混杂纤维高性能混凝土强度的计算方法探讨

为探讨研究混杂纤维(钢纤维/聚丙烯纤维)高性能混凝土的立方体抗压强度和劈拉强度的计算方法,采用正交试验法对18组混杂纤维高性能混凝土试块和1组普通高性能混凝土对比试块进行立方体抗压强度和劈拉强度试验,分析了钢纤维特征参数(类型、体积率、长径比)及聚丙烯纤维体积率等因素对混凝土强度的影响.结果表明,混杂纤维的掺入对高性能混凝土的立方体抗压强度和劈拉强度均有所提高.通过回归分析提出了混杂纤维高性能混凝土立方体抗压强度和劈拉强度的计算公式,同时探讨了混杂纤维高性能混凝土劈拉强度及其与立方体抗压强度之间的关系,可为工程应用提供参考.     

混杂纤维增强高性能混凝土拉压比试验研究

研究了揭示钢纤维和聚丙烯纤维混杂后对高性能混凝土强度和拉压比的影响.参照国家标准和试验方法,按不同的纤维掺量设计了9组混杂纤维增强高性能混凝土试件以及3组钢纤维增强高性能混凝土对比试件和1组普通高性能混凝土对比试件,进行了大量立方体抗压强度试验和劈裂抗拉强度试验研究,并对拉压比进行回归分析.结果在高性能混凝土中掺加适量的钢纤维和聚丙烯纤维后:对抗压强度影响不明显,但可使抗拉强度提高10%~30%,使拉压比增大到0.06~0.068;钢纤维体积掺量为0.8%、聚丙烯纤维体积掺量为0.11%时,混杂纤维增强高性能混凝土拉压比为0.068;混杂纤维增强高性能混凝土的劈裂抗拉试验为近似于延性断裂破坏.结论掺加适量钢纤维和聚丙烯纤维后,高性能混凝土的抗拉强度和拉压比均有不同程度的提高,这有利于提高高性能混凝土的抗裂性能和抗震性能.     

混杂纤维增强高性能混凝土强度的试验

目的揭示钢纤维和聚丙烯纤维混杂后对高性能混凝土强度和抗裂性能的影响.方法参照国家标准和试验方法，按不同的纤维掺量设计了16组纤维增强高性能混凝土试件，进行了大量抗压强度试验和劈裂抗拉性能试验研究.结果低体积掺量的聚丙烯纤维增强高性能混凝土劈裂抗拉试验破坏为爆裂式破坏；在高性能混凝土中掺加适量的钢纤维和聚丙烯纤维可使抗拉强度提高10%-40%，使拉压比增大到1/18-1/16；劈裂抗拉试验破坏为带有一定延性的破坏；钢纤维体积掺量为0.8%、聚丙烯纤维体积掺量为0.11%时混杂纤维增强高性能混凝土的复合增强效果最好，高性能混凝土拉压比为1/16.结论适量掺加钢纤维和聚丙烯纤维可使高性能混凝土的拉压比增大，提高高性能混凝土的抗裂性能.     

混杂纤维高性能混凝土深梁斜截面抗裂度计算方法

为研究混杂纤维(钢纤维/聚丙烯纤维)高性能混凝土深梁的斜截面抗裂度,采用正交试验法设计了18组混杂纤维高性能混凝土深梁试件和2组未掺纤维的普通高性能混凝土深梁对比试件.通过静载作用下的受剪试验,探讨了钢纤维的特征参数(类型、体积率、长径比)、聚丙烯纤维体积率、水平分布钢筋配筋率及竖向分布钢筋配筋率等6个因素对高性能混凝土深梁斜截面抗裂度的影响,通过正交试验的直观分析法比较了各个因素对斜截面抗裂度的影响顺序.试验结果表明:掺入适量的混杂纤维(钢纤维/聚丙烯纤维)后,无腹筋高性能混凝土深梁斜截面抗裂度提高幅度可达34.9%,有腹筋高性能混凝土深梁斜截面抗裂度提高幅度可达83.8%.基于现行规范提出了与钢纤维部分增强钢筋混凝土深梁相衔接的混杂纤维(钢纤维/聚丙烯纤维)高性能混凝土深梁斜截面抗裂度的计算公式,可为工程设计提供参考.     

混杂纤维高性能混凝土深梁的剪切延性

采用正交设计法对18组混杂纤维高性能混凝土(HPC)深梁和2组普通高性能混凝土深梁进行受剪试验,通过定义剪切延性指标对深梁的剪切延性进行定量分析,利用直观分析法比较了钢纤维外形、钢纤维体积率、钢纤维长径比、聚丙烯纤维体积率、水平分布钢筋配筋率、竖向分布钢筋配筋率等因素对深梁剪切延性的影响。结果表明,钢纤维体积率对深梁剪切延性影响最大,超过了水平分布钢筋和竖向分布钢筋的作用,钢纤维外形的影响最小。混杂纤维的掺入显著提高了深梁的剪切延性,最大提高达40.7%,但仍达不到延性破坏的要求,不足以从破坏形态上根本改变深梁剪切破坏时的脆性。运用有限元软件ABAQUS对深梁受剪行为进行全过程分析,数值分析结果与试验结果吻合良好。     

钢-聚丙烯混杂纤维混凝土受拉性能试验研究

为了探讨钢-聚丙烯混杂纤维对混凝土试件轴向拉伸力学性能的影响，以钢纤维体积掺量为1%、1.5%、2%，聚丙烯纤维体积掺量为0.1%、0.15%、0.2%，设计了9组钢纤维和聚丙烯纤维混杂试件，开展配筋钢-聚丙烯混杂纤维混凝土受拉性能试验。结果表明：钢-聚丙烯混杂纤维有利于提高混凝土抗拉强度，混杂纤维体积掺量是影响抗拉强度和峰值应变的重要因素，钢纤维体积掺量1.5%和聚丙烯纤维体积掺量0.15%混杂对混凝土受拉性能改善效果较好。     

混杂纤维HPC深梁受剪承载力计算方法

采用正交试验法设计钢聚丙烯混杂纤维高性能混凝土（简称 H PC ）深梁试件,通过静力试验研究混杂纤维H PC深梁受剪承载力计算方法。正交试验中考虑的因素主要有钢纤维特征参数（类型、体积率、长径比）、聚丙烯纤维体积率、水平及竖向分布钢筋配筋率等。结果表明：混杂纤维能改变无腹筋H PC深梁的受剪破坏形态;混杂纤维的掺入使得 H PC深梁的剪切初裂强度和抗剪极限强度明显提高,其平均提高幅度分别为45．2％和25．6％。将塑性理论应用于混杂纤维 H PC深梁受剪承载力计算得到了很好的结果,分析表明水平及竖向分布钢筋配筋率的大小对混杂纤维H PC深梁抗剪强度的影响不显著,但水平分布钢筋的作用大于竖向分布钢筋。分析了混杂纤维的增强机理,提出了基于“拉杆拱”模型和劈裂破坏计算模式的混杂纤维 H PC深梁受剪承载力计算式。     

上下层布式钢纤维混凝土弯拉强度正交试验研究

通过正交试验反映了钢纤维体积率(Vf)和钢纤维长径比(Lf/df)对上下层布式钢纤维混凝土弯拉强度的影响,通过方差分析找出最有利于提高弯拉强度的钢纤维体积率和钢纤维长径比.研究表明,作为混凝土的掺入材料,钢纤维的体积率和长径比对层布式钢纤维混凝土弯拉强度均有显著性影响,尤其是钢纤维长径比.     

钢纤维对混凝土强度和韧性的影响

通过对234个钢纤维混凝土试件的力学性能试验,系统研究了钢纤维类型、体积分数、长径比和混凝土基体强度对钢纤维混凝土抗压强度、劈拉强度和弯曲韧性的影响.结果表明:钢纤维对混凝土抗压强度影响不大,但改变了受压破坏时的破坏形态;随钢纤维体积分数增大,混凝土劈拉强度和弯曲韧性显著提高,高强钢丝切断型钢纤维的改善效果最好,长径比越大,改善效果越明显.     

钢-聚丙烯混杂纤维混凝土的真三轴强度试验研究

考虑纤维种类、长径比、体积掺量3个主要影响因素,设计制作25组纤维混凝土试件,通过真三轴压缩试验,研究钢-聚丙烯混杂纤维混凝土(HyFRC)在不同围压条件下的强度及破坏模式.研究结果表明,在不同侧向围压作用下,HyFRC试件的破坏模式均为斜剪破坏.与相同配合比的素混凝土试件相比,随着钢纤维特征参数的增加,HyFRC试件的三轴峰值强度有显著提升,而聚丙烯纤维特征参数的变化对峰值强度影响较小.基于试验结果,提出了基于W-W 5参数模型的HyFRC破坏准则,能够很好地预测纤维混凝土在多轴压缩状态下的强度.     

添加不同纤维的高性能混凝土力学性能试验

通过试验研究了弹性模量具有明显差异的3种纤维对于混凝土的力学性能改善所起的作用,以及钢纤维、碳纤维和聚丙烯纤维单掺或复掺对于混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量的影响。结果表明：添加0．5％高弹性模量的钢纤维对于混凝土的强度和弹性模量均有提高作用,复掺0．3％钢纤维和0．2％碳纤维的混凝土抗拉强度的提高大于抗压强度;添加0．5％钢纤维的混凝土HPC-2的弹性模量最大,比基准混凝土提高6．5％;添加0．2％聚丙烯纤维的混凝土HPC-3的弹性模量最小,且小于基准混凝土;此外,混凝土抗压强度的影响程度与纤维的弹性模量的关系更为直接,混凝土劈裂抗拉强度的改善与纤维的抗拉强度的关系更为直接,纤维的弹性模量与基体弹性模量的比值,对复合材料的弹性模量有直接的影响。     

聚丙烯纤维增强混凝土拉压比试验

针对聚丙烯纤维对混凝土强度和拉压比影响的问题,采用标准试验方法,对不同纤维掺量和不同纤维长度的混凝土进行立方体抗压强度试验和劈裂抗拉强度试验.结果表明,聚丙烯纤维混凝土立方体抗压强度和劈裂抗拉强度的预测模型与试验结果吻合程度较高;聚丙烯纤维混凝土拉压比在纤维掺量为0~0.1%之间递增,在纤维掺量为0.1%~0.25%之间递减;6 mm聚丙烯纤维混凝土拉压比与基准混凝土拉压比相比略有下降,12 mm聚丙烯纤维混凝土拉压比比基准混凝土提高了5.5%,聚丙烯纤维可以显著改善混凝土脆性破坏形态,提高混凝土韧性.     

钢纤维再生混凝土劈拉强度试验研究

通过钢纤维再生混凝土立方体试件的劈拉强度试验,研究了钢纤维体积分数(0.0%～2.0%)、3种钢纤维类型(MF,SF,BF)、再生粗骨料处理方式以及试件尺寸变化对再生混凝土劈拉性能的影响.结果表明:钢纤维的加入显著提高了再生混凝土的劈拉强度,当纤维体积分数超过1.5%后,钢纤维再生混凝土的劈拉强度接近甚至超过天然钢纤维混凝土;钢纤维类型对再生骨料钢纤维混凝土影响显著,钢纤维对再生混凝土和天然混凝土的增强效果比较接近,其中BF钢纤维增强效果最好;尺寸效应对钢纤维再生混凝土的影响比天然钢纤维混凝土显著;再生骨料处理方法对钢纤维再生混凝土的劈拉强度也有一定的影响;现行钢纤维混凝土劈拉强度计算公式仍适用于钢纤维再生混凝土.     

混杂纤维高性能混凝土深梁受剪性能试验

对18组钢一聚丙烯混杂纤维高性能混凝土深梁试件和2组高性能混凝土深梁对比试件进行受剪试验,分析混杂纤维高性能混凝土深梁受剪破坏过程及破坏形态,探讨混杂纤维对高性能混凝土深梁剪切初裂强度及抗剪极限强度的影响,结果表明：掺人适量的钢-聚丙烯混杂纤维,可使深梁水平及竖向分布钢筋应变明显减小,剪切延性得到提高,掺入混杂纤维后,无腹筋深梁剪切初裂强度平均提高20.3％,抗剪极限强度平均提高17.2％;有腹筋深梁剪切初裂强度平均提高70.1％,抗剪极限强度平均提高33.9％.     

Effects of fibers on mechanical properties of high-performance concrete subjected to elevated temperatures

The compressive strength and ilexural toughness as well as fracture energy of fiber reinforced highperformance concrete （FRHPC） subjected to different high temperatures were studied. The results showed that after exposure at 300,600 and 900℃, the concrete mixes retained 88.1% , 41.3% and 10.2% of the original compressive strength on average, respectively. Steel fiber and polypropylene （PP） fiber were both effective in minimizing the damage effect of high temperatures on the compressive strength. The HPC reinforced with steel fibers showed higher flexural toughness and fracture energy before and after the high-temperature exposures. In comparison, PP fibers had minor beneficial effects on the flexural toughness and fracture energy. The mechanical properties of HPC reinforced with hybrid fibers （steel fiber ＋ PP fiber） were equivalent to or better than those of HPC reinforced with steel fibers alone. In addition, the failure pattern of FRHPC beams changed from pull-out of steel fibers at lower temperatures （20, 300 and 600℃） to tensile failure of steel fibers at higher temperature （900 ℃）.     

纤维高强粉煤灰混凝土劈拉强度试验研究

针对掺加纤维可改善高强混凝土的受拉性能特点,进行纤维粉煤灰高强混凝土的立方体劈拉试验研究。试验参数主要有纤维类型、纤维形状、纤维含量。试验结果表明：随纤维掺量的增大,纤维高强混凝土劈拉强度总体上呈增大趋势;扁头型和弓型钢纤维对混凝土劈拉强度的增强作用最明显,而合成纤维对混凝土劈拉强度的增加作用很小;掺入钢纤维对高强混凝土劈拉强度与抗压强度的比值明显提高。