用3种尺度聚丙烯纤维与钢纤维，进行单掺及混掺试验。通过圆环和平板试模对纤维混凝土的抗裂性进行了评价，得到了混杂纤维混凝土的最优组合。结果表明，混杂纤维混凝土在抗裂性上对比基准混凝土和单掺纤维混凝土具有优异的性能。达到既可改善混凝土抗裂性又能降低成本的目的。     

混杂纤维增强高强混凝土性能研究

为研究钢纤维、聚乙烯醇纤维混杂比例对高强混凝土性能的影响,通过合理设计坍落度试验、力学强度试验、收缩试验、抗裂试验、抗氯离子侵蚀试验,对比评价了纤维混杂比例对高强混凝土工作性、抗折强度、收缩性、抗裂性能以及氯离子渗透系数的影响。结果表明,钢纤维和聚乙烯醇纤维降低了新拌混合物的工作性。与单掺纤维相比,混杂纤维对高强混凝土力学性能改善效果不明显,但可明显改善混凝土抗裂性能,开裂面积抑制率最大为95.8%,同时能使高强混凝土收缩率和氯离子分别降低27.7%和66.5%,明显提高高强混凝土的耐久性能。通过扫描电镜试验分析探讨了纤维增强混凝土的作用机理,结果表明混杂纤维对基体内部结构的改善实现了对混凝土宏观性能的提升,最终推荐采用0.75%(体积分数)钢纤维和0.25%(体积分数)聚乙烯醇纤维。     

高温后玄武岩纤维高强混凝土的力学特性

本文研究了高温作用后玄武岩纤维高强混凝土的力学性能随温度和纤维掺量的变化规律.结果表明:高温后玄武岩纤维高强混凝土(BHSC)质量损失随温度的升高而逐渐增大;抗压强度随温度的升高呈现先增大后减小的趋势,200℃后强度略有增加;峰值应变随温度的升高而大幅增大,400℃和600℃后尤为明显;峰值韧性随着温度的升高显著提高,200℃时最为明显;常温、400℃和600℃时玄武岩纤维对高强混凝土峰值韧性的改善效果较为明显.0.2％为相对最优向纤维掺量.     

高性能纤维混凝土立方体抗压强度和抗氯离子渗透性能研究

针对纤维素纤维在混凝土中的应用技术问题进行了立方体抗压强度试验和抗氯离子渗透试验,试验研究了纤维掺量对立方体抗压强度、破坏形状的影响,以及纤维掺量和水胶比对纤维素纤维混凝土抗氯离子渗透性能影响,结果表明纤维素纤维对混凝土立方体抗压强度的影响不大,但是能改善混凝土立方体抗压强度的破坏形态,延性较好,随着纤维掺量增加混凝土抗氯离子渗透性能得到明显提高,可以较大幅度改善再生混凝抗氯离子的渗透性能,水胶比依然是影响纤维素纤维混凝土抗绿字渗透性能的关键因素,试验结果为纤维素纤维混凝土在氯盐环境中推广应用提供了有力依据。     

钢纤维高强混凝土断裂韧度及影响因素

通过钢纤维高强混凝土切口梁三点弯曲试验,探讨了相对切口深度（a0/h）、粗骨料最大粒径（dmax）、水灰比（W/C）和钢纤维体积率（ρf）等因素对钢纤维高强混凝土断裂韧度（KfIC）和断裂韧度增益比（KfIC/KIC）的影响。结果表明：ρf一定时,KfIC随a0/h的增加逐渐减小,随dmax的增加呈增大趋势,随W/C的减小逐渐增加;a0/h一定时,KfIC随ρf的增加逐渐增大;钢纤维能够显著提高高强混凝土断裂韧度,KfIC/KIC大于1;影响因素不同,KfIC/KIC变化趋势不同。在分析试验结果的基础上,建立了钢纤维高强混凝土断裂韧度计算模式。     

基于压电效应的纤维高性能混凝土损伤监测研究

以纤维掺量为变量制作48个混凝土试件,压电陶瓷传感器作为信号激励器和信号接收器置于混凝土试件表面。基于压电效应对玄武岩-聚丙烯纤维增强高性能混凝土(BPHPC)的损伤进行实时监测。通过对单掺、混掺纤维混凝土的压电应力波信号进行分析,得到基于小波包分析法的损伤指数(DI),并拟合出纤维掺量-荷载-DI的函数关系。结果表明:通过外观损伤状态和压电应力波信号变化定性评价试件的健康状态,纤维的掺入能够降低混凝土的外观损伤程度;单掺纤维混凝土的试件应力波信号幅值比混掺纤维混凝土试件大;玄武岩纤维体积掺量为0.15%、聚丙烯纤维体积掺量为0.10%时试件的DI最小,当DI超过0.8时,可以认为试件被完全破坏;试验数据和试验现象吻合良好,通过压电陶瓷实时监测BPHPC损伤有较高的可行性。     

混杂方式对钢纤维混凝土性能影响的试验研究

为了提高混凝土构件的力学性能,采用混杂方式对其进行钢质纤维添加,对混杂钢纤维掺入混凝土试件进行试验研究.得到混杂钢纤混凝土试件的力学性能(抗压、劈拉及弯折强度),实验结果表明基于混杂掺入钢纤维的混凝土试件的力学性能得到大幅改善,为最优化配制钢纤维混凝土提供了理论参考.     

自养护高强混凝土的试验研究

通过正交试验,研究了掺加自养护剂高性能混凝土在标准养护和自然环境养护下的28d抗压强度,分析了配制自养护高性能混凝土的可行性。根据试验所得最优配比验证了结论可靠性。自养护高性能混凝土的应用极大节省混凝土养护费用,为解决混凝土自干燥问题提供了一条新思路。     

高性能纤维混凝土轴拉性能简易评价模型

为了简化混凝土的轴拉力学性能分析过程,首先采用混杂纤维技术制备出了具有优异变形性能的高性能纤维混凝土,然后以四点弯曲试验为基础,结合理论分析和数值计算分析,建立了高性能纤维混凝土的轴拉性能简易评价模型,并采用实测结果对其准确性进行了检验.结果表明,所制备的混杂纤维混凝土在弯拉测试过程中试件的跨中底部和轴拉测试过程中试件的中部均出现了多缝开裂的现象;硅灰的掺入导致强度和变形性能均提高,而当纤维掺量过大时,弯拉强度虽有明显提高,但是其变形能力和抗拉强度基本保持不变;虽然极限拉应变的预估偏差要大于极限抗拉强度的预估偏差,但总体来讲二者与实测值都较接近,预估模型不仅具有较高的准确性,而且大大简化了评价过程.