钢纤维掺量对活性粉末混凝土力学性能影响分析

在不同钢纤维体积掺量下,研究活性粉末混凝土(RPC)抗压、抗折强度以及延性变化规律,分析钢纤维对RPC抗压强度尺寸效应的影响,并探讨了RPC抗压强度在3种养护方式下的相互关系。试验结果表明:钢纤维体积掺量在1.5%~2.5%变化时,抗压强度提升明显;在0.5%~1.5%和2.5%~3.5%变化时,抗折强度提升明显;钢纤维体积掺量超过2.5%后,对RPC延性影响不显著。钢纤维体积掺量越大,RPC抗压强度尺寸效应越不明显。标准养护7、28 d的RPC抗压强度比值在0.65左右,90℃蒸养1 d与标准养护28 d的抗压强度基本持平。     

钢纤维对RPC混凝土力学性能影响研究

研究了不同种类的钢纤维在不同掺量下对活性粉末RPC混凝土抗压强度以及抗折强度的影响。研究结果表明:钢纤维直径对于RPC的强度有较大的影响;钢纤维的掺量对RPC强度影响的规律是:当体积掺量小于3%时,随着钢纤维的掺量增加,强度提高很快;当体积掺量超过3%时,强度增加缓慢。     

高温后混杂纤维RPC单轴受压应力应变关系

对120个经20~900℃作用后、尺寸为70.7mm×70.7mm×228.0mm的混杂纤维活性粉末混凝土(RPC)试件进行了单轴受压试验,分析了纤维掺量和经历温度对混杂纤维RPC轴心抗压强度、弹性模量、峰值应变和受压应力应变曲线的影响.结果表明：相同高温作用后,钢纤维掺量为1%（体积分数）的混杂纤维RPC抗压强度最低,而钢纤维掺量为2%,聚丙烯纤维掺量不同的混杂纤维RPC抗压强度差别不大;轴心抗压强度和弹性模量随经历温度的升高先增大后减小,且弹性模量下降速度比抗压强度快;经历温度为600℃时,峰值应变达到最大值,且峰值点前应变迅速增大,峰值点后呈线性减小.通过回归分析,建立了抗压强度、弹性模量和峰值应变随温度变化的计算公式,提出了用五次多项式和有理分式表达的混杂纤维RPC应力应变曲线方程.与普通混凝土和高强混凝土相比,混杂纤维RPC具有更优越的抗高温性能.     

RPC混凝土力学性能的试验研究

以抗折强度和抗压强度为指标,研究活性混合材、钢纤维掺量、粗细集料类别及养护方式对RPC混凝土抗折强度和抗压强度的变化情况。结果表明,当硅灰和粉煤灰掺量相等时,RPC混凝土拌合物流动性好,抗压强度和抗折强度最高,分别达到124.2MPa和19.2MPa。钢纤维掺量的增加可有效提高RPC的抗折强度和抗压强度,但RPC混凝土抗压强度提高的幅度小于抗折强度。钢纤维体积掺量在1.0%-2.0%之间较合适。通过三种不同的养护制度发现,采用标准养护方式时,抗压强度值最小,采用高温养护方式时,抗压强度值最大,热水养护的抗压强度值介于二者之间。     

掺引气剂活性粉末混凝土高温后强度退化及质量损失研究

对不同钢纤维体积掺量的掺入引气剂的活性粉末混凝土(简称RPC)试件及未掺引气剂的RPC试件进行了高温后力学性能测试和质量测量,考察了RPC在掺入引气剂或未掺引气剂时,受火温度对不同钢纤维体积掺量的RPC试件的抗压强度、抗折强度、折压比及质量损失的影响。试验结果表明,未掺引气剂的RPC在超过200℃时爆裂,且在200℃之前强度变化趋势与掺引气剂RPC的强度变化趋势一致。随着试件所受高温温度的升高,试件强度整体呈现阶梯下降趋势;400℃以前,钢纤维体积掺量对RPC强度影响甚微,400℃以后,钢纤维体积掺量越高,残余强度百分比越大。不同钢纤维体积掺量RPC试件的质量损失率趋势一致,纤维掺量对RPC质量损失率影响不大。     

钢纤维粉煤灰混凝土力学性能试验与分析(Ⅱ)

在钢纤维粉煤灰混凝土受压性能、受拉性能的研究基础上,进一步研究了钢纤维粉煤灰混凝土的抗折强度、轴心抗压强度、弹性模量以及钢纤维掺量和粉煤灰掺量与其力学性能的关系.研究结果表明:钢纤维粉煤灰混凝土强度随钢纤维体积率的增加,其抗折强度受影响较大,弹性模量和轴心抗压强度受影响也较明显.     

钢纤维掺量对RPC抗压强度影响的试验研究

设计了6组钢纤维掺量的RPC试件,进行抗压强度试验,建立了钢纤维掺量与RPC抗压强度之间的定量关系式,研究结果表明：在水胶比较低时,钢纤维对RPC抗压强度的增强效果随钢纤维掺量的增大而增大;在水胶比较高时,钢纤维的掺量变化对RPC抗压强度几乎无增强作用,另外,对最佳配合比进行了调整。     

活性粉末混凝土的组成及养护条件对其力学性能的影响

研究了微碳铬铁粉渣掺量、砂用量及粒径、钢纤维掺量及养护条件对活性粉末混凝土(RPC)力学性能的影响。结果表明:随着微碳铬铁粉渣掺量的增加,RPC的强度降低,但其掺量占水泥质量的120%时,RPC的抗压强度仍在60 MPa以上;随着砂最大粒径的减小,RPC的强度降低;随着砂用量和钢纤维掺量的增加,RPC的抗压强度均基本呈先提高后降低的趋势,最佳砂灰比为2.0,最佳钢纤维体积掺量为2%;不同养护方式下养护的RPC强度以90℃水养最高,标准养护次之,室内自然养护最低。     

钢纤维混凝土基本力学性能试验研究

为使钢纤维混凝土在工程结构中得到有效的应用,对不同体积掺量的钢纤维混凝土的立方体抗压强度、劈裂强度、轴心受压应力-应变关系曲线及弹性模量等进行了试验研究,分析了钢纤维掺量对钢纤维混凝土立方体抗压强度、劈裂抗拉强度及弹性模量的影响。研究结果表明:当钢纤维体积掺量为1.5%时,28 d混凝土立方体抗压强度增加23.8%,劈裂抗拉强度提高78.7%;对混凝土轴心受压强度和弹性模量有一定程度的增加,但增幅较小;不同掺量的钢纤维混凝土试件泊松比在0.17～0.20之间变化。     

钢纤维活性粉末混凝土力学特性

对钢纤维掺量(体积分数,下同)为0%,1%,2%和4%的4种活性粉末混凝土(RPC),在较长龄期(3a)时进行单轴压缩试验,得到其轴向、径向应力-应变全曲线及轴应力-体应变曲线,并对以上曲线进行分析.结果表明:钢纤维活性粉末混凝土(SFRPC)峰值强度随钢纤维掺量的增加几乎呈线性增加,当钢纤维掺量为4%时,其圆柱体试件(Ф50×100mm)峰值强度可达218MPa;轴向峰值应变及平均泊松比随钢纤维掺量的增加而增加;钢纤维掺量为0%的素RPC弹性模量最大,钢纤维掺量为1%,2%和4%的SFRPC弹性模量相当;素RPC表现为劈裂破坏,钢纤维掺量为1%的SFRPC表现为单剪切破坏,而钢纤维掺量为4%的SFRPC表现为X形剪切破坏.     

钢纤维与聚丙烯纤维混杂活性粉末混凝土的力学性能

为了改善活性粉末混凝土的力学性能,采用在活性粉末混凝土中混合掺加高模量的钢纤维和低模量的聚丙烯纤维的方法。通过两种纤维掺量的改变,研究二者混杂对活性粉末混凝土抗压强度、抗折强度力学性能的影响。从试验结果可以看出:两种纤维混杂使得活性粉末混凝土的力学性能得到一定程度的改善和提高。     

Mechanical properties of steel,glass, and hybrid fiber reinforced reactive powder concrete

This study examines the properties of fiber-reinforced reactive powder concrete (FR-RPC). Steel fibers, glass fibers, and steel-glass hybrid fibers were used to prepare the FR-RPC. The non-fibrous reactive powder concrete (NF-RPC) was prepared as a reference mix. The proportion of fibers by volume for all FR-RPC mixes was 1.5%. Steel fibers of 13 mm length and 0.2 mm diameter were used to prepare the steel fiber-reinforced RPC (SFR-RPC). Glass fibers of 13 mm length and 1.3 mm diameter were used to prepare the glass fiber-reinforced RPC (GFR-RPC). The hybrid fiber-reinforced RPC (HFR-RPC) was prepared by mixing 0.9% steel fibers and 0.6% glass fibers. Compressive strength, axial load-axial deformation behavior, modulus of elasticity, indirect tensile strength, and shear strength of the RPC mixes were investigated. The results showed that SFR-RPC achieved higher compressive strength, indirect tensile strength and shear strength than NF-RPC, GFR-RPC, and HFR-RPC. Although the compressive strengths of GFR-RPC and HFR-RPC were slightly lower than the compressive strength of NF-RPC, the shear strengths of GFR-RPC and HFR-RPC were higher than that of NF-RPC.     

钢纤维高强轻骨料混凝土力学性能的试验研究

轻骨料混凝土强度的提高导致了其脆性性能的增加,掺入钢纤维能对轻骨料混凝土起到增强、增韧效果。通过试验系统研究了LC50高强轻骨料混凝土在钢纤维体积率为0、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%时的基本力学性能,包括立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折初裂强度、抗折强度、静力受压弹性模量、泊松比和弯曲韧性等,并与国内外一些相关试验的结果进行了比较。试验结果表明:掺入钢纤维提高了轻骨料混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度和静力受压弹性模量,显著提高了轻骨料混凝土的劈裂抗拉强度、抗折强度和弯曲韧性。掺入钢纤维与否,以及采用轻骨料还是普通碎石骨料对混凝土的泊松比无明显影响。     

海水海砂钢纤维混凝土的基本力学性能

制备了强度等级为C30、C50和C70的海水海砂钢纤维混凝土试件,通过180个标准立方体和72个棱柱体试件,完成了工作性、立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度以及弹性模量试验,得到了基于两种规范模式下海水海砂钢纤维混凝土的弹性模量与立方体抗压强度的关系公式。结果表明,海水海砂能够配置成工作性良好的高强混凝土,钢纤维有利于提升混凝土拌合物的流动性。对于混凝土抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量四个指标,海水海砂混凝土均略低于普通混凝土,且随着混凝土强度等级的提高,差距逐渐减小,此外,随着钢纤维体积掺量的增加,上述指标值均逐渐增大。海水海砂混凝土的弹性模量与抗压强度关系模型与试验数据吻合较好,且具有一定安全储备,可供沿海、海岛土木加固工程借鉴。     

玻璃纤维与聚丙烯纤维混杂掺入活性粉末混凝土的力学性能

为了改善活性粉末混凝土的力学性能,采用了在活性粉末混凝土中混合掺加两种纤维的方法,即中等模量的耐碱玻璃纤维和低模量的聚丙烯纤维。本文通过两种纤维掺量的改变,研究二者混杂对活性粉末混凝土抗压强度、抗折强度力学性能的影响。从试验结果可以看出:两种纤维混杂后活性粉末混凝土的力学性能能够得到一定程度的改善。     

纤维增强轻骨料混凝土力学性能试验研究

选用钢纤维、聚丙烯纤维及二元混杂纤维轻骨料混凝土,系统研究了其抗压强度、弹性模量、轴心抗压强度及抗折强度等力学性能,试验结果体现了不同纤维种类、不同纤维掺量及纤维混杂比例对轻骨料混凝土力学性能的影响;当钢纤维以体积率1.0%与聚丙烯纤维0.6kg/m3混杂时,纤维轻骨料混凝土的各项力学性能达到优化.     

基于2D随机骨料模型的C80混凝土参数分析

利用DIGIMAT和ABAQUS联合建立细观混凝土2D随机骨料模型,模拟了粗骨料的分布、形状、含量以及界面过渡区性能、孔隙率对C80高强度混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度、弹性模量和劈裂抗拉强度的影响,并将模拟结果与各参数对低强度混凝土的影响进行比较。结果表明:粗骨料的分布模式对混凝土的基本力学性能几乎没有影响,不同分布形式下混凝土立方体抗压强度最大相对误差为4.18%; 不同形状的粗骨料对混凝土力学性能有着不同的影响,圆形和椭圆形状粗骨料的模拟结果与试验值更为接近; 不同骨料含量下混凝土立方体抗压强度呈现出先减小后增大的趋势,轴心抗压强度则是先减小后增加再减小,劈裂抗拉强度在粗骨料含量为33%时达到最大值4.61 MPa,之后便逐渐降低; 随着孔隙率的增加,混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度和弹性模量均逐渐减小,劈裂抗拉强度在孔隙率为1.5%时降低较多,孔隙率为2%时有所上升。     

活性粉末混凝土力学性能试验

为了研究活性粉末混凝土(RPC)的基本力学性能,在查阅各国相关文献的基础上,进行了一系列RPC力学性能试验和试验数据分析,得到了RPC的抗压强度、劈裂强度、弹性模量、泊松比、钢筋与RPC的黏结强度等数据,比较了钢筋在RPC和普通混凝土(NC)中的黏结性能,分析了RPC的应力-应变关系。结果表明:RPC的棱柱体应力-应变关系曲线接近于直线,为脆性材料;其力学性能总体上优于普通混凝土;泊松比可取为0.2,劈裂强度、弹性模量及轴心抗拉强度等可采用普通混凝土的经验公式进行计算。     

超高性能混凝土结构的设计方法

鉴于中国有关活性粉末混凝土RPC制品方面的国家标准《活性粉末混凝土》（GB/T 31387—2015）已于2015年颁布执行,但目前尚无活性粉末混凝土结构设计规程,结合湖南省工程建设地方标准《活性粉末混凝土结构技术规程》（简称规程）的编制,对超高性能活性粉末混凝土结构的主要设计方法进行了讨论,并介绍了《规程》主要内容及若干设计考虑,通过分别引入钢纤维影响系数β_v,β_p,β_w,β_B,并基于可靠度分析得到了RPC构件抗剪承载力、抗冲切承载力、裂缝宽度、刚度计算公式。研究结果表明:RPC轴心抗压强度及轴心抗拉初裂强度标准值分别为对应立方体抗压强度的0.7倍及0.047倍;轴心抗拉强度与纤维体积掺量、纤维形状参数相关,钢纤维对轴心抗拉强度的影响系数为0.15;RPC100~RPC180弹性模量取值在40.0~48.6 GPa之间;《规程》偏安全地不考虑受拉区活性粉末混凝土抗拉作用对抗弯承载能力的贡献。     

Compressive and cyclic flexural response of double-hooked-end steel fiber reinforced concrete

Recent developments on high-performance double-hooked-end steel fibers have enhanced the wide applications of steel fiber reinforced concrete (SFRC). This study presents the compressive properties and the cyclic flexural performance of the SFRC that were experimentally examined. Three different double-hooked-end steel fibers at 0.25%, 0.5%, 0.75%, and 1% volume fractions were considered. All fiber types had similar length to diameter ratios, while the first two fiber types had similar anchorage mechanisms (4D) and tensile strength and the third type had different anchorage mechanism (5D) and a higher tensile strength. The increased volumetric ratio of the fibers increased the post-peak compressive strain (ductility), the tensile strength, and the cyclic flexural strength and cumulative energy dissipation characteristics of the SFRC. Among the 4D fibers, the mixtures with the larger steel fibers showed higher flexural strength and more energy dissipation compared to the SFRCs with smaller size fibers. For 1% steel fiber dosage, 4D and 5D specimens showed similar cyclic flexural responses. Finally, a 3D finite element model that can predict the monotonic and cyclic flexural responses of the double-hooked-end SFRC was developed. The calibration process considered the results obtained from the inverse analysis to determine the tensile behavior of the SFRC.