混杂纤维增强高性能混凝土断裂能研究

通过纤维总体积掺量不超过1%的钢纤维、钢-聚丙烯、钢-塑钢混杂纤维混凝土带切口梁三点弯曲试验,测试出了混杂纤维增强混凝土的荷载-挠度曲线和荷载-裂缝口张开位移(CMOD)曲线,计算出对应的断裂能与等效抗弯强度并进行对比分析。结果表明:纤维体积掺量为1.0%混杂纤维增强高性能混凝土的荷载-挠度曲线和荷载-CMOD曲线形状和走势相似且包围面积大于素混凝土,具有良好的韧性性能;混杂纤维的掺入能大幅提高混凝土的断裂能,最大提高了6.98倍,其中钢纤维起主要作用;综合利用断裂能和等效抗弯拉强度feq1、feq2可以全面描述混杂纤维混凝土梁在受弯过程中的破坏特征与韧性变化。     

生态钢纤维混凝土弯曲韧性和断裂性能

为掌握生态钢纤维混凝土的弯曲韧性和断裂性能,分别对掺率(体积分数)为1.0%,1.7%,2.4%的2种异形生态钢纤维混凝土和掺率为0.7%,1.3%的原生高强钢纤维增强混凝土进行了无切口梁四点弯曲韧性试验和切口梁三点弯曲断裂试验。研究结果表明:生态钢纤维掺率为1.0%时,无切口梁四点弯曲荷载 挠度曲线和切口梁三点弯曲荷载 挠度及荷载 切口张开位移曲线在达到峰值后都出现局部陡降,试件残余强度较小,断裂韧度值较低,纤维对改善混凝土弯曲韧性和断裂性能的作用较小;当生态钢纤维掺率为1.7%时,混凝土弯曲韧性和断裂性能均得到显著提高,混凝土在变形达到15δ_ult,p（δ_ult,p为素混凝土峰值荷载对应的挠度）或70D_ult,p（D_ult,p为素混凝土峰值荷载对应的切口张开位移）水平时,依然具有较高的持荷能力和较好的韧性,波浪型生态钢纤维混凝土断裂能和断裂韧度是素混凝土的27.59倍和8.35倍;生态钢纤维掺率为2.4%时,混凝土弯曲韧性指标、断裂能和断裂韧度进一步增加;掺率为1.7%的生态钢纤维混凝土增韧和抗断裂效果与掺率为0.7%的原生高强钢纤维混凝土相当。     

氯氧镁水泥道路混凝土弯曲增韧性能研究

为提高氯氧镁水泥(简称镁水泥)混凝土的弯曲韧性,将0.25%、0.5%、0.75%、1%聚丙烯纤维及0.5%、1%、1.5%钢纤维分别掺入镁水泥砂浆中,测试其7 d抗折抗压强度及对应的荷载-挠度韧性指数,通过试验测试结果分析各自增韧效果,并在镁水泥混凝土中作进一步验证。结果表明:掺加聚丙烯纤维与钢纤维均可以增加镁水泥混凝土的强度;当单掺0.8%聚丙烯纤维或单掺1%钢纤维时,对镁水泥混凝土韧性增强效果最好;当混掺1%钢纤维+0.8%聚丙烯纤维时,镁水泥混凝土的韧性增强效果较好。     

高掺量钢-聚丙烯混杂纤维高强混凝土抗弯韧性试验研究

通过高掺量钢-聚丙烯混杂纤维高强混凝土的抗弯试验得到纤维混凝土的抗弯荷载-挠度曲线,据此分别采用弯曲韧性指数、等效抗弯强度与弯曲韧性比来研究分析不同体积掺量的钢纤维、聚丙烯纤维混杂后对C60高强混凝土抗弯韧性的影响规律。研究结果表明,钢纤维混凝土的抗弯强度和韧性均随着钢纤维掺量的增加而明显提高,对钢纤维掺量一定时的钢-聚丙烯混杂纤维混凝土而言,存在最优的聚丙烯纤维掺量使得抗弯强度和韧性最大,即出现较好的正混杂效应。     

混杂纤维混凝土带切口梁的跨中挠度与裂缝口张开位移研究

选用总体积掺量不超过1%的钢纤维(SF)、塑钢纤维(MPF)和聚丙烯单丝纤维(PF),进行混杂纤维混凝土带切口梁三点弯曲试验,通过荷载-挠度曲线分析了纤维混杂方式和掺量对混凝土弯曲韧性的影响,对裂缝口张开位移-挠度曲线进行线性拟合,初步探究了基于荷载-裂缝口张开位移曲线的弯曲韧性评价方法。研究结果表明:三元混杂纤维增强混凝土具有较素混凝土、单掺及二元混杂纤维混凝土更优的弯曲韧性,基于弯曲韧性的最优混杂组合为0.7%SF、0.19%MPF、0.11%PF;跨中挠度δ与裂缝口张开位移呈较好的双折线关系,由基于荷载-挠度曲线的弯曲韧性评价方法得出的结论,与由基于荷载-裂缝口张开位移曲线的弯曲韧性评价方法得出的结论一致,通过荷载-裂缝口张开位移曲线对混杂纤维混凝土的弯曲韧性进行评价是可行的。     

掺不同纤维的RPC弯曲韧性试验研究

通过对不同纤维种类及掺量的活性粉末混凝土进行弯曲韧性试验,测出相应的荷载-挠度曲线,并依据ASTM C1018韧性指数法分析了不同体积掺量的钢纤维、聚丙烯纤维及两者的混合对改善RPC韧性的影响。试验发现:体积掺量为2.5%的钢纤维单掺时对改善RPC的弯曲韧性和峰值荷载较合理;当体积掺量为1.5%的钢纤维和体积掺量为0.15%的聚丙烯纤维混掺时,其增韧效果更优;单掺聚丙烯纤维对RPC的增韧效果不明显,且对峰值荷载易产生负作用。     

超细钢纤维混凝土弯曲韧性研究

为研究钢纤维混凝土的弯曲韧性,按照CECS 13:2009对不同纤维体积掺量(Vf=0、1%、2%、3%)、不同纤维长度(Lf=13mm、6mm)的钢纤维混凝土梁进行了四点弯曲试验。结果表明,掺加钢纤维对混凝土的抗压强度影响很小;随着纤维掺量的增加,SFRC梁的承载力提高、韧性增强、荷载-挠度曲线也更饱满,特别是当纤维长度为13mm时;根据荷载-挠度曲线提出了一种确定初裂点的方法 ,结果表明该方法可以有效判定初裂点的位置。     

工业回收钢纤维混凝土力学性能研究

文章共设计制作了8组工业回收钢纤维混凝土试件进行抗压试验和弯曲性能试验。研究工业回收钢纤维体积掺量对混凝土基本力学性能的影响。工业回收钢纤维是从汽车废旧轮胎胎圈中提取的大直径、高强度钢丝。结果表明:工业回收钢纤维对混凝土立方体抗压强度影响很小,对混凝土的抗折强度有明显提升;工业回收钢纤维混凝土弯曲韧性相比素混凝土在荷载-挠度曲线下降段下降缓慢,会出现二次峰值的现象。随着工业回收钢纤维体积掺量的增大,混凝土的荷载-挠度曲线更趋于饱满,韧性更好。     

混杂纤维喷射混凝土的弯曲韧性

为了研究混杂纤维喷射混凝土的弯曲韧性,采用不同掺量的钢纤维和聚丙烯纤维混杂以及高炉微粉复合超叠加的方法制备600mm×600mm×100mm混杂纤维喷射混凝土方板并置于刚性支撑架上,选用等位移控制对方板进行中心加载。通过生成的荷载—挠度曲线及对其进行积分所得的能量吸收值综合评价各组方板的弯曲韧性,同时,通过破坏过程评价各板裂缝控制能力。试验结果表明:掺入1.2%钢纤维和0.11%聚丙烯纤维的喷射板试件的弯曲韧性优于掺入0.8%钢纤维和0.11%聚丙烯纤维的喷射板,其最大峰值荷载提高了18%,板中心挠度至25mm时的能量吸收值也提高了25.6%;对于仅掺入0.8%单一钢纤维的板,混杂了0.11%聚丙烯纤维后,两种纤维间的正混杂效应使得板中心挠度至25mm时的能量吸收值提高了28.5%;高炉微粉掺量的增加能提高混杂纤维喷射混凝土板的弯曲韧性;混杂纤维喷射混凝土板均展现出了良好的裂缝控制能力,板整体呈现裂而不断的延性破坏。     

钢纤维轻骨料混凝土韧性指标评价方法对比

通过四点受弯试验,研究了钢纤维掺量对轻骨料混凝土荷载-挠度曲线的影响。借助于ASTM-C 1018法、ASTM-C 1399法、JSCE-SF4法、剩余强度法和PCSm法这五种方法,得出不同方法下的钢纤维轻骨料混凝土弯曲韧性指标。通过与不同钢纤维掺量下钢纤维轻骨料混凝土荷载-挠度曲线的变化规律相对比,提出更加适用于衡量钢纤维轻骨料混凝土韧性的评价方法。结果表明,剩余强度法所求得的钢纤维轻骨料混凝土韧性指标随钢纤维掺量变化规律与荷载-挠度曲线随钢纤维掺量变化规律相一致,可以用来衡量钢纤维轻骨料混凝土的韧性。     

弹性橡胶混凝土压、弯变形性能试验研究

对普通混凝土、橡胶混凝土及橡胶纤维混凝土进行了单轴受压及四点弯曲荷载作用下变形性能的试验研究,得到了各组混凝土的单轴受压应力-应变全曲线及弯曲荷载作用下的荷载-挠度曲线,并对单轴受压应力-应变全曲线进行了拟合,得出了全曲线方程及拟合参数。结果表明,橡胶及橡胶纤维混凝土单轴受压应变峰值分别是普通混凝土的1.74和1.92倍,弯拉荷载作用下的极限挠度分别达到0.66mm和0.80mm,折压比分别是普通混凝土的1.45和1.64倍。说明橡胶及纤维的掺入大大提高了普通水泥混凝土的韧性及变性性能。     

改性合成纤维混凝土弯曲及抗冲击试验

针对普通混凝土道面易开裂、使用寿命无法达到设计寿命的情况,在普通混凝土中加入合成聚丙烯纤维及聚丙烯腈纤维,以提高混凝土的抗弯拉开裂性能及冲击韧性。对改性合成聚丙烯纤维混凝土及聚丙烯腈纤维混凝土进行了四点弯曲试验,并采用自行设计的冲击试验装置进行了冲击试验及经冻融循环后冲击试验。试验结果表明:在几乎不影响抗压强度的情况下,长度20、40 mm的合成聚丙烯纤维可以显著提升混凝土的抗弯韧性和冲击次数,经冻融后合成聚丙烯纤维混凝土的冲击次数下降幅度明显低于普通混凝土; 在抗弯韧性及抗冲击性能方面,改性合成聚丙烯纤维改善效果最佳,聚丙烯腈纤维次之,而长度40 mm的合成聚丙烯纤维又略强于长度20 mm的合成聚丙烯纤维; 在抗弯韧性方面,掺有长度40 mm合成聚丙烯纤维混凝土相较素混凝土提升了60.09%～120.62%; 未经冻融前掺有长度40 mm合成聚丙烯纤维混凝土在冲击试验中的初裂冲击次数和破坏冲击次数均为最高,相较素混凝土分别提升了114.29%～157.14%和120%～306.67%,相较于掺有长度为20 mm合成聚丙烯纤维的混凝土分别提升了5.56%～23.53%和15.15%～35.90%,相较于掺有聚丙烯腈纤维的混凝土分别提升了5.56%～13.33%和36.36%～60.66%; 试验结果可为混凝土道面的建设提供参考依据。     

聚丙烯纤维混凝土力学性能试验研究

试验研究了聚丙烯纤维混凝土的抗压强度、抗剪强度、抗冲磨强度及弯曲性能，并与钢纤维混凝土进行了对比。结果表明：在混凝土基体不变情况下，低掺量聚丙烯纤维(掺量为0．91kg／m^3)略微降低混凝土的抗压强度和抗剪强度，少许提高混凝土的抗弯强度，显著提高混凝土的弯曲韧性和断裂能，从而起到阻裂和增韧作用，而对混凝土的抗冲磨性能几乎没有改善。另外．网状聚丙烯纤维对混凝土抗弯强度和韧性的改善优于聚丙烯单丝纤维，但它们较钢纤维的增强增韧效果还有一定差距。     

仿钢丝聚丙烯长纤维对钢纤维混凝土力学性能影响

按照国际标准对新型仿钢丝聚丙烯合成长纤维增强高性能混凝土的工作度、含气量、强度及弯曲韧性进行了试验研究。其中对该纤维混凝土的弯曲韧性按照国际材料与结构联合会(RILEM)标准进行了研究,同时还对比了钢纤维混凝土及新型聚丙烯长纤维与钢纤维混杂时纤维混凝土的韧性,得出了不同纤维混凝土的能量吸收值和等效抗弯强度,探讨了新型聚丙烯长纤维部分取代钢纤维的可能性。试验表明,该纤维具有很好的增韧效果,可以部分取代钢纤维来达到增韧增强和降低成本的目的。     

聚丙烯粗合成纤维混凝土力学性能及其增强机理研究

试验研究了聚丙烯粗合成纤维混凝土弯曲强度、弯曲韧性、弯曲冲击和疲劳特性,并与钢纤维混凝土进行了对比,分析了粗合成纤维掺量对力学性能的影响规律,探讨了粗合成纤维混凝土的增强机理。结果表明:当纤维掺量为9～13 kg/m3时,聚丙烯粗合成纤维混凝土相对剩余强度为49%～66%;冲击韧性、疲劳寿命相比基准混凝土分别提高了1.25～6.76倍、100%～389%,表明聚丙烯粗合成纤维可显著改善混凝土的力学性能。     

钢纤维高强混凝土在单调和重复荷载作用下轴压应力-应变曲线试验研究

将钢纤维掺入高强混凝土中,可以改善高强混凝土的脆性,进而可提高结构构件的延性。为研究钢纤维高强混凝土抗压性能,分别对强度等级为C60和C80,钢纤维体积率为0%、1.0%、1.5%和2.0%的钢纤维高强混凝土进行立方体抗压强度试验以及单调和重复荷载作用下的轴心抗压全过程试验。试验结果表明：随着钢纤维体积率的增大,混凝土强度基本没有改变,但相应于峰值应力的应变略有增加,而弹性模量稍有下降。在已有研究的基础上,提出了适用的钢纤维高强混凝土轴压应力-应变曲线数学表达式和受重复荷载作用的钢纤维高强混凝土的卸载曲线和再加载曲线表达式。所提出计算式得到的结果与试验结果吻合较好,可为钢纤维高强混凝土结构的设计和非线性分析提供理论基础。     

循环荷载作用下聚丙烯纤维混凝土受压应力-应变关系研究

考虑聚丙烯纤维体积掺量和长径比两个因素,设计制作54个混凝土试件,通过单轴循环加载试验,研究聚丙烯纤维混凝土的力学行为。试验结果表明：与普通混凝土相比,聚丙烯纤维混凝土试件破坏形态为延性破坏;其循环受压应力-应变曲线包络线与单调受压应力-应变关系曲线近似一致;聚丙烯纤维的掺入可显著改善混凝土的循环受压力学行为,提高混凝土的受压韧性、峰后延性和滞回耗能能力,减小其刚度退化和应力劣化程度,但对其峰值强度、弹性模量和塑性应变影响较小;聚丙烯纤维掺量影响较纤维长径比影响更为明显。基于试验结果,参考《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）,建立聚丙烯纤维混凝土单轴受压弹塑性损伤本构模型,可为聚丙烯纤维混凝土结构设计、工程应用和相关规程修订提供理论依据。     

混杂纤维自密实混凝土的强度和抗弯韧性

在工作度试验研究的基础上,根据不同国际标准研究了不同类型纤维(钢纤维、聚丙烯纤维、混杂纤维)对自密实混凝土强度与抗弯韧性的影响．结果表明：混杂纤维可显著提高自密实混凝土的韧性并改善其破坏形态．     

高温后纤维矿渣微粉混凝土的弯曲性能

通过纤维矿渣微粉混凝土在高温后的弯曲试验,探讨了温度、矿渣掺量、纤维类型与掺量、混凝土强度等级对高温后纤维矿渣微粉混凝土抗折强度和荷载-挠度曲线的影响.结合扫描电镜照片,研究了高温后纤维矿渣微粉混凝土的劣化机理.结果表明,高温后纤维矿渣微粉混凝土弯曲性能随受热温度的升高而不断劣化;钢纤维、矿渣微粉和聚丙烯纤维均会在一定程度上提高高温后混凝土的弯曲性能.通过对试验结果的统计分析,提出了在考虑温度、矿渣微粉掺量和钢纤维掺量影响下的纤维矿渣微粉混凝土抗折强度计算公式.     

超高韧性水泥基复合材料受压性能试验研究

通过对同批次2组圆柱体试件（每组3个）、2组立方体试件（每组3个）进行单轴受压试验,研究龄期、试件类型和纤维类型等因素对超高韧性水泥基复合材料（UHTCC）受压性能的影响,得到UHTCC的轴压应力 应变全曲线及不同类型试件的受压性能规律。结果表明：28 d龄期的圆柱体试件受压时,峰值应变约为0.015,明显高于普通混凝土峰值应变（0.002）;极限压应变为0.034,约为普通混凝土的10倍;7d龄期试件的轴压应力 应变全曲线在应力达到峰值后表现出明显的缓慢下降过程,说明此时UHTCC具有良好的压缩韧性;随着龄期的增长,UHTCC抗压强度提高,但变形能力有所下降;掺入普通高强高模PVA纤维制作的试件抗压强度较高,但变形性能低于K-ⅡREC15型PVA纤维制作的试件;龄期相同时,立方体试件的抗压强度高于圆柱体试件,说明试件尺寸与形状对抗压强度影响较大。