钢纤维高强混凝土断裂能及裂缝张开位移

通过对钢纤维高强混凝土和高强混凝土试件的楔劈拉伸试验,探讨了钢纤维体积率(ψf)和切口相对深度对钢纤维高强混凝土断裂能(GfF)和临界裂缝张开位移(δc)的影响.结果表明:随着ψf的增加,GfF、临界裂缝嘴张开位移(δfmc)、临界裂缝尖端张开位移δftc均线性增加,钢纤维高强混凝土断裂能增益比、临界裂缝嘴张开位移和临界裂缝尖端张开位移的增益比亦基本呈线性增加.随着切口深度的增加,GfF和高强混凝土断裂能GF都有不同程度的减小.相对于高强混凝土,切口深度变化对GfF的影响较小.在试验的基础上,提出了GfF和Qfmc的计算公式.     

聚丙烯纤维高强混凝土的断裂性能

通过楔劈拉伸试验,探讨了聚丙烯纤维掺量对聚丙烯纤维高强混凝土断裂韧度(KpIC)、断裂能(GpF)和临界裂缝嘴张开位移(δpmc)的影响.结果表明:在聚丙烯纤维掺量为0.6～1.5 kg/m3时,聚丙烯纤维对KpIC基本没有影响,但可以提高GpF和δpmc;随着聚丙烯纤维掺量的增加,KpIC和断裂韧度增益比没有显著变化,GpF和断裂能增益比均有不同程度的提高,δpmc有减小的趋势,临界裂缝嘴张开位移增益比没有明显的变化规律性.聚丙烯纤维主要改善高强混凝土的裂后行为.在试验的基础上,建立了KpIC,GpF,δpmc的计算关系式.     

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。     

钢纤维高强混凝土弯曲韧性的研究

通过高强混凝土和钢纤维高强混凝土小梁的弯曲韧性实验,研究了钢纤维体积率和钢纤维类型对钢纤维高强混凝土弯曲韧性及其弯曲韧度指标的影响。根据实验得到的荷载-挠度曲线,按照我国现行的CECS13：89钢纤维混凝土实验方法计算了弯曲韧度指数和承载能力变化系数,其计算值随着钢纤维体积率的增大而增大,且大于与初裂点相对应的理想弹塑性材料的相应值。实验表明：以理想弹塑性体的承载能力变化系数为基准来评定钢纤维高强混凝土的弯曲韧性是否合适还有待于进一步的研究。     

三点弯曲下混凝土断裂性能参数试验研究

采用三点弯曲试验对混凝土断裂性能参数进行研究,测试了一系列尺寸相同、强度不同的预制切口梁.通过采用等效裂缝模型和双参数模型确定混凝土的断裂韧度,结果表明:采用等效裂缝模型和双参数模型计算的混凝土断裂参数基本相同;随着抗压强度的增加,断裂韧度呈上升趋势,通过曲线拟合,提出根据抗压强度确定断裂韧度的经验公式.通过对试验荷载-挠度曲线进行三种不同的处理,包括国际材料和结构实验室联合会(RILEM)建议、对曲线尾部进行延伸以及采用实际的曲线,得到基于虚拟裂缝模型的断裂能.结果表明,RILEM建议得到的断裂能偏大,当曲线下降段的最低荷载与峰值荷载比值Pmin/Pc≤0.04时,采用实际荷载-挠度曲线得到的断裂能与尾部延伸后曲线得到的断裂能误差小于5％,可为实际断裂试验的实施提供参考.     

基于ESPI技术的混凝土单轴拉伸断裂特性研究

为了研究混凝土的拉伸断裂特性,对带有预制切口的C80高强混凝土棱柱体进行单轴拉伸试验,采用电子散斑干涉(ESPI)技术测量棱柱体表面的场位移等信息,分析加载过程得到混凝土的断裂参数以及断裂特性等。为进行对比分析,本次试验还采用线性位移计和夹式位移计测量试件的变形程度。对比结果表明ESPI技术的测量结果与夹式位移计结果吻合较好,证实了ESPI技术用于测量混凝土表面位移场的精确性和可行性。分析得到:初裂点应力约为峰值应力的82%;峰值下裂缝口张开位移(CMOD)为11 μm,结合公式得到混凝土在单轴拉伸下的断裂韧度约为0.41 MPa·m^1/2,断裂能约为24.71 N/m;利用两种拟合公式对试验应力-应变关系进行拟合,得到了较好的拟合结果。最后,通过不同加载步骤下ESPI技术测得的位移云图分析裂缝口张开位移随试件宽度的变化规律,得到了单轴拉伸下的裂纹扩展规律。     

钢纤维高强混凝土的抗剪强度

通过68个100mm×100mm×400mm,102个150mm×150mm×150mm高强混凝土和钢纤维高强混凝土试件的直接双面剪切实验、立方体抗压实验和劈裂抗拉实验,分析了钢纤维体积率、钢纤维类型对剪压强度比及剪拉强度比的影响,探讨了高强混凝土及钢纤维高强混凝土抗剪强度与抗压强度、劈拉强度的关系。研究表明:随钢纤维体积率的增大,剪压强度比呈上升趋势,剪拉强度比呈下降趋势。随抗压强度的提高,钢纤维高强混凝土抗剪强度的提高幅度大于高强混凝土的。通过对实验结果的统计分析,提出钢纤维高强混凝土抗剪强度与抗压强度、劈拉强度的关系式,得到不同类型钢纤维对高强混凝土抗剪强度和初裂抗剪强度的增强系数,建议了钢纤维高强混凝土抗剪强度的计算公式,供设计与施工参考。     

钢纤维灰砂混凝土中基体增强效益研究

通过综合分析提出,钢纤维掺入灰砂混凝土后对基体有明显强化作用,表现在基体孔隙率下降;孔结构改善;显微硬度提高;界面薄弱层得到增强,故钢纤维灰砂混凝土性能提高．纤维混凝土增强机理应充分考虑纤维与基体的复合效应．本工作从组成结构上认识和剖析了纤维的增强作用     

高性能钢纤维增强混凝土的抗侵彻行为及数值模拟

采用大掺量超细工业废渣取代水泥,并掺加了天然河砂以及高弹、高强的玄武岩石子,制备了不同强度等级的高性能钢纤维增强混凝土材料。采用φ25mm弹道炮开展了初速度为500～850m/s的正侵彻实验,获得了弹丸着靶速度、最大侵彻深度、弹坑直径以及靶体破坏形态等实验参数,采用经典公式对侵彻深度进行了分析,同时采用非线性有限元方法对侵彻全过程进行了数值模拟。结果表明:侵彻深度随着材料强度等级的提高略有降低,粗集料的掺加有利于提高靶体的抗侵彻能力,随着纤维掺量的降低以及侵彻速度的提高,材料破坏程度明显加剧,数值模拟结果同试验结果吻合较好,侵彻深度的模拟结果与试验值的误差均在5%以内。     

钢纤维混凝土的轴心抗拉韧性

钢纤维混凝土与素混凝土相比,其最大的优点是韧性有极大地提高,因此,钢纤维混凝土可用于抗震、抗爆和抗冲击等特殊混凝土工程的特殊部位。本研究表明,在所用的试验条件下,当钢纤维的体积掺量为1％和2％时,钢纤维混凝土的轴拉韧度值是素混凝土的2至7倍,并且,韧性的改善程度与素混凝土基体的强度有关,强度越低,钢纤维的增韧效果越好。基体强度S_m与钢纤维指数V_fl/d两参数对轴拉韧性的影响有交互作用。     

玻璃纤维增强混凝土的应用

玻璃纤维增强混凝土,是在混凝土基体中均匀分散一定比例的特定玻璃纤维,使混凝土的韧性得到改善,抗弯性和抗压比得到提高的一种特种混凝土.本文通过玻璃纤维增强混凝土的原料组成、施工技术、配合比设计等的论述,指出了玻璃纤维增强混凝土的性能及其影响因素以及其在应用中存在的问题.     

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%。     

钢纤维高强水泥基复合材料的界面效应及其疲劳特性的研究

通过综合分析提出，钢纤维与水泥基体、集料与水泥浆的界面层不仅可以改善和强化，而且经有效地调整界面区的组成和结构，界面层及其薄弱特征完全能够消失，并且还有丙强化的可能，再强化程度则与界面区组成结构密切相关，这是扩大纤维效应范围、强化空间随机叠加、配制高性能水泥基复合材料的理论基础，本工作还研究了界面效应与高强混凝土，钢纤维高强水泥基复合材料在反复荷载作用下疲劳特性的关系，实验结果表明，因钢纤维与硅灰