混杂纤维珊瑚骨料混凝土冲击压缩性能的试验与模拟EI北大核心CSCD

为探究冲击荷载下纤维对海水珊瑚骨料混凝土(SCAC)的增强增韧效果,采用φ75 mm分离式Hopkinson压杆测试了单掺聚乙烯醇(PVA)纤维或混杂PVA-钢纤维SCAC在不同应变率下的动态力学响应,利用ANSYS/LS-DYNA模拟其冲击性能及破坏形态特征。结果表明,掺加纤维可改善SCAC的脆化程度和动态力学性能;混杂纤维对SCAC应变率敏感性和动态强度增长因子的提升效果优于单掺PVA纤维;SCAC的破坏程度随PVA纤维掺量增加逐步改善,而混杂纤维SCAC在各应变率下的完整性则更好;模拟所得试块失效单元数在掺入纤维后显著减少,模拟结果反映出各纤维掺量SCAC的动态力学行为与破坏程度。     

纤维轻骨料混凝土冻融损伤模型研究

选用钢纤维、聚丙烯纤维及混杂纤维掺入轻骨料混凝土进行抗冻性试验.对冻融循环试验结果研究,提出基于动弹性模量衰减的纤维轻骨料混凝土冻融损伤模型.比较发现模型采用直线方程与一元二次方程的分段型数学模型拟合精度高.并根据损伤理论分析掺入不同纤维对轻骨料混凝土冻融损伤速度的影响,结果说明掺人混杂纤维优于聚丙烯纤维及钢纤维.     

纳米碳酸钙改性再生混凝土疲劳性能

为研究纳米改性再生混凝土的疲劳性能,对其疲劳寿命进行估计并建立疲劳方程。以不同再生骨料取代率(0%、30%、50%,质量分数)与纳米CaCO₃掺量(0%、1%,质量分数)为主要影响因素,设计了不同应力水平(0.75、0.80、0.85)下的疲劳循环加载试验。结果表明:混凝土的弹性模量随再生粗骨料取代率的增大而减小,掺入纳米CaCO₃可以提高混凝土的弹性模量并优化破坏形态,有效提升整体性;循环荷载下的疲劳寿命随最大应力水平增大而快速缩短,1%的纳米CaCO₃改性可以使疲劳寿命延长60%;以双对数S-N(应力水平-疲劳寿命)曲线建立疲劳寿命方程,并推导出考虑寿命概率的P-S-N曲线,得到的相关系数随再生粗骨料取代率的增加而快速减小,经纳米改性后有所增大;再生混凝土的疲劳应变演化基本符合三阶段应变曲线发展规律,提出新方程描述再生混凝土第二阶段应变曲线,并建立变形量与循环比的关系式。     

低周反复荷载作用下混杂纤维混凝土柱变形性能分析

考虑钢纤维和聚丙烯纤维体积掺量的影响,设计了21根钢筋混凝土柱,通过低周反复荷载试验,研究分析了钢-聚丙烯混杂纤维混凝土柱在低周反复荷载下的荷载-应变关系.研究结果表明:掺入钢纤维对降低混凝土柱中钢筋应变的增长速度有显著作用;聚丙烯纤维及钢纤维混杂掺入后,使得混凝土内部应力得到分散,对混凝土裂缝的发展和应力传递起到了抑制作用,且混杂纤维的阻裂作用较单一钢纤维更显著.最后,利用ANSYS软件模拟相同条件下的低周反复荷载试验,得到钢筋的荷载-应变曲线与试验结果基本吻合.     

混杂粗纤维轻骨料混凝土的力学性能及耐久性的试验研究

为了改善轻骨料混凝土的力学性能和耐久性能,在轻骨料混凝土中混合掺加了两种粗纤维,即高模量的钢纤维和低模量的辅特维.本文通过辅特维掺量的改变,研究混杂纤维对轻骨料混凝土抗压强度、抗折强度及抗渗性能和抗碳化性能的影响.结果表明:两种纤维混杂后的轻骨料混凝土的抗压强度明显降低,抗折强度略有降低.在适当掺量条件下,对抗渗性能及抗碳化性能有一定的加强作用.     

塑钢纤维轻骨料混凝土轴心受压应力-应变全曲线试验研究

通过研究不同水胶比、塑钢纤维掺量和轻骨料种类对塑钢纤维轻骨料混凝土应力-应变全曲线影响,得到了各影响因素对全曲线的影响规律.研究结果表明:随着水胶比的增大,塑钢纤维轻骨料混凝土轴心受压应力-应变曲线的峰值应力有不同程度的降低,但峰值应变稍微增大,韧性和延性有所提高;而塑钢纤维轻骨料混凝土轴心抗压强度随着塑钢纤维掺量的增加先增大后减小,其随着筒压强度的提高峰值应力呈增大趋势.     

全珊瑚混凝土的疲劳特性

全珊瑚混凝土由珊瑚粗骨料、珊瑚砂细骨料、水泥、减水剂和海水拌合而成。为研究加载上限应力水平和频率对全珊瑚混凝土疲劳寿命和疲劳变形的影响,利用MTS电液伺服疲劳试验机对100 mm×100 mm×100 mm立方体试块进行单轴抗压疲劳试验,得到了上限应力-疲劳寿命S-N曲线方程、循环应力-应变曲线及残余应变-循环次数曲线。结果表明:珊瑚混凝土的疲劳极限为0.652,疲劳寿命要高于普通混凝土和轻集料混凝土,且受加载频率影响较普通混凝土更为显著。疲劳极限残余应变随着上限应力和频率的提高而略有增加,稳态变形速率随上限应力的提高或频率的降低逐渐增大。疲劳三阶段变形中,稳态阶段对数应变率与对数疲劳寿命呈现较好的线性相关性。珊瑚混凝土的疲劳破坏模式主要为劈裂破坏,破裂面往往贯穿珊瑚骨料。     

钢管约束超高性能混凝土受压本构模型EI北大核心CSCD

为了研究钢管约束超高性能混凝土(UHPC)本构模型,对42根约束UHPC试件和3根无约束UHPC试件进行了轴心受压试验,考察了UHPC受约束后的破坏形态和应力-应变全曲线,分析了钢纤维掺量与长径比、聚丙烯纤维掺量与长径比以及钢管厚度对应力-应变全曲线的影响规律。结果表明:钢管厚度为主要影响因素,可显著提高UHPC峰值应力与应变;混杂纤维能提高约束UHPC峰值应力与应变,其中,钢纤维掺量的影响较为明显,在聚丙烯纤维掺量适宜时,随钢纤维掺量增加,约束UHPC峰值应力增加,峰值应变先减小后增加。基于实测的约束UHPC应力-应变典型曲线,建立了相应的本构模型。     

塑钢混杂纤维轻骨料混凝土的动力学性能

采用100mm分离式Hopkinson压杆(SHPB)装置对塑钢混杂纤维轻骨料混凝土进行冲击压缩试验,研究了塑钢混杂纤维轻骨料混凝土在不同应变率和加载方式时的动态力学性能和变化规律。结果表明:塑钢混杂纤维轻骨料混凝土同普通混凝土一样,在冲击载荷作用下表现出明显的应变率效应,动强度和峰值应变均随应变率的增加而增加;在多次冲击试验中,试件在有裂纹产生后,仍可以继续承受多次冲击才最终破坏,是良好的抵抗重复打击的防护工程材料。     

基于PCA的PVA/钢HFRCC配合比优化和综合评估

将钢纤维、国产PVA纤维和日本可乐丽PVA纤维按照适宜比例进行配制,可以更好地发挥出混杂纤维增强水泥基材料(HFRCC)的力学性能,有利于控制成本,具有广泛的应用前景。本文通过因素优选法和主成分分析法(PCA)分析钢纤维掺量、国产PVA纤维对日产PVA纤维替代率(体积分数,下同)对HFRCC抗拉强度、抗压强度、抗弯强度的影响。通过对HFRCC主成分分析,建立综合性能评价的数学模型,并对其进行多目标优化。结果表明：运用因素优选法得到HFRCC极限强度对应的配合比,与基体强度指标相比,HFRCC的抗拉强度最大提升幅度为61.04%,抗压强度最大提升幅度为31.30%,抗弯强度的最大提升幅度为78.57%;当钢纤维掺量为0.2%～0.4%、国产PVA纤维对日产PVA纤维体积替代率为50%～100%时,成本最大降幅为88.25%,HFRCC强度指标可达最佳;各因素对HFRCC性能影响的权重占比依次为：国产PVA纤维掺量、日产PVA纤维掺量和抗弯强度共占46.28%,钢纤维掺量、抗压强度和抗弯强度共占25.58%,钢纤维掺量和抗拉强度共占22.25%。结合变量相关性分析,基于HFRCC性能优化时...     

钢管约束超高性能混凝土受压本构模型

为了研究钢管约束超高性能混凝土(UHPC)本构模型,对42根约束UHPC试件和3根无约束UHPC试件进行了轴心受压试验,考察了UHPC受约束后的破坏形态和应力-应变全曲线,分析了钢纤维掺量与长径比、聚丙烯纤维掺量与长径比以及钢管厚度对应力-应变全曲线的影响规律。结果表明:钢管厚度为主要影响因素,可显著提高UHPC峰值应力与应变;混杂纤维能提高约束UHPC峰值应力与应变,其中,钢纤维掺量的影响较为明显,在聚丙烯纤维掺量适宜时,随钢纤维掺量增加,约束UHPC峰值应力增加,峰值应变先减小后增加。基于实测的约束UHPC应力-应变典型曲线,建立了相应的本构模型。     

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%。     

玄武岩-钢纤维页岩陶粒混凝土力学性能实验研究

轻质混凝土因在保温隔热性能、抗震性能和抗渗性能方面的良好表现，在建筑施工中得到了广泛的应用。基于此，制备了页岩陶粒轻质混凝土试样，并添加了玄武岩纤维和钢纤维改善其力学性能，利用室内试验方法测试了16组不同纤维掺量混凝土的表观密度、单轴抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度，分析了页岩陶粒混凝土力学性能随纤维掺量的变化规律，给出了页岩陶粒混凝土力学性能最佳的混杂纤维掺量。研究结果表明：页岩陶粒混凝土的干表观密度随玄武岩纤维和钢纤维掺量的增大而增大，且玄武岩纤维小于钢纤维；当玄武岩和钢纤维总体积掺量在1.6%附近时，混杂纤维页岩陶粒混凝土显示出了比素混凝土更为良好的抗压强度、抗拉强度和抗折强度；由于相同条件下钢纤维对页岩陶粒混凝土力学性能的改善效果要略优于玄武岩纤维，因此在保持混杂纤维总体积掺量不变的前提下，建议钢纤维的体积掺量应略大于玄武岩纤维。     

钢-剑麻混杂纤维再生混凝土断裂性能研究

为改善再生混凝土(RAC)的断裂性能，通过三点弯曲断裂试验，研究了钢纤维、剑麻纤维及钢-剑麻混杂纤维对RAC试件断裂性能的影响。同时，采用数字图像相关(DIC)技术测得RAC试件的裂缝扩展全过程。结果表明：未掺纤维的RAC试件断裂性能较差，而掺入纤维后的RAC试件断裂性能明显提升；单掺钢纤维时，试件的起裂韧度与纤维掺量无关；单掺剑麻纤维时，最佳体积掺量为0.15%,其试件的起裂荷载较未掺纤维RAC试件提高了67%。单掺纤维和混掺纤维均可提高失稳韧度和断裂能，但混掺纤维效果更佳。当体积掺量为1.0%的钢纤维和体积掺量为0.30%的剑麻纤维混杂时，其起裂韧度、失稳韧度和断裂能较未掺纤维的RAC试件分别提高了83.92%、575.86%和1 244.05%。     

混杂纤维增韧水泥基复合材料的静动态弯拉性能

为了掌握钢纤维-聚乙烯纤维(PE纤维)混杂对水泥基材料静动态弯拉性能的影响规律,通过三点弯拉试验和落锤冲击试验方法,研究了钢-PE纤维混杂(掺量保持体积分数2.0%不变)增韧水泥基复合材料(HFTCC)的静动态弯拉性能,分析了钢纤维与PE纤维的混杂效应以及相应的增韧机理。结果表明：HFTCC静态弯拉性能与钢-PE纤维中PE纤维掺量正相关,而动态弯拉性能与钢纤维掺量表现出较强的正相关。1.5%(体积分数) PE纤维与0.5%钢纤维混杂表现出最佳的静态弯拉峰值应力;1.5%钢纤维0.5%PE纤维表现出最佳的动态弯拉能量吸收。在静态弯拉下,钢-PE混杂纤维相较于2.0%钢纤维对HFTCC峰值强度及能量吸收提升幅度分别为26.5%～31.7%与14.8%～56.8%;HFTCC的动态强度增长因子(DIF)与能量吸收表现出明显的应变率效应。钢纤维和PE纤维适当混杂可对HFTCC发挥较好的协同增强增韧效应,从而有效提升HFTCC的静动态弯拉性能。     

碳纤维再生混凝土循环受压性能及本构关系研究

为了研究循环荷载下碳纤维再生混凝土(CFRAC)的受压性能,以再生粗骨料取代率、碳纤维体积掺量和加载速率作为变化参数,设计并制作了40个圆柱体试件进行循环受压加载试验。试验观察了试件的破坏形态,获取了应力-应变曲线,分析了不同变化参数对峰值应力、峰值应变、塑性应变、刚度退化和应力退化等性能的影响规律。结果表明：碳纤维再生混凝土试件在循环荷载作用下主要发生脆性破坏;碳纤维改善了再生混凝土的循环受压性能,与未掺碳纤维混凝土相比,当碳纤维体积掺量为0.3%时,峰值应力和峰值应变分别提高了11.33%和12.22%;刚度退化与应力退化程度得到降低;当再生粗骨料取代率为100%时,峰值应力和峰值应变分别提高了10.16%和14.29%;最后,提出了碳纤维再生混凝土在循环受压下应力-应变本构方程。     

纤维自密实混凝土早期收缩及阻裂特性研究

采用非接触收缩变形试验、平板抗裂试验以及三点弯曲梁声发射检测,研究了掺PVA纤维、钢纤维以及两者混杂自密实混凝土(SCC)的早期塑性收缩、约束收缩以及荷载作用下的阻裂特性.结果表明,所掺的PVA纤维对改善SCC早期自由收缩作用有限,但能够抑制约束条件下基体的开裂;体积掺量分别为0.07％和1.0％的PVA纤维与钢纤维混杂后,对降低SCC早期收缩开裂效果显著,所配制的SCC抗裂性达到Ⅰ级标准;PVA纤维可闭合加载初期SCC基体中的微裂缝,钢纤维则能有效阻止加载中期裂缝的衍生和扩展,由于两种纤维的协同阻裂作用,能够有效改善SCC的断裂韧性.     

聚丙烯纤维对轻骨料混凝土力学性能的影响

采用天然浮石作为粗骨料,同时掺入聚丙烯纤维及聚丙烯纤维和钢纤维混合配制混凝土,对纤维轻骨料混凝土的表观密度、抗压强度、弹性模量、抗折强度以及弯曲韧性进行研究,试验结果表明,掺入聚丙烯纤维,抗压强度有所下降,但不增加轻骨料混凝土的表观密度;聚丙烯纤维和钢纤维混掺可以在不增加表观密度,保证强度的基础上,有效地改善轻骨料混凝土的韧性.     

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。     

桥梁工程用混杂纤维混凝土力学性能研究

为了改善桥梁工程施工用混凝土的力学性能,并降低混凝土的综合使用成本,提出了以聚乙烯醇纤维和钢纤维作为混杂纤维掺入混凝土的思路,并考察了单一纤维和混杂纤维对混凝土抗压强度、抗折强度和抗拉强度的影响。试验结果表明,单一聚乙烯醇纤维或者钢纤维的掺入均能有效提高混凝土试件的力学性能,并且随着纤维掺量的不断增大,抗压强度和抗折强度均先升高后降低,存在一个最佳的纤维掺量使抗压强度和抗折强度达到最大,而抗拉强度则逐渐升高。当钢纤维的质量分数为1.0%时,改变聚乙烯醇纤维的掺量,混凝土试件的力学性能会发生变化,当聚乙烯醇纤维的质量分数同样达到1.0%时,混杂纤维对混凝土抗压强度、抗折强度和抗拉强度的提升效果较好。研究结果表明,混杂纤维的掺入能够有效改善桥梁工程用混凝土的力学性能,建议在施工过程中不断优化混杂纤维的掺量。