纤维再生混凝土材料力学性能试验研究

首先通过控制再生混凝土材料中纤维的种类,分析了纤维种类对再生混凝土材料力学性能的影响,然后采用正交试验的方法设计,分析了聚丙烯纤维直径、纤维长度和质量比对添加聚丙烯纤维再生混凝土材料性能的影响。研究结果表明：植物纤维和直聚丙烯纤维均可以抑制再生混凝土的破坏,曲聚丙烯纤维不能抑制再生混凝土的破坏;且植物纤维和直聚丙烯纤维可以增强再生混凝土的峰值强度和变形模量,随着养护时间的增加,植物纤维的增强效果减弱;同时聚丙烯纤维质量比对抗压强度和抗拉强度均有显著影响,聚丙烯纤维长度对抗拉强度影响显著,说明纤维质量比和长度是影响再生混凝土材料强度的重要因素。     

聚丙烯纤维高强混凝土的配制及基本力学性能试验研究

本文选用合适的地方材料,采用正交试验设计法得出C60高强混凝土的最优配合比.在高强混凝土中掺加不同掺量的聚丙烯纤维,进行混凝土立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度试验.试验发现:聚丙烯纤维对混凝土抗压强度几乎没有影响,劈裂抗拉强度和抗折强度则有显著的提高.     

微矿粉掺量对树脂混凝土力学性能的影响试验

树脂混凝土具有强度高、耐久性和耐腐蚀性好的优势，在水工建设领域具有良好的应用前景。此次研究通过室内试验的方式，探讨了微硅粉对树脂混凝土性能的影响。结果显示：在树脂混凝土中掺入一定量的微硅粉，可以提升其抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度，总体工程效果与添加水泥和粉煤灰材料接近，具有一定工程应用和推广价值。     

棕榈纤维加筋黏土的强度试验与本构模型

棕榈树在我国南方广泛种植,剥皮所得棕榈纤维具有一定的抗拉强度和较好的耐久性,近年来利用棕榈纤维加筋黏土在岩土工程中逐渐得到应用。为了研究棕榈纤维加筋黏土单轴应力状态下的力学性能、破坏形式及本构关系,选取长度分别为6、12、18 mm的棕榈纤维,按照纤维含量分别为0.2%、0.4%、0.6%、0.8%掺入黏土中,开展棕榈纤维加筋黏土的无侧限抗压强度试验。结果表明：黏土中掺加棕榈纤维后强度增加明显,在12 mm的筋材长度和0.8%的纤维含量组合下加筋效果最优,与素土相比,加筋后强度提高27%;加筋后的黏土破坏韧性好,残余强度高,并且破坏的过程比较缓慢,其原因为纤维在土体中形成了三维土网结构,限制了土颗粒的滑移,增强土体整体性,从而使得土体具有较好的延性;引入混凝土单轴受压应力-应变模型,分析棕榈纤维加筋黏土的无侧限抗压强度试验,将试验数据与模型曲线进行拟合,发现模型结果与试验结果具有良好的一致性。研究成果对棕榈纤维加筋土在岩土工程中的应用具有重要借鉴作用。     

玄武岩纤维混凝土物理力学性能试验研究

玄武岩纤维作为一种新型无机纤维材料,将其掺入普通混凝土中可显著提高混凝土的物理力学性能。结合前人研究成果,通过改变玄武岩纤维掺量,对玄武岩纤维混凝土的配合比设计、抗压强度、抗折强度、抗拉强度等力学性能,以及抗冻性。干缩耐久性等进行了试验研究,同时探讨了不同玄武岩纤维混凝土制备工艺对材料性能的影响。相关成果可为玄武岩纤维混凝土的工程应用提供理论依据。      

不同养护条件下混凝土耐久性的研究

研究了不同养护条件下混凝土的收缩变形、抗渗性及抗冻融耐久性.结果发现,在自然条件养护下,混凝土的体积稳定性较差,且混凝土的抗渗等级远低于标准养护下混凝土的测试结果,经受不同次数的抗冻融循环后,混凝土抗压强度和劈拉强度的损失率较大.混凝土抗渗性试验结果表明,混凝土的强度等级越低,自然养护对混凝土抗渗性带来的影响也越大.在保湿的自然养护下,混凝土的收缩变形较小,与标准养护相比,混凝土抗渗性和抗冻性的试验结果差别不大,这说明加强混凝土的湿度养护,有利于改善混凝土的耐久性.     

不同养护温度及砂率对衬砌混凝土力学性能的影响

主要研究在高温养护下不同砂率对衬砌混凝土各力学性能的影响,采用高温养护箱来模拟高地温隧洞真实的温湿环境对不同砂率(15%、25%、35%、45%、55%)的混凝土试块进行高温养护,然后对养护龄期为7 d、28 d的混凝土试块进行力学试验,获得不同砂率的混凝土试块的抗压强度、劈裂抗拉强度及弹性模量。研究结果表明,在同一养护温度下,混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度及弹性模量随砂率的增大先增大后减小;在相同的砂率配比下,养护温度越高,混凝土的各力学性能均有所下降;养护龄期为7 d的混凝土抗压强度及劈裂抗拉强度随砂率的增大,其变化程度基本高于养护龄期为28 d的,而对于混凝土的弹性模量则表现出相反的规律。经过综合分析,砂率为35%时混凝土的各力学性能达到最佳。     

基于FOTP-GM(1,1)模型的聚丙烯纤维混凝土劣化过程研究

为研究西北干寒地区聚丙烯纤维混凝土建筑物受到干湿-冻融双因素耦合作用下产生的材料耐久性问题,设计室内加速试验,模拟该地区聚丙烯纤维混凝土在干湿和冻融作用下的劣化过程,并以质量损失率和抗压强度损失率为劣化指标进行研究;选用全阶时间幂灰色预测模型对抗压强度损失率变化过程进行建模,确定了对应试验工况下模型的最优结构形式。研究表明：试件的质量损失率经时变化规律为先减小、后增加、再减小直至试验结束,试件的抗压强度损失率经时变化规律为先减小、后增加直至破坏;在试验所取的纤维掺量范围内,0.9 kg/m³的纤维掺量对试件抵抗干湿-冻融破坏能力的改善效果最为明显,试验结束时该掺量下的试件还未达到破坏标准,而其他掺量下的试件均已破坏;当时间幂项阶数h=3时,全阶时间幂灰色预测模型与聚丙烯纤维混凝土劣化过程的原始数据之间的拟合度达到98%,预测值与实际值之间的相对误差低于0.15。室内加速试验和全阶时间幂灰色预测模型的结合,为混凝土结构耐久性设计及寿命预测提供了理论支持。     

混杂钢-聚丙烯纤维混凝土的试验研究与强度计算

为探究混杂钢-聚丙烯纤维混凝土力学性能,基于复合材料强度理论,在试验研究的基础上,对混凝土强度对比试验结果进行数值分析,并根据试验结果规律,给出了混杂钢-聚丙烯纤维混凝土立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和轴心抗拉强度的计算式,以及各强度间的关系。通过数理统计方法分析研究了混杂纤维混凝土中纤维体积率、长径比对强度的影响,确定了计算模式中的待定参数。从强度计算式中不同纤维对应的影响系数可以看出,对混杂钢-聚丙烯纤维混凝土的强度起决定作用的是钢纤维的体积率和长径比;混杂钢-聚丙烯纤维混凝土的强度计算式与关系式拟合效果良好,可为同行业研究者们和工程应用提供参考。     

养护材料对混凝土强度、抗裂性与细观结构的影响分析

为了探究干寒、大温差环境下最有利于混凝土发展的养护材料,对养护剂、橡塑板和土工布3种材料养护下混凝土的强度、抗裂性以及细观结构进行了分析,并与自然养护进行了对比。结果表明:相较于自然养护形式,养护剂养护下的混凝土的抗压强度较差,然而抗裂性却较好,从细观角度而言,孔隙率、气泡平均弦长都较大,气泡间距系数较小;橡塑板的养护形式与自然养护相比,抗压强度试验结果更好,而抗裂性却更差,细观结构中的孔隙率、气泡平均弦长都较小,气泡间距系数较大;土工布的养护形式综合了其他2种养护形式的优点,抗压强度虽较自然养护无太大变化,但混凝土抗裂性有较大提升,且表征混凝土气孔结构的孔隙率、气泡平均弦长及和气泡间距系数等参数试验结果较好,这也从侧面说明土工布养护下的混凝土具有良好的耐久性。总之,在干寒、大温差的环境下,4种养护方式中土工布包裹养护的形式更有利于混凝土的发展。     

早期受冻对混凝土耐久性劣化的影响研究

在寒冷地区的混凝土建筑物常常因早期受冻导致耐久性的劣化,且劣化程度难以测定,故通过实验探究不同受冻温度和不同养护龄期对早期受冻混凝土耐久性劣化的影响。从受冻温度和养护龄期两个角度进行分组试验。通过测量质量损失率、动弹性模量和抗压强度来反映耐久性劣化程度。结果表明:养护龄期是混凝土耐久性的主要影响因素,终凝前受冻的混凝土耐久性劣化程度高于终凝后受冻的混凝土。受冻温度的影响较小,总体呈现温度越低劣化程度越高。建立了函数模型并用试验数据进行验证,证明相对动弹性模量与抗压强度损失率相关,可通过测量相对动弹性模量来推测抗压强度损失情况。相关研究可为寒冷地区混凝土建筑物更新维护与改造工程提供理论依据。     

PVA纤维对水工混凝土抗冲磨性的影响试验研究

为解决水工建筑物面临的冲蚀问题,试验研究了在不同养护龄期下,不同体积掺量PVA纤维对混凝土强度、抗冲磨性能的影响,并对纤维混凝土的微观形貌进行了分析。研究结果表明,同基准组混凝土相比,当PVA纤维体积掺量为0.2%时,纤维混凝土的抗压强度提升了20.8%,劈裂抗拉强度提升了33.2%,抗冲磨强度提升了108.4%,磨损深度下降了34.2%,质量磨损率下降了3.9%。PVA纤维混凝土微观形貌的分析结果显示,当PVA纤维体积掺量为0.2%时,纤维在混凝土基体内分散性良好且呈乱向分布。结合SEM分析结果得知,在混凝土中掺入适量PVA纤维,可以显著提升水工混凝土的强度和抗冲磨性。     

基于地热环境下抗侵、抗裂混凝土的应用研究

地下热水往往具有一定的侵蚀性,因此结构衬砌混凝土,除早期混凝土凝结硬化受地热影响外,地下水侵蚀和温度作用将严重地影响混凝土的耐久性,从而影响到衬砌结构的安全性。基于地热作用下混凝土凝结硬化及环境水侵蚀条件下,通过掺入火山灰、聚丙烯纤维、聚丙烯酸脂共聚乳液的试验研究,确定隧洞衬砌混凝土材料的最佳配比。     

干燥与潮湿环境下混凝土抗压强度和弹性模量发展分析

试验测量了C30、C50、C80混凝土在标准养护和自然干燥环境下典型龄期的轴心抗压强度和抗压弹性模量,结果表明干燥条件下混凝土的抗压强度和弹性模量普遍降低。采用成熟度法和水化度法分析了混凝土强度和弹模发展规律;分析了内部湿度对混凝土水化速率的影响机理,建立了湿度影响水泥水化度、进而影响强度和弹性模量的计算修正模型;模型结果与试验结果对比,二者吻合良好。最后对比分析了两种混凝土弹模- 强度关系模型,结果表明对于普通与高强混凝土采用统一的模型参数不可取。     

玄武岩纤维对水工抗冲磨混凝土性能的影响

玄武岩纤维（BF）作为一种绿色环保型纤维具有突出的优点,但应用于水工抗冲磨混凝土的研究还比较少。研究了不同掺量BF及与硅粉复掺对水工抗冲磨混凝土的性能的影响,并与聚丙烯腈纤维(PANF)进行了对比。研究结果表明：掺加BF后混凝土的抗压强度略有降低,劈裂抗拉强度、轴心抗拉强度、抗压弹性模量、抗冲磨强度、抗渗性能均有所提高,干缩变形也略有增大;同掺量下BF混凝土的性能优于PANF混凝土;BF与硅粉复掺后混凝土各项性能提高显著,而干缩变形小于一般硅粉混凝土,可应用于水工抗冲磨混凝土。     

植物纤维喷射混凝土力学及微观性能分析

为研究不同掺量的植物纤维(plant fiber,PF)对植物纤维喷射混凝土(plant fiber shotcrete,PFSC)基本力学性能及导热系数的影响规律,借助扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)试验对PFSC的微观结构进行分析。结果表明:相较于素喷射混凝土,掺量为2.0 kg/m³的PFSC抗压强度和劈裂抗拉强度分别提高了17.35%和20.26%,导热系数降低了20.61%。SEM分析表明,低掺量PF在喷射混凝土内部具有较好的分散性,与混凝土基体界面粘结性较好,但PF掺量过高时会出现纤维结团现象,使得PFSC内部缺陷增加。综合力学性能试验结果,建议混凝土PF掺量不宜>2.0 kg/m³。研究成果对于植物纤维喷射混凝土的推广应用有一定参考价值。     

钢纤维喷射混凝土力学性能研究及应用

以不同体积掺率的钢纤维作为因变量,设计了钢纤维喷射混凝土的配合比,通过室内试验检测了其力学性能,并通过工程应用实例对其在隧道工程中应用效果进行研究。室内试验表明:当钢纤维体积掺率由0.0%增加到0.8%时,各龄期下钢纤维喷射混凝土的抗拉与抗折强度得到了较大的提高;同时考虑满足钢纤维喷射混凝土的力学性能和经济效益的情况下,建议钢纤维的最佳体积掺率取0.6%。工程应用表明:在隧道二衬结构中采用钢纤维喷射混凝土后,具有施工方便、早期强度高、能够与围岩紧密接触并提供支护抗力,对围岩扰动少等优点,且衬砌结构受压应力较小,满足结构安全设计要求,应用前景广阔。     

拱坝深孔特殊材料分区温度应力 敏感性分析

通过三维有限元温度应力仿真分析,研究了某特高拱坝深孔特殊材料分区及不同温控措施对深孔周边温度应力的影响。孔口周边一般采用高标号的混凝土材料,其弹模高、绝热温升也偏高,计算结果表明：(1)应尽量避免高温季节浇筑孔口混凝土,尤其是材料分区复杂的孔口混凝土;(2)采用低热混凝土材料代替泵送混凝土、加密冷却水管间距以及适当增加同时中期冷却和二期冷却的高度均对改善深孔底部及周边高标号混凝土的温度应力水平有明显效果。     

再生细骨料对混凝土力学性能及抗冻性能研究

再生细骨料是废弃混凝土再加工的产物。为了促进再生细骨料的工程应用,采用不同再生细骨料取代率,对混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和评定抗冻性能的动弹性模量及质量损失率进行研究。结果表明,再生细骨料取代率越大,混凝土抗压强度下降趋势越明显;经28 d 养护后,龄期对再生混凝土抗压强度影响不显著;掺加了再生细骨料的混凝土,其劈裂抗拉强度普遍高于对照组,劈裂抗拉强度随着再生细骨料取代率的增加呈现出先增大后减小的趋势,取代率达到20％后,劈裂抗拉强度趋于稳定;通过构建抗压强度及劈裂抗拉强度间关系,提出了再生细骨料作用下混凝土劈裂抗拉强度与抗压强度的经验回归公式;同时,随着冻融次数的增加,再生细骨料取代率越大,混凝土的动弹性模量下降率及质量损失率也随之增大,冻融次数达到75次,部分试块出现冻坏现象,较高再生细骨料取代率的混凝土表现出较差的抗冻性能。