钢筋超高韧性水泥基复合材料梁的抗剪性能

随着对超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)各种基本性能的深入研究,UHTCC逐渐被使用和推广。为了探究纤维掺量对钢筋增强超高韧性水泥基复合材料(RUHTCC)梁抗剪性能的影响,文中对3根不同纤维含量的RUHTCC梁进行了集中加载受弯试验,从破坏模式、裂缝扩展形态、荷载-挠度曲线、剪切开裂荷载、极限剪切承载力、最小配箍率几个方面报道了纤维掺量的影响。试验结果表明:所有试验梁均发生典型的剪切破坏,随着纤维参量的增大,RUHTCC梁的剪切开裂荷载、极限抗剪承载力都有所提高。RUHTCC梁面产生的裂缝细密,在正常使用状态下,梁最大斜裂缝宽度小于0.2 mm。更多还原     

基于能量理论的混凝土梁裂缝口张开位移分析

混凝土结构在未使用之前往往已经存在裂缝,在外荷载作用下,混凝土内部微裂缝会不断产生、扩展,成为混凝土破坏的根源,因此有必要计算混凝土已有裂缝口的张开位移。应用基于能量理论的裂缝扩展准则和虚拟裂缝模型,通过编程来模拟混凝土梁混合裂缝的扩展,对于混凝土梁裂缝口张开位移的计算是有效的;切口深度增大时,裂缝口张开位移增大;弹性模量增大时,裂缝口张开位移减小,混凝土的抗裂性能得到加强。     

国产某 ＰＶＡ纤维对混凝土早期开裂和干燥收缩的影响

目前,聚乙烯醇纤维混凝土（ＰｏｌｙｖｉｎｙｌＡｌｃｏｈｏｌＦｉｂｅｒＣｏｎｃｒｅｔｅ）主要使用进口ＰＶＡ纤维,其高昂的成本限制了其工程应用,使用国产ＰＶＡ纤维可以有效降低成本。以纤维掺量（０％、０．９％、１．２％、１．６％）及纤维长度（８ｍｍ、１２ｍｍ）为参数,设计制作了６组ＰＶＡ纤维混凝土平板法早期开裂试件及６组干燥收缩试件,研究了ＰＶＡ纤维对混凝土早期抗裂性能和抗干燥收缩性能的影响。结果表明:ＰＶＡ纤维混凝土早期抗裂性能高于普通混凝土,且在掺加纤维长度为８ｍｍ,掺量为１．６％时,纤维抗裂性能提升最大;抗干燥收缩性能高于普通混凝土,且存在最佳纤维掺量,使抗干燥收缩性能提升最大。     

三点弯曲下钢纤维高强混凝土张开位移

摘 要：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、粗骨料最大粒径、水灰比和钢纤维体积率等因素对钢纤维高强混凝土临界裂缝张开位移（裂缝嘴张开位移和裂缝尖端张开位移）的影响。结果表明，可采用诸因素对嘴尖比（裂缝嘴张开位移与裂缝尖端张开位移的比值）的影响来反映其对临界裂缝张开位移的影响；影响因素不同，嘴尖比随之变化的趋势也不同。根据临界裂缝扩展长度与张开位移之间的几何关系，提出了临界裂缝扩展长度的计算方法；在分析试验结果的基础上，建立了钢纤维高强混凝土临界裂缝尖端张开位移的计算公式。     

超高韧性水泥基复合材料基本力学性能

超高韧性水泥基复合材料(简称UHTCC)是一种中等纤维体积掺量的随机分布的短纤维增强高性能水泥基复合材料。本文通过单轴拉伸试验、四点弯曲试验、单轴抗压试验、三点弯曲缺口梁断裂试验研究了这种新型材料的抗拉、抗弯、抗压和断裂性能。试验结果表明,超高韧性水泥基复合材料在拉伸和弯曲荷载作用下具有假应变硬化和多缝开裂特性,以及高延性、高韧性和高能量吸收能力。极限荷载时的最大裂缝宽度在50μm左右,如此小的裂缝宽度可以有效地阻止侵蚀性物质的侵入,提高钢筋混凝土结构的耐久性。拉伸和弯曲试验测得的超高韧性水泥基复合材料的极限拉伸应变在3%以上,平均裂缝间距1mm左右。超高韧性水泥基复合材料的抗压强度类似于混凝土,抗压弹性模量较低,但受压变形能力比普通混凝土大很多。通过三点弯曲缺口梁试验证明,超高韧性水泥基复合材料的峰值荷载和峰值荷载对应变形都较基体有明显的提高。缺口拉伸试件和缺口梁试件均证明,超高韧性水泥基复合材料可以将单一裂缝细化成多条细裂缝,同时超高韧性水泥基复合材料具有对小缺口不敏感的特性。四种试验的结果证明超高韧性水泥基复合材料在各种破坏荷载作用下均能保持良好的整体性,不发生碎裂破坏。     

水泥净浆和水泥砂浆材料的Ⅰ型断裂韧度测定

本文针对水泥净浆和水泥砂浆两种灌浆材料,采用三点弯曲梁进行了不同强度、不同尺寸以及不同初始缝高比的断裂试验。根据水工混凝土断裂试验规程,利用试验中测得的最大荷载及对应的裂缝口张开位移计算了水泥净浆和水泥砂浆的失稳断裂韧度,并通过电阻应变片法确定的起裂荷载得到了二者起裂韧度的实测值。试验中发现,水泥净浆并不是一经起裂就失稳破坏,而是在失稳破坏前存在着一个比较明显的裂缝稳定扩展过程。结果表明,随试件强度的提高,两种材料的起裂韧度和失稳韧度均增大,而随试件尺寸和初始缝高比的变化,水泥净浆的起裂韧度和失稳断裂韧度     

单轴循环受拉条件下SP-HFRC力学性能试验研究

通过对21个钢－聚丙烯混杂纤维混凝土（ＳＰ－ＨＦＲＣ）试件进行单轴循环受拉试验，研究ＳＰＨＦＲＣ在循环受拉条件下的力学行为变化规律。重点分析混杂纤维体积掺量及长径比对应力－应变全曲线、累积塑性应变、刚度退化、应力退化的影响。结果表明:混杂纤维具有逐级阻裂作用使得ＳＰＨＦＲＣ试件呈现明显延性破坏特征；应力－应变全曲线卸载点应变与塑性应变呈线性关系；ＳＰ－ＨＦＲＣ刚度退化过程随钢纤维体积掺量和长径比增加而减缓，受聚丙烯纤维体积掺量的影响不明显；纤维对应力退化率的影响不明显。在试验结果和相关文献试验数据的基础上，建立了ＳＰ－ＨＦＲＣ单轴循环受拉应力－应变全曲线方程，可用于结构非线性和滞回性能等的分析。     

UHTCC加固混凝土梁断裂行为分析

超高韧性水泥基材料(UHTCC)在结构加固改造中具有巨大潜力,运用断裂力学方法研究了UHTCC加固混凝土梁的开裂行为,其中混凝土以及UHTCC的开裂采用虚拟裂缝模型模拟。通过引入裂缝扩展准则以及裂缝口张开位移的协调条件,建立整体控制方程;通过叠加原理计算得到裂缝尖端净应力强度因子,最后得到荷载-裂缝口张开位移曲线。断裂力学方法计算结果与试验结果吻合良好,为UHTCC加固混凝土梁的设计提供了一种有效的计算手段。     

混凝土劈拉开裂和裂缝自愈合机理

采用混凝土圆盘试件,研究了劈拉加载下混凝土的开裂过程和裂缝形态,分析了试件劈拉应力-裂缝口张开位移曲线的特征,探讨了不同卸载位移下曲线的变化规律;对劈拉开裂后混凝土在不同环境中(海水、淡水和标准养护)的性能恢复规律和自愈合机理开展了试验研究。结果表明:混凝土劈拉开裂导致自身刚度降低,并且裂缝口张开位移越大,刚度降低越明显;自愈合产物与混凝土基体黏结强度较低,再次劈拉加载下试件刚度虽有恢复,但恢复值相对于初始刚度较小;裂缝自愈合是各种物理和化学过程综合作用的结果,愈合机理主要包括水泥的再水化作用、结晶作用、水泥水化产物的分解作用和颗粒杂质等的堵塞作用。     

秸秆纤维增强水泥基复合材料研究进展

秸秆纤维增强水泥基复合材料是一种利用秸秆纤维掺入水泥基材料而制成的复合材料，具有保温抗裂抗冲击等特性的同时也具有绿色环保的经济效益。通过分析与综述国内外秸秆纤维增强水泥基复合材料的制备技术、力学性能、耐久性能和保温性能的研究进展，总结了秸秆纤维增强水泥基复合材料作为一种经济环保新材料的诸多优点，并对未来进一步的研究及推广应用提出相关建议。     

纤维素纤维对砂浆干缩性能的影响

水泥基材料极易干缩开裂,因此一般在水泥基体中掺入纤维来限制其干缩。为研究纤维素纤维对水泥基材料干缩性能的影响,现通过对比不同水胶比及纤维素纤维掺量下水泥砂浆的干缩性能,分析了纤维掺量对水泥砂浆干缩性能的影响规律,探讨了纤维素纤维改善水泥砂浆抗干缩性能的机理,并与聚丙烯纤维进行对比分析,确定干缩变形较小的纤维种类与合理掺量。试验结果表明:纤维砂浆的干缩值随水灰比的增大而增大,纤维砂浆的干缩随龄期的变化呈指数关系;纤维素纤维的掺入显著降低了水泥砂浆早期干缩的变化速率,大大减少了砂浆的硬化后期干缩值,并且砂浆干缩值随着纤维素纤维掺量的增加而降低;纤维素纤维的经济掺量为1.1kg/m3。     

纤维增强地聚合物复合材料研究综述

地聚物（Ｇｅｏｐｏｌｙｍｅｒ）因具有低能耗、低碳排放量等特点是一种新型化学激发胶凝材料，符合绿色可持续发展理念。但当受到弯曲和拉伸应力时，地聚物和水泥一样呈现脆性特征，两者都需要纤维加固来控制裂纹扩展以及增强韧性。纤维可以显著提升地质聚合物各方面的工作性能，通过总结国内外关于纤维增强地聚合物复合材料（ＦＲＧＣ）的论文，对比各种类型的纤维增强材料的优缺点，分析纤维在ＦＲＧＣ的物理性能、能量吸收和耐高温性能等方面的影响。可以明显看出，每种 ＦＲＧＣ都存在各自最佳的纤维掺入量，不同种类的纤维类型对 ＦＲＧＣ力学性能和机械性能增强效果各异，可为进一步研究其性能及应用提供参考。     

不同类型沥青混合料抗裂性能的对比分析

分别使用弹性破坏理论的弯曲应变密度临界值、弹塑性断裂力学理论Ｊ积分的断裂韧性和双 线型黏聚力模型的黏聚力以及裂缝张开位移四个指标,研究三种沥青混合料ＳＭＡ－１３、ＡＣ－１３以及 ＣＡＭ在温度１０℃、５℃、０℃、－５℃、－１０℃下的抗裂性能。研究表明:温度在０℃以下时,采用弯曲应变密 度临界值来评价沥青混合料的抗裂性能是合理的;采用断裂韧性、黏聚力和裂缝张开位移指标评价三种 沥青混合料抗裂性能,测试结果是一致的。     

静水压力下混凝土双K断裂参数试验测定

本文主要研究混凝土在机械荷载和水压力的双重作用下,裂缝的起裂、扩展和失稳断裂情况。试验采用楔入劈拉试件,试验时每间隔一定的机械荷载,施加一个循环的一定数值的水压力,直至试件断裂。试验采用“恒定裂缝张开位移”和“恒定荷载”两种加载方式,恒定裂缝张开位移是对水压力作用下的试件进行的定性对比分析,恒定荷载是对固定水压力作用下的试件,通过表面粘贴应变片的方法监测裂缝的起裂和扩展长度。采用混凝土裂缝扩展的双K断裂准则计算了粘聚韧度、失稳韧度和起裂韧度,并与试验测定结果进行了比较。结果表明,随着水压力的逐渐增大,试件的可承受最大荷载逐渐减小,裂缝的起裂提前。     

试件初始缝长对混凝土双K断裂参数的影响

本文采用尺寸为400mm×400mm×200mm，初始缝高比分别为0.2、0.4、0.5、0.6的楔入劈拉试件，应用线性渐近叠加原理，利用试验中测得的最大荷载Pmax及对应的裂缝口张开位移CMODc计算了混凝土裂缝的亚临界扩展量Δαc，在此基础上利用虚拟裂缝模型并结合线弹性断裂理论，采用不同的闭合力方程计算了混凝土起裂断裂韧度KiniIc、失稳断裂韧度KunIc及临界裂缝尖端张开位移CTODc.结果表明，采用不同闭合力方程所计算的混凝土KiniIc值有所差异，但当试件缝高比大于或等于0.4时KiniIc及CTODc均与试件初始缝高比无关，而KunIc值则与初始缝高比无关，这表明双K断裂参数及CTODc可以作为描述混凝土裂缝起裂、稳定扩展及失稳破坏全过程的材料常数。     

天生桥一级水电站混凝土面板堆石坝施工中的几个问题

在天生桥一级水电站混凝土面板堆石坝的施工中，发生了一、二期面板顶部脱空、上游垫层坡面开裂和面板局部裂缝问题。在分析了产生这些问题的原因之后，进行了相应的处理。对面板脱空问题，用粉煤灰掺适量水泥的浆液进行灌浆处理，对开口宽度为１０￣３０ｍｍ的垫层坡面裂缝，用净浆（普通硅酸盐水中办煤灰）处理，对开口宽度大于３０ｍｍ的裂缝用砂浆灌注，材料为水泥、粉煤灰及细砂，二期面板裂缝部位用ＧＢ胶粘贴，三期面板裂缝部     

基于起裂韧度准则的混凝土裂缝黏聚区特性

基于起裂韧度扩展准则和黏聚裂缝模型研究混凝土断裂全过程中的裂缝尖端黏聚区特性;利用不同尺寸的带裂缝三点弯曲梁试件,计算得到了裂缝尖端黏聚区的长度、黏聚力、裂缝张开位移等,并采用现有试验成果和有限元方法计算成果对本文结果进行了验证。分析结果表明:最大黏聚区长度以及峰值时刻对应的临界黏聚区长度随试件尺寸增大而逐渐增大,最大黏聚区长度受拉伸软化曲线影响;裂缝断裂全过程曲线受软化曲线影响较小;当外荷载达到峰值后裂缝张开位移近似为线性分布,黏聚力分布受拉伸软化曲线影响较大。     

高韧性纤维增强水泥基复合材料的抗拉性能

本文通过对不同水灰比和粉煤灰掺量的6个配比的聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料单轴拉伸试验,研究了各配比试件的应力-应变关系及抗拉特征参数.试件采用150mm×75mm×15mm的长方形试块.至位移控制的拉伸试验机上进行拉伸试验,测定应力-应变完整曲线.试验结果表明,高韧性纤维增强水泥基复合材料在拉伸荷载下应力-应变关系可分为弹性上升阶段、应变硬化阶段和应变软化阶段.在所选取的材料及配比范围内,在单轴拉伸荷载下均能实现应变硬化与多重开裂,极限拉应变的最大值可达1.7%,最小和最大临界裂纹宽度分别为26μm和90μm.     

自密实轻骨料混凝土断裂全过程分析

为研究自密实轻骨料混凝土的断裂特性,引入以起裂断裂韧度为参数的裂缝扩展准则,采用数值方法分析了自密实轻骨料混凝土三点弯曲梁裂缝扩展的全过程,得到了不同缝高比的自密实轻骨料混凝土梁在三点荷载下的荷载-裂缝口张开位移曲线,并根据裂缝扩展准则,计算了自密实轻骨料混凝土的断裂过程区长度和裂缝扩展阻力曲线。结果表明:试验和计算的荷载-裂缝口张开位移曲线吻合良好,验证了裂缝扩展准则的正确性;试验断裂过程区长度随着裂缝增长先增大,达到完整断裂过程区长度后减小;自密实轻骨料混凝土的裂缝阻力随着裂缝长度增加而不断增大,初始缝高比对裂缝扩展阻力曲线数值和形状的影响并不明显。     

基于细观有限元ＰＶＡ-ＥＣＣ材料基本力学性能研究

工程水泥基复合材料被认为是一种由有机纤维和砂浆组成的两相复合材料,利用 Ｐｙｔｈｏｎ编程实现了二维线状纤维在基体中的随机投放与生成算法,结合 ＡＢＡＱＵＳ有限元软件,建立了 ＰＶＡ-ＥＣＣ材料的细观有限元模型,并考虑了纤维与基体之间粘结滑移,模拟了 ＥＣＣ试件在拉、压受力状态下的力学性能,通过与试验结果进行比较验证,分析了 ＰＶＡ-ＥＣＣ材料的性能及内部损伤,从而探明了工程水泥基复合材料在拉、压状态下的受力性能以及破坏的全过程,为纤维混凝土的细观有限元模型研究提供借鉴。