钢纤维定向对水泥基复合材料等效断裂韧度的影响

通过不同钢纤维分布方向和不同钢纤维掺量的预制缺口三点弯曲梁断裂试验,研究了钢纤维定向对钢纤维增强水泥基复合材料等效断裂韧度的影响。利用试验得到的荷载-挠度曲线,分析了钢纤维对水泥基复合材料断裂性能的影响,并计算了等效断裂韧度。结果表明,定向钢纤维增强水泥基复合材料的等效断裂韧度要明显高于相同掺量的乱向钢纤维增强水泥基复合材料,且等效断裂韧度随着钢纤维掺量的增加而逐渐增大;定向钢纤维试件的临界等效裂缝长度小于相同掺量的乱向钢纤维试件,且等效裂缝长度随着钢纤维掺量的增加而逐渐减小。此外,依据裂缝断裂面处的钢纤维数量和方向效应系数两方面解释了钢纤维掺量及定向对等效断裂韧度的提高作用。     

定向钢纤维水泥基复合材料起裂特性的细观数值模拟

基于细观数值模拟方法研究了定向钢纤维水泥基复合材料的起裂特性。应用ABAQUS软件对钢纤维水泥基复合材料进行有限元建模,利用J积分计算裂缝尖端应力强度因子,研究钢纤维分布位置、角度、长度和直径以及钢纤维掺量对水泥基复合材料应力强度因子的影响。计算结果表明:钢纤维分布位置及几何特性对裂缝尖端应力强度因子影响显著,从而改变了钢纤维水泥基复合材料的起裂荷载;钢纤维的定向使水泥基复合材料的起裂荷载有所提高;随着钢纤维掺量的提高,纤维分布密度逐渐增大,纤维间距逐渐减小,定向钢纤维水泥基复合材料的起裂特性明显增强。     

钢-聚丙烯混杂纤维再生混凝土断裂性能研究

通过三点弯曲断裂试验,研究了单掺钢纤维、聚丙烯纤维以及钢-聚丙烯纤维混杂对再生混凝土(RAC)抗断裂性能的影响。结果表明:未掺纤维的素RAC试件脆性较大,断裂能值低;掺入纤维的RAC试件断面上可以看到钢纤维被拔出和聚丙烯纤维被拉断的痕迹,混杂纤维RAC在预制裂缝的尖端附近出现了数条微裂缝。与单掺钢纤维或聚丙烯的RAC试件相比,钢-聚丙烯混杂纤维RAC试件荷载-变形曲线下降段更为平缓,有些试件表现出明显的"二次硬化"现象。钢纤维和聚丙烯纤维的掺入对于基体RAC的抗断裂性能均有明显的改善,且钢纤维的改善效果优于聚丙烯纤维。当钢纤维体积掺量为1.5%及聚丙烯掺量为0.9%时,混杂纤维RAC试件的峰值荷载、断裂韧度及断裂能均达最大值,对RAC断裂性能的改善效果最理想。     

钢纤维分布均匀性对水泥基复合材料断裂能的影响

在掌握了定向钢纤维水泥基复合材料制备方法的基础上,为研究钢纤维分布均匀性对材料断裂能的影响,通过在振捣过程中对试件受力位置施加外部磁场,使得基体中的钢纤维形成非均匀分布,由三点弯曲试验研究了不同钢纤维分布均匀性下水泥基复合材料的断裂能,建立了在钢纤维掺量为0.9%时,受力断面上钢纤维数量、方向系数与断裂能之间的关系式。     

龄期对定向钢纤维增强水泥基复合材料断裂性能的影响

通过开展不同龄期的预制缺口三点弯曲梁断裂试验,研究龄期对定向及随机乱向钢纤维增强水泥基复合材料断裂性能的影响.根据试验测得的荷载-裂缝口张开位移曲线,分析不同龄期的钢纤维增强水泥基复合材料裂缝扩展的全过程.结果表明:钢纤维增强水泥基复合材料的弯曲强度随着龄期的增加而增加;在7 d龄期内,随着龄期的增长,定向钢纤维增强水...     

钢纤维水泥基复合材料断裂的K R曲线研究

基于Wallin阻力曲线模型,结合纤维增强复合材料断裂理论,提出了钢纤维水泥基复合材料的K-R曲线模型.通过定向与乱向两种纤维分布形式以及不同尺寸的预制缺口三点弯曲梁断裂试验,验证了K-R曲线模型的合理性与适用性.结果表明:K-R曲线模型能够有效描述不同钢纤维分布形式下水泥基复合材料的断裂过程,且理论预测的峰值荷载与试验结果偏差较小.该模型可为钢纤维水泥基复合材料的断裂参数尺寸效应研究提供新方法.     

PVA纤维增强纳米SiO_2水泥基复合材料弯曲韧性研究

以初始弯曲韧度比R_(e,p)、弯曲韧度比R_(e,k)作为表征纳米水泥基复合材料弯曲韧性的评价指标,通过9组配合比共27个小梁试件的三分点加载弯曲试验,探究了PVA纤维掺量对普通水泥基复合材料和纳米SiO_2水泥基复合材料弯曲韧性的影响。结果表明,随着PVA纤维掺量的增加,PVA纤维增强普通水泥基复合材料和纳米SiO_2水泥基复合材料的弯曲韧性指标都呈现出先增大后减小的趋势,且均在PVA纤维掺量为1.2%时达到最大值,此时2种水泥基复合材料的荷载-挠度曲线最饱满。     

纤维混杂高性能水泥基复合材料抗压性能试验

将钢纤维和玄武岩纤维混掺制备纤维混杂高性能水泥基复合材料,通过压缩试验研究了钢纤维、玄武岩纤维、混杂纤维掺量等因素对试件抗压性能的影响。结果表明,玄武岩纤维有效控制了裂缝的产生,显著提高了峰值压应力和峰值压应变;钢纤维有效控制了裂缝的发展,显著提高了峰值压应力后试件的变形能力;2.0%混杂纤维较1.0%混杂纤维抗压性能更优,峰值压应力和峰值压应变分别提高5.76%和6.74%。     

超高性能水泥基复合材料三点弯曲梁断裂韧度的试验测定及影响规律

研究超高性能水泥基复合材料的双K断裂参数,针对水泥基纤维复合材料和水泥基体两种不同材料设计了不同强度等级、不同尺寸以及不同初始缝高比的14组试件,进行3点弯曲梁断裂试验,测定其起裂荷载,并以此计算得到了起裂韧度的控制值;通过测定最大荷载及对应的裂缝张开位移计算失稳断裂韧度。结果表明,两种材料试件的起裂韧度和失稳韧度都随试件抗压强度的增大而增大;随初始缝高比的减小,水泥基纤维复合材料试件的起裂韧度和失稳韧度都明显增大,而水泥基体试件的起裂(失稳)断裂韧度增大不明显;尺寸效应均比较明显,试件尺寸的增大,水泥基纤维复合材料的起裂断裂韧度和失稳断裂韧度增大较为明显,而水泥基体试件呈现一定的离散型。     

PVA-ECC的弯曲韧性方板法试验研究

主要研究了PVA纤维体积掺量对纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)弯曲韧性的影响,对PVC纤维体积掺量分别为0%,0.5%,1.0%,1.5%,2.0%的PVA-ECC试件的抗压强度和方板法弯曲性能等进行试验研究,分析了PVA纤维在ECC中的作用机理,并对PVA-ECC方板进行能量评价。结果表明:PVA纤维体积掺量的改变对ECC材料的抗压强度影响甚微,PVA纤维体积掺量的增加对方板法弯曲韧性试验中ECC试件的初裂荷载影响不大,但峰值荷载有明显的提高,跨中挠度增加明显且裂缝宽度减小;PVA-ECC方板弯曲韧性随PVA纤维体积掺量增大而提高且体积掺量为2.0%时增韧的效果最佳。