钢纤维混凝土黏结劈拉强度的影响因素分析

本文通过对钢纤维混凝土和10cm3的立方体老混凝土黏结试块的劈拉试验,对老混凝土表面的粗糙度以及界面粘结剂和钢纤维混凝土中钢纤维的体积分数对钢纤维混凝土和老混凝土的黏结所产生的影响进行了分析,并论述老混凝土和钢纤维混凝土的黏结原理.     

钢纤维混凝土弯曲韧性试验研究

试验研究和工程实践表明,钢纤维混凝土具有良好弯曲韧性,《纤维混凝土结构技术规程》(CECS38∶2004)在隧洞支护与补砌、工业建筑地面设计中引入弯曲韧度指数和弯曲韧度比,这与以往基于ASTMC1018弯曲韧性指数不同。通过四点弯曲梁弯曲韧性试验,利用不同方法计算弯曲韧性指标,对钢纤维体积率和混凝土强度对钢纤维混凝土弯曲韧性的影响进行分析。     

基体强度等级和钢纤维外形对混凝土劈拉强度的影响

通过对3个基体强度等级、6种纤维外形、4种纤维掺量的钢纤维混凝土的劈拉性能进行系统研究,发现混凝土的劈拉强度均随基体强度等级增加而增大;哑铃、盾铃、端勾形钢纤维的增强效果较好,而平直形钢纤维的增强效果较小。同时建立起钢纤维混凝土劈拉性能的数学计算模型并确定了模型参数。     

钢纤维混凝土/老混凝土黏结劈拉强度的影响因素

通过135个钢纤维混凝土与老混凝土100 mm×100 mm×l00 mm立方体黏结试块的劈拉试验,研究了老混凝土表面粗糙度、界面黏结剂和新混凝土中钢纤维体积分数对钢纤维混凝土/老混凝土黏结强度的影响,探讨了钢纤维混凝土与老混凝土的黏结机理.采用极差分析和方差分析的方法,分析了老混凝土表面粗糙度、界面黏结剂和新混凝土中钢纤维体积分数对钢纤维混凝土/老混凝土黏结强度影响的显著性.结果表明,老混凝土表面粗糙度、界面黏结剂和新混凝土中钢纤维体积分数对钢纤维混凝土/老混凝土黏结强度都有显著影响,其中以表面粗糙度对劈拉强度的影响最为显著.提出了钢纤维混凝土与老混凝土黏结劈拉强度的计算公式.     

多端钩型钢纤维混凝土劈拉强度的试验研究

通过对3D型单端钩钢纤维以及4D、5D型多端钩钢纤维增强混凝土的劈裂抗拉强度试验,对比研究混凝土基体强度、钢纤维体积率和钢纤维类型对劈拉强度的影响。结果表明:钢纤维改善了混凝土破坏时的完整性;对于混凝土强度等级为C40、C60的基体,钢纤维的作用均得以发挥,提高了钢纤维混凝土的劈拉强度;钢纤维体积率从0%提高到1.4%时,钢纤维混凝土的劈拉强度随之提高,且4D、5D型钢纤维增强混凝土的劈拉强度高于3D型钢纤维。最后,基于JG/T 472—2015《钢纤维混凝土》提出多端钩型钢纤维增强混凝土的劈拉强度计算方法,计算结果与试验结果较为吻合。     

钢纤维混凝土的弯拉强度模型

利用已有试验数据,得到钢纤维混凝土弯拉强度与抗拉强度的相互关系,再参考单向短纤维复合材料强度模型,得到钢纤维混凝土弯拉强度的理论公式,经验证,理论结果与试验数据吻合较好.     

高强钢纤维混凝土弯曲韧性试验研究

通过试验得到了不同基体混凝土强度、钢纤维体积分散和钢纤维类型和高强钢纤维混凝土弯曲荷载－挠度曲线，据此研究分析了基体混凝土强度、钢纤维体积分数和钢纤维类型等对高强钢纤维混凝土弯曲韧性指数和弯曲承载力变化系数的影响规律。该成果可作为纤维混凝土结构技术规程相应设计条款的科研依据。     

钢纤维再生混凝土劈拉、抗折强度试验研究

选用0、40%、70%、100%四个再生骨料掺量及0、0.5%、1%三个钢纤维掺量,对C20、C25、C30、C35不同强度等级的钢纤维再生混凝土进行了48组配合比试验研究,分析了再生骨料和钢纤维掺量这两个配合比因素对钢纤维再生混凝土劈裂抗拉强度及抗折强度的影响。试验结果表明:当钢纤维掺量为0.5%、1%时,再生混凝土抗折强度分别增加10%~27%、17%~40%,劈拉强度分别增加9%~14%、15%~21%。     

氯离子环境中磷酸锌改性钢纤维混凝土抗折强度及弯曲韧性研究

针对钢纤维混凝土在实际应用中易被氯离子腐蚀这一问题,对钢纤维进行磷化处理,制备磷酸锌改性钢纤维混凝土,进行氯离子腐蚀循环试验,并对腐蚀前后的磷酸锌改性钢纤维混凝土的抗折强度及弯曲韧性进行对比分析。发现磷酸锌改性钢纤维混凝土在经过NaCl溶液的30次腐蚀循环后初裂荷载的平均值降低0.1 kN,极限荷载降低0.24 kN,初裂荷载与极限荷载差值为15.33 kN,且抗折强度及平均弯曲韧度指数仅改变2%左右。表明磷酸锌改性钢纤维混凝土在被氯离子腐蚀的情况下不仅能够保持微观结构的稳定,还能够保证其维持良好的承载能力及韧性。     

钢纤维混凝土与老混凝土劈拉粘结强度的研究

通过105个100 mm×100 mm×100 mm钢纤维混凝土(新混凝土)与老混凝土粘结立方体试块劈拉试验,探讨老混凝土表面处理方法、界面粘结剂类型及钢纤维体积分数对新/老混凝土劈拉粘结强度的影响.结果表明,老混凝土表面粗糙度、界面粘结剂类型对新/老混凝土劈拉粘结强度有较大影响.在一定钢纤维体积分数范围内,随钢纤维体积分数的增加,新/老混凝土劈拉粘结强度明显提高.最后,提出了新/老混凝土劈拉粘结强度的计算公式.     

钢纤维类型和掺量对高强混凝土力学性能的影响

混凝土加入钢纤维被认为是一种有效增加混凝土韧性,提高力学性能的手段。本文通过掺加不同类型和不同掺量的钢纤维,测试了混凝土的抗压、抗折和劈拉强度,研究了纤维类型和掺量对力学性能的影响。结果表明,混凝土抗压强度随着镀铜微丝型钢纤维掺量的增加而增大,而端钩型、铣削型和熔抽型钢纤维的种类和掺量对混凝土抗压强度的影响并不显著。无论掺加何种类型纤维,纤维的掺入对抗折强度的贡献均大于对抗压强度的贡献。混凝土劈拉强度对纤维的端钩、直径、长度和表面状态等因素敏感,纤维类型对混凝土的劈拉强度影响显著。     

冻融条件下钢纤维混凝土与老混凝土粘结面的劈拉性能

通过对105块100mm×100mm×100mm钢纤维混凝土与老混凝土立方体粘结试块快速冻融后的劈拉试验,探讨冻融循环次数、钢纤维体积率等因素对新老混凝土粘结性能的影响。结果表明,钢纤维混凝土与老混凝土粘结劈拉强度随冻融次数增加而下降、随钢纤维体积率的增加有一定程度提高。最后,建立了考虑老混凝土劈拉强度、冻融循环次数和钢纤维体积率影响的钢纤维混凝土与普通老混凝土粘结劈拉强度的计算模式。     

掺有纤维的高强混凝土劈拉性能试验研究

通过63个100mm×100mm×100mm和63个150mm×150mm×150mm高强混凝土和钢纤维、聚丙烯纤维高强混凝土试件的劈拉试验,探讨了纤维体积率(纤维掺量)及纤维类型对高强混凝土劈拉强度和变形性能的影响,提出了不同类型的钢纤维对高强混凝土劈拉强度的增强系数和劈拉强度的计算公式。     

延性纤维混凝土抗压与抗弯性能试验研究

采用正交试验方法,设计了16组延性纤维混凝土试件,通过28,56,90 d立方体抗压试验和56d抗弯试验,研究了纤维掺量、水胶比、砂胶比和粉煤灰掺量对其力学性能的影响。试验表明:1)纤维桥联作用显著提高了混凝土的抗压韧性和延性;2)粉煤灰掺量和水胶比对抗压强度影响显著,纤维掺量和砂胶比的影响较小;3)纤维掺量对抗折强度的影响较显著,粉煤灰掺量、水胶比和砂胶比对抗弯强度的影响较小,但对试件延性均有一定影响。根据正交试验结果和延性纤维混凝土配合比设计参数分析,确定了具有较高延性并保证强度的延性纤维混凝土的最优配合比。     

纤维增强高性能轻骨料混凝土的力学性能研究

研究了钢纤维和有机合成纤维对高性能轻骨料混凝土的增强增韧效果。结果表明,掺入钢纤维具有较好的增强增韧效果、弯曲韧度系数最高可提高14倍,但表观密度相应增大;掺入有机合成纤维可以在不增加轻骨料混凝土表观密度、保证其高强度的基础上,有效地改善轻骨料混凝土的韧性。     

钢纤维再生混凝土的抗折强度试验研究

对含0%、30%、50%、70%及100%再生粗集料(RCA)的钢纤维再生混凝土(SRC)的抗折强度进行了较为系统的研究。首先在室内对RCA的密度、洛杉矶磨耗和压碎指标等基本性能进行了测试,然后针对不同配合比的SRC试件,在室内进行了抗折强度等试验。结果表明,RCA的含量和水灰比等因素对SRC的抗折强度有较大的影响,在设计抗折强度为6.0MPa,钢纤维的掺量在1.0%的条件下,当RCA的含量小于50%,水灰比在0.44~0.47时,SRC的28d抗折强度比较接近于基准钢纤维混凝土,而超出此范围时,SRC的抗折强度会明显降低。最后,通过工程应用对含30%RCA的SRC的相关性能进行了检测,结果证明,适当配合比的SRC能够满足I级刚性路面的抗折强度要求。     

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。     

离心成型钢纤维混凝土力学及耐腐蚀性能试验研究

通过力学性能试验,研究了离心成型钢纤维混凝土环形截面构件的弯曲抗拉和劈裂抗拉性能。通过在硫酸钠和硫酸溶液中的侵蚀试验,研究了离心成型钢纤维混凝土的耐腐蚀性能。结果表明,钢纤维的掺入能显著的提高离心成型混凝土构件的抗裂性能和变形能力,同时也提高了混凝土抵抗硫酸盐侵蚀的能力。     

钢纤维在梁截面的分布及其对混凝土梁弯曲韧性的影响

参照德国混凝土标准(DBV)对纤维混凝土试验梁弯曲韧性进行研究。在此基础上统计分析了钢纤维在混凝土试验梁破坏截面的分布及其对弯曲性能的影响。结果表明:对于相同掺量的钢纤维混凝土梁,纤维在破坏截面的分布有较大的离散;韧性总体上随纤维掺量的增加呈增大趋势,但也存在纤维掺量较高但截面纤维根数较低且韧性较低的试验梁;通过对统计数据进行线性回归,建立纤维掺量与单位面积纤维根数的函数关系,预测不同纤维掺量时破坏截面的纤维根数。试验表明,与纤维掺量相比,纤维分布是影响梁弯曲韧性更为直接的因素。