混杂钢纤维对钢纤维–超高性能混凝土界面黏结性能的影响

通过单根钢纤维拉拔试验,研究了2种钢纤维(平直型和端钩型钢纤维)在混杂钢纤维超高性能混凝土(UHPC)中的黏结性能。基于实测钢纤维拉拔荷载–位移曲线,分析了钢纤维混杂配比、钢纤维体积掺量对钢纤维–UHPC基体界面黏结性能的影响,以及钢纤维–UHPC基体界面黏结性能与UHPC抗压强度的关系,阐明了钢纤维在混杂钢纤维UHPC中的拔出过程,并建立了平直型和端钩型钢纤维拔出过程的黏结–滑移模型。指出UHPC基体内平直型和端钩型钢纤维体积掺量均为1%(体积分数)时,钢纤维混杂对钢纤维–UHPC基体界面黏结性能的增强效果最佳。     

超高性能混凝土抗折强度尺寸效应EI北大核心CSCD

通过3个强度等级、2种钢纤维类型和4组钢纤维掺量超高性能混凝土(UHPC)小梁试件的抗折试验,研究了强度等级、钢纤维类型和体积掺量对超高性能混凝土抗折强度及尺寸效应的影响。结果表明:随UHPC强度等级的增加,小梁试件抗折强度尺寸效应趋于明显,R160级试件抗折强度尺寸效应约为R120试件的1.26倍。钢纤维掺量对UHPC抗折强度尺寸效应有较大影响,钢纤维掺量越大,尺寸效应越明显,掺入3%(体积分数)平直型钢纤维和端勾型钢纤维的R120级UHPC小梁试件抗折强度尺寸效应比未掺加钢纤维的试件提高了71%和78%。建议了UHPC抗折强度尺寸换算系数,提出了UHPC抗折强度尺寸效应律计算公式。     

超高性能混凝土立方体抗压强度尺寸效应

通过5种几何尺寸、3个强度等级和4种钢纤维掺量的超高性能混凝土(UHPC)立方体试件的抗压试验,研究了强度等级和钢纤维体积掺量等对UHPC立方体抗压强度及尺寸效应的影响,结果表明:UHPC立方体试件抗压强度的尺寸效应随强度等级的增加而趋于明显,R160级UHPC基体抗压强度尺寸效应度约为R120级UHPC基体的1.72...     

基于正交试验的聚丙烯泡沫混凝土基本力学性能研究

通过正交试验，研究了聚丙烯泡沫混凝土(PPFC)的基本力学性能及应力-应变本构关系。研究表明：在试验变量范围内，增加聚丙烯纤维(PP)体积掺量(0.5%、1.0%和1.5%),PPFC试件立方体抗压、轴心抗压和劈裂抗拉强度均依次降低；增大PP长度(3、6和9 mm),PPFC试件立方体抗压、轴心抗压和劈裂抗拉强度均先增大后减小；PPFC试件立方体抗压强度随粉煤灰(FA)质量掺量(40%、45%和50%)增加先增大后减小，轴心抗压强度和劈裂抗拉强度随FA掺量增加均依次减小。基于直观分析法，可得正交试验最优配合比组合为A₁B₂C₂,即PP体积掺量为0.5%,PP长度为6 mm, FA质量掺量为45%。PPFC受压试件破坏形态均为压剪破坏，破坏裂缝主要为斜裂缝，并伴有竖向裂缝，破坏面一般为斜面破坏；劈裂受拉试件破坏形态均为劈裂破坏，破坏裂缝均为沿荷载施加方向的竖向裂缝。基于单因素变量法可得，增加PP体积掺量(0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%和0.6%),PPFC试件立方体抗压、轴心抗压和劈裂抗拉强度均先增...     

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%。     

基于紧密堆积理论优化超高性能混凝土钢纤维参数

基于改良的Andreasen & Andersen 颗粒堆积模型优化设计了超高性能混凝土(UHPC)的基础配合比,研究了钢纤维的形状、含量及混杂钢纤维对UHPC湿堆积密实度的影响。然后采用D-最优设计(DOD)方法,预测和评估混杂钢纤维对UHPC湿堆积密实度的影响,并基于DOD模型优化设计了UHPC的最佳钢纤维掺量。结果表明,长直纤维、短直纤维、端钩纤维的掺入会对UHPC堆积体系、密实度带来不同程度的影响,其中端钩纤维对UHPC密实度的降低程度最大。此外,钢纤维掺量与UHPC堆积体系也有一定关系,当纤维掺量超过2.0%(体积分数,下同)时,UHPC的密实度急剧下降,造成UHPC堆积体系的显著破坏;基于建立的DOD优化模型分析得出,0.9%的长直纤维与1.1%端钩纤维为最佳纤维混杂方式,可使得钢纤维对UHPC堆积体系的扰乱作用最小化。     

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。     

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。     

超高性能混凝土湿接缝界面粘结性能EI北大核心CSCD

研究了超高性能混凝土(UHPC)湿接缝界面破坏特性、拉伸强度以及拉伸强度比(接缝试件界面拉伸强度相对于整体试件的比值)等。结果表明:所有UHPC湿接缝试件的破坏模式均为脆性破坏;相比于未掺纤维湿接缝试件(界面拉伸强度2.24 MPa),掺纤维UHPC湿接缝试件具有更好的界面粘结性能(界面拉伸强度可达6.64 MPa,拉伸强度比可达68.6%);当纤维体积掺量不大于2.5%时,湿接缝试件的界面拉伸强度、拉伸强度比以及界面断裂韧性均随纤维体积掺量的增大而增大,最佳纤维体积掺量为2.5%;长纤维对UHPC湿接缝界面拉伸强度、拉伸强度比以及界面断裂韧性的提升效果优于短纤维,异形纤维优于平直形纤维;配筋UHPC湿接缝试件延性特征显著优于未配筋试件,增加钢筋锚固长度、界面配筋率是提高UHPC湿接缝延性特征和界面拉伸强度的较有效方法;当钢筋锚固长度达到6倍钢筋直径时,湿接缝处界面拉伸强度大于整体浇筑UHPC拉伸强度。此外,构建了不同纤维参数下UHPC湿接缝界面拉伸应力-相对位移简化模型。     

玄武岩纤维纳米SiO_2增强混凝土力学性能试验研究

以玄武岩纤维体积掺量和纳米SiO_2取代率为考虑因素,通过立方体抗压强度、劈裂抗拉强度以及抗折强度试验,研究了玄武岩纤维与纳米SiO_2增强混凝土的力学性能。研究发现:玄武岩纤维的掺入改变了纳米SiO_2混凝土的破坏形式;复合掺入玄武岩纤维与纳米SiO_2时,混凝土基体的立方体抗压强度、劈拉强度与抗折强度均有一定的提高。纤维体积掺量为0.10%的玄武岩纤维与取代率为1.0%的纳米SiO_2共同掺入时,玄武岩纤维纳米SiO_2混凝土的立方体抗压强度与抗折强度增强效果最优;当玄武岩纤维体积掺量为0.15%、纳米SiO_2取代率为1.5%时,玄武岩纤维纳米SiO_2混凝土的劈拉强度增强效果最优,较素混凝土提高了22.97%,基于试验数据建立了玄武岩纤维掺量纳米SiO_2增强混凝土的立方体抗压强度预测模型。     

钢纤维及硅灰对UHPC性能影响试验研究

以超高性能混凝土(UHPC)为研究对象,探索钢纤维形状及硅灰掺量对其性能的影响规律。试验结果表明,直线形钢纤维UHPC比端钩形钢纤维UHPC流动性能更优异,同时随着硅灰掺量的增加,UHPC流动性能逐渐变好而后再变差,1d及28d抗折强度均呈现先增加后减小的趋势,1d及28d抗压强度均慢慢增加,但当硅灰掺量超过一定额度值时,对抗压强度的影响很小。     

泡沫铝-钢纤维混凝土静态压缩性能试验研究

为研究静态荷载作用下的泡沫铝-钢纤维混凝土复合结构抗压性能,利用万能试验机分别对泡沫铝孔径为3~6 mm、6~9 mm、9~12 mm,钢纤维掺量(体积分数)为0%、0.5%、1.0%、1.5%的泡沫铝-钢纤维混凝土复合层试件进行压缩性能试验和拌合物性能分析,根据试验数据分析泡沫铝的孔径效应对泡沫铝-钢纤维混凝土复合结构压缩性能的影响规律。结果表明:钢纤维混凝土立方体抗压强度随着钢纤维掺量的增加逐渐增大,当钢纤维掺量为1.5%时,与素混凝土相比,其立方体抗压强度约提高22.6%;泡沫铝-钢纤维混凝土复合结构抗压强度相比较钢纤维混凝土提高约5.3%~8.2%,并且泡沫铝-钢纤维混凝土复合结构的静态压缩应力-应变曲线上会出现一段平台区,且平台区会随着泡沫铝孔径的增加而逐渐变长。     

混合纤维增强树脂矿物复合材料研究

为了研究作为精密机床床身基础构件的混合纤维增强树脂矿物复合材料的性能,以钢纤维质量分数、丝瓜络纤维质量分数、钢纤维长径比为考察因素,采用正交试验设计方法开展16组钢–丝瓜络纤维混合增强树脂矿物复合材料试件压缩强度与阻尼比测试试验。结果表明,钢纤维质量分数对材料压缩强度的影响最大,丝瓜络纤维质量分数对材料阻尼比的影响最大。随着丝瓜络纤维的添加,试件压缩强度与阻尼比均出现先增大后减小的趋势,当丝瓜络纤维质量分数达到0.1%时,试件的压缩强度为98.095 0 MPa,阻尼比为0.172 7。钢纤维添加量与试件压缩强度呈线性递增趋势,且当钢纤维质量分数达到0.4%时,试件阻尼比达到最大值,为0.170 7,当钢纤维质量分数为0.8%时,试件的整体性能最优。当钢纤维长径比为60时,试件的压缩强度为100.063 0 MPa,阻尼比为0.170 9。混合纤维增强树脂矿物复合材料的最佳组分为:丝瓜络纤维质量分数0.1%,钢纤维质量分数0.8%,钢纤维长径比60。     

增强纤维对超高性能混凝土改性效果及优化研究

为探索增强纤维对混凝土性能影响的规律,选用聚乙烯醇(PVA)纤维、超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维、玄武岩纤维和玻璃纤维增强混凝土制备超高性能混凝土(UHPC)。通过性能测试,选出UHPC改性最佳纤维——PVA纤维和UHMWPE纤维。采用Design-Expert专业实验数据分析软件,对PVA和UHMWPE混杂纤维设计进行理论模拟,针对目标纤维进行掺量优化设计,得出当12 mm长度的PVA纤维的体积分数为0.3%、6 mm长度的UHMWPE纤维的体积分数为0.9%时,目标UHPC的抗折强度、抗压强度与流动度达到最优化设计目标。     

桥梁伸缩缝超高性能混凝土关键性能的研究与应用

基于不同纤维混杂效应设计原理,利用PVA纤维或聚丙烯纤维与钢纤维二元混杂优化,制备了一种常温养护桥梁伸缩缝超高性能混凝土(UHPC),并探讨了其在实际工程中的应用.研究结果表明,采用这种方法所制备的混杂纤维增强UHPC不仅具有较高的强度且抗裂性好.当用掺量为20 kg/m的聚丙烯纤维与钢纤维混杂时,UHPC常温养护2 d时的抗折强度和抗压强度可分别达到13.6 MPa和40.9 MPa,28 d时可分别达到51.3 MPa和138.5 MPa,且无明显的收缩开裂现象.工程实践表明,利用该混杂纤维增强UHPC对桥梁伸缩缝混凝土的病害进行整治时,不仅可以达到技术性能使用要求,而且可实现快速恢复交通,具有广阔的推广应用前景.     

活性粉末混凝土高温后强度退化规律试验研究

为研究活性粉末混凝土(RPC)高温后强度退化规律,对高温后RPC试件的质量损失、抗压性能和劈裂抗拉性能进行测试,并分析温度和纤维掺量对RPC强度的影响。结果表明:随着温度的升高,RPC试件的表观颜色由深逐渐变浅,质量损失率逐渐增大;而强度损失率均随着温度升高呈先减小后增大的趋势,但临界温度不同,立方体抗压强度和劈裂抗拉强度的临界温度为300 ℃,而轴心抗压强度的临界温度为200 ℃,此外,300 ℃后轴心抗压强度损失率高于立方体抗压强度,800 ℃后强度损失率均超80%,宏观强度退化的根本原因是基体微观形貌的劣化;掺有聚丙烯(PP)纤维的RPC试件高温后强度损失率相对较小,且当钢纤维掺量为2%(体积分数)时,PP纤维的最佳掺量为0.15%(体积分数)。通过回归分析,建立了RPC强度损失率与温度和PP纤维掺量间的计算公式。     

沸石粉取代部分硅灰的超高性能混凝土力学性能研究

相比于硅灰,沸石粉是一种可就地取材、价格低廉的矿物掺合料。采用沸石粉取代硅灰制备超高性能混凝土(UHPC),研究了沸石粉掺量、水胶比和钢纤维体积掺量对沸石粉UHPC力学性能的影响。结果表明:沸石粉取代部分硅灰降低了UHPC的3 d强度,而随着龄期的增加,15%(质量分数)取代率的沸石粉增加了其强度,30%(质量分数)沸石粉取代率影响不大;沸石粉有助于改善UHPC后期韧性;水胶比的增加降低了沸石粉UHPC强度,但水胶比为0.16和0.14的试件强度相差不大;适量钢纤维有助于提高沸石粉UHPC强度,其最佳体积掺量范围为2.5%~3.0%。     

BFRP筋轴心受压力学性能试验研究

为详细考察玄武岩纤维增强复合筋(BFRP)的轴心受压力学性能,设计制作了36个受压试件,测试BFRP筋的受压破坏模式、抗压强度、压缩弹性模量、压缩变形率,研究直径、长细比、破坏模式对BFRP筋受压力学性能的影响.试验结果表明,BFRP筋的受压破坏模式分为剪切、胀裂、失稳三种,以剪切破坏为主;受压应力—应变关系为线弹性,...     

钢渣微粉生态型超高性能混凝土力学性能影响因素分析

为促进钢铁企业废渣的无害化处理与资源化利用,将钢渣制成微粉替代石英粉制备生态型超高性能混凝土(UHPC)是其再利用的有效途径之一。针对配制钢渣微粉UHPC的原材料因素影响问题,采用正交试验法对不同配合比下钢渣微粉UHPC的抗压、抗折、劈裂抗拉等强度指标及弹性模量进行测试,以分析硅灰、钢渣微粉、河砂和钢纤维四种原材料掺量对其各项性能指标的影响效果。结果表明：钢纤维体积掺量对钢渣微粉UHPC的各项力学性能影响最为显著,河砂、钢渣微粉掺量影响程度较大,硅灰掺量影响程度较小;立方体抗压强度、抗折强度、静力受压弹性模量指标下的显著性影响顺序为钢纤维>河砂>钢渣微粉>硅灰,轴心抗压强度、劈裂抗拉强度指标下的显著性影响顺序为钢纤维>钢渣微粉>河砂>硅灰;经正交试验得出最佳配合比方案,按该方案制备的钢渣微粉UHPC具有良好的工作性能与力学性能。