三向应力状态下钢纤维混凝土的动态破坏准则研究

通过三向应力状态下的不同钢纤维含量的混凝土动态特性试验研究发现,随着围压的增大,各种掺量钢纤维混凝土的峰值应力显著提高。同一种围压条件下,随着钢纤维掺量的增大,钢纤维混凝土的峰值应力提高不多。同时建立了钢纤维混凝土动态本构关系及失效准则。     

超短钢纤维高强混凝土静力与动力抗压特性对比试验及分析

采用长度9mm、直径约0.45mm的平直型超短钢纤维,研制了钢纤维体积含量0%、3%和6%的钢纤维高强混凝土,对它们进行了准静态的压缩试验和冲击压缩试验,得到两种材料在不同应变速率下的全过程应力应变曲线,对比分析了静态和动态条件下钢纤维含量对超短钢纤维高强混凝土的影响。     

复杂动载作用下钢纤维混凝土材料参数特征分析

采用常三轴动力试验仪对不同钢纤维含量、不同围压、应变速率为10-3/s作用下混凝土的主要参数进行试验与分析,结果表明:①随着围压的增大,各种不同钢纤维含量的混凝土峰值应力显著提高;②同一种围压条件下,基体强度等级愈高峰值应力的增加幅度也愈高,峰值应力随钢纤维含量的变化不大;③围压对峰值应变的影响较大,随围压的增大,峰值应变明显增大;在有围压的条件下峰值应变随钢纤维含量的增加而提高得不多;④钢纤维含量对割线模量有一定的影响,对基体强度较低的混凝土的影响要比强度等级高的混凝土显著;围压对钢纤维混凝土割线模量也有一定影响,随围压的增加,钢纤维混凝土的割线模量表现为先增加后减小,但增加和减小的程度都不大;围压的变化对基体强度较高的混凝土割线模量影响不大,对基体强度较低的混凝土基本呈下降趋势;⑤混凝土的泊松比离散性较大,钢纤维含量和围压对泊松比的影响不是很大,主要集中在0.11～0.20之间;⑥在三轴动荷载的情况下,钢纤维的掺入对混凝土的压缩韧度指数ηc5基本上没有影响;但韧度指数ηc10随钢纤维含量的增加有显著提高,变形不大时作用不明显,当变形较大时,钢纤维提高韧性的作用得以充分体现;钢纤维的增韧效果在基体强度较低的...     

三向应力状态下钢纤维混凝土动态特性试验研究

研究了三向应力状态下钢纤维含量为0和2.0%的混凝土在应变速率为10-3、10-4、5×10-4s-1时的强度特性和变形特性;试验过程采用变形控制.试验结果表明,钢纤维混凝土与素混凝土常规三轴峰值应力随围压的提高而增长明显,同种混凝土在相同围压下,其抗压强度随着应变速率的提高而提高;钢纤维混凝土与素混凝土的常规三轴峰值...     

围压及钢纤维掺量对活性粉末混凝土力学特性的影响

对钢纤维掺量(体积分数)分别为0%,0.3%,1.0%,1.7%,2.4%的活性粉末混凝土(RPC)圆柱体试样(φ43.6×130mm)在5档围压(0,10,20,40,70MPa)下进行了常规三轴试验.结果表明:围压对RPC试样的抗压强度、变形能力及破坏形态影响显著;在单轴加载时,钢纤维掺量对RPC试样的抗压强度、变形能力及破坏形态都有影响;在轴向加载过程中维持围压分别为10,20,40和70MPa时,钢纤维仅对RPC试样的破坏形态有影响,对其抗压强度和变形能力几乎没有影响.分别用Mohr-Coulomb准则与Willam-Warnke模型拟合了所测抗压强度数据,拟合结果表明Willam-Warnke模型能更好地描述RPC试样的抗压强度发展规律.     

低温下钢纤维混凝土 SHPB 试验研究

采用74mm 分离式霍普金森压杆（SHPB）试验装置对四种不同含量的钢纤维混凝土试件在-40℃下进行了冲击试验,分析了低温环境下应变率对钢纤维混凝土试件的影响,探讨了低温动力学试验中钢纤维含量对试件动强度的影响规律。试验结果表明,钢纤维的加入对混凝土的动态力学性能有较大的提高,较理想的钢纤维掺量为1.5%。     

超短钢纤维混凝土动态力学性能研究

利用φ74 mm的变截面SHPB装置对钢纤维长6mm,长径比40,钢纤维体积含量分别为0%、3%、6%的超短钢纤维混凝土进行了冲击压缩试验,得到了不同应变率下的全过程应力应变曲线.试验结果表明：随着钢纤维含量和应变率的提高,钢纤维混凝土的峰值应力增加.结合试验现象,通过分析微裂缝的萌发与扩展的原理对钢纤维的增强机理及应变率效应进行了阐述.     

钢纤维混凝土三轴压缩下的强度和韧度特性

当围压分别为10,20,40,80MPa时,对纤维体积分数φf为0%,0.75%,1.50%,3.00%的钢纤维混凝土进行了3×10-5,5×10-4 s-1两种应变率的常规三轴压缩试验,测出了全过程应力-应变曲线,并据此分析了纤维体积分数、围压和应变率对试验曲线的峰值应力、峰值应变及材料韧度等力学指标的影响规律.结果表明:当围压相同而φf不同时,随着φf的提高,材料的峰值应力和峰值应变均明显提高,其韧度也有所提高;当围压不同而φf相同时,随着围压的增加,材料的强度和韧度都有所提高.而且,在较低围压下往素混凝土里添加钢纤维更能够发挥其增强和增韧效果;随着加载应变率的增加,材料的峰值应力、峰值应变也有一定的增大趋势.     

超短钢纤维混凝土的SHPB试验研究

利用直径为φ74mm的变截面SHPB装置对钢纤维混凝土进行冲击压缩试验,其中钢纤维长为6mm、长径比为40的超短钢纤维,体积掺量分别为0%、3%、6%.试验得到了不同应变率下的全过程应力应变曲线.试验结果表明:随着钢纤维含量和应变率的提高,材料的强度增加.     

钢纤维再生混凝土常规三轴压缩试验研究

使用DYS-2500高温高压岩石三轴试验机对钢纤维再生混凝土圆柱体进行了单轴压缩和常规三轴压缩试验研究。结果表明,钢纤维再生混凝土在单轴压缩和三轴压缩下的破坏形态有所差别;同一围压下,钢纤维再生混凝土随着钢纤维掺量的增加,试件能承受的主压应力及轴向应变也相应增加,且围压下的应力-应变曲线走势大体一致;相同掺量钢纤维再生混凝土,随着围压值的提高,其承受的主压应力、轴向应变也相应提高;围压15MPa时,钢纤维再生混凝土的峰值应力约是单轴压缩下峰值应力的3.08~4.13倍;同一围压下的纤维再生混凝土,钢纤维掺量2%的峰值应力约是普通再生混凝土峰值应力的1.15~1.54倍;围压15MPa时钢纤维再生混凝土的峰值应变比0MPa时的峰值应变增加了5.98~6.76倍;同一围压下的再生混凝土,钢纤维掺量2%的峰值应变约是普通再生混凝土峰值应变的1.22~1.52倍。     

高轴压比钢纤维超高强混凝土短柱延性的试验研究

试验旨在研究在较高轴压比条件下,钢纤维对超高强混凝土短柱抗震延性的改善作用。短柱试件的剪跨比均为2.0,强度为103.6~114.8MPa,钢纤维的体积含纤率分别为0.5%、1.0%、1.5%。采用简支梁加载图式进行了低周反复荷载试验。观测了试件在荷载作用下的开裂和破坏的发展过程,分析了不同钢纤维含量对短柱的破坏形态、滞回特性的影响。试验结果表明:未掺钢纤维的试件,在高轴压作用下,发生了脆性特征明显的剪切破坏,延性很差;随着钢纤维含量的增加,试件的破坏形态向具有一定延性特征的弯剪破坏转变;同时延性得到大大改善,位移延性和极限弹塑性位移角分别可最大增加50.2%、96.1%,最后给出了抗震设计条件下的最小钢纤维体积含纤率的建议值。     

钢纤维活性粉末混凝土抗冻性能试验研究

通过试验以钢纤维0%,0.5%,1%,2%,3%五种不同掺量掺入活性粉末混凝土中,研究了钢纤维对混凝土抗冻性能的影响规律,试验冻融循环次数和钢纤维体积率对钢纤维混凝土冻融后相对动弹性模量变化、质量损失和劈裂强度损失的影响,分析了冻融环境下钢纤维对混凝土的增强机理。结果表明,活性粉末混凝土在冻融循环作用下,掺入钢纤维可以改善活性粉末混凝土的抗冻性能。钢纤维以2%的掺量与粉煤灰、硅灰复合掺入混凝土中,可以配制高抗冻性能的活性粉末混凝土。     

钢管/GFRP管约束再生混凝土柱偏心受压试验

以再生粗骨料取代率和膨胀剂掺量为参数,完成了4个钢管约束和4个玻璃纤维增强塑料（GFRP）约束再生混凝土柱试件的偏心受压试验,对钢管约束和GFRP管约束再生混凝土试件的极限荷载和轴向变形进行了对比分析,并对试件的极限荷载试验值与计算值进行了对比。结果表明:100%再生粗骨料取代率再生混凝土试件的极限荷载比普通混凝土试件低,混凝土强度相同时,GFRP管约束再生混凝土试件偏心受压极限荷载比钢管约束试件低;膨胀剂可以提高钢管和GFRP管约束试件的偏心受压极限荷载,并且对GFRP管约束试件作用更为显著;GFRP管约束试件的变形能力比钢管约束试件大,100%再生粗骨料取代率再生混凝土试件的变形能力比普通混凝土试件大。     

钢纤维改善高强混凝土单轴受压特性的试验研究

研究了钢纤维高强混凝土单轴受压应力-应变全曲线的特征。通过试验发现,在高强混凝土中掺入钢纤维,对应力-应变曲线产生了明显的影响,特别在钢纤维体积率Vf=1.5%及2.0%时,应力-应变全曲线出现了二次峰值,这在普通钢纤维混凝土及高强混凝土中从未出现过。同时由于钢纤维的掺入,对高强混凝土单轴受压的应力峰值、峰值应变及韧性都产生了不同程度的影响,从而有效地改善了高强混凝土的性能。     

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。     

高温后混杂纤维混凝土抗压强度

通过混杂纤维混凝土试块的高温后抗压试验,分析了温度、纤维类别和纤维体积率、混凝土基体强度等级对混凝土高温后抗压强度的影响。结果表明:随着经历温度的升高,混杂纤维混凝土高温后的抗压强度及高温后与常温下抗压强度比在400℃之后下降幅度较大;适宜掺量的钢纤维(1%纤维体积率)和聚丙烯纤维(0.1%纤维体积率)能较好的提高混杂纤维混凝土高温后的抗压强度。在试验研究的基础上,建立了考虑温度、钢纤维和聚丙烯纤维体积率共同影响的高温后混杂纤维混凝土抗压强度计算模型,为纤维混凝土结构的抗火设计及灾后处理提供了理论依据。     

掺入短切纤维的纤维编织网增强混凝土薄板弯曲力学性能试验研究

为研究掺入短切纤维的纤维编织网增强混凝土(简称TRC)薄板的受弯承载能力及裂缝开展,对其进行了四点弯曲试验,对比分析了TRC薄板纤维编织网浸胶的处理、水灰比、短切纤维种类和掺量,以及钢纤维长径比等因素的影响。在此基础上,采用环境扫描电镜及能谱仪对短切纤维与纤维编织网在混凝土基体中的微观形貌进行观察。研究结果表明：对浸胶处理的TRC薄板、掺入碳纤维和聚丙烯纤维的试件的承载力提高幅度分别为16%和32%;掺入钢纤维并未提高薄板的承载力。未浸胶处理的TRC薄板,掺入短切碳纤维、钢纤维、聚丙烯纤维和掺入短切钢纤维与聚丙烯纤维混合纤维的试件,其承载力的提高幅度分别为132%、47%、27%和86%,且钢纤维和碳纤维掺量越多,薄板开裂后刚度越大,但聚丙烯纤维的掺量不宜偏高。短切碳纤维与钢纤维均能有效减缓裂缝的扩展,但在微观裂缝处两种纤维的交联作用机理不同;掺入短切纤维可使薄板裂缝数量增多。     

聚乙烯醇纤维及钢纤维增强水泥砂浆流变性和流动性能

为探索纤维对水泥砂浆拌和物工作性能的影响,采用流变仪、微型坍落度筒和V型漏斗研究了不同水灰比和纤维掺量(体积分数)下,聚乙烯醇(PVA)纤维及钢纤维增强水泥砂浆拌和物的流变性和流动性能.结果表明:2种纤维增强水泥砂浆拌和物的屈服应力和塑性黏度均随着水灰比的增大而减小,而流动扩展度和流动速率均随着水灰比的增大而增大;PVA纤维掺量为0.25%时,对拌和物工作性能的影响较小;钢纤维掺量小于0.75%时,能够促进纤维增强水泥砂浆拌和物流动;钢纤维掺量继续增加至1.00%时,拌和物的流动性则明显降低.纤维增强水泥砂浆拌和物的流动扩展度与屈服应力、流动速率与塑性黏度均呈负指数关系,相关系数分别为0.808和0.730.     

钢纤维粉煤灰混凝土力学性能试验与分析(Ⅱ)

在钢纤维粉煤灰混凝土受压性能、受拉性能的研究基础上,进一步研究了钢纤维粉煤灰混凝土的抗折强度、轴心抗压强度、弹性模量以及钢纤维掺量和粉煤灰掺量与其力学性能的关系.研究结果表明:钢纤维粉煤灰混凝土强度随钢纤维体积率的增加,其抗折强度受影响较大,弹性模量和轴心抗压强度受影响也较明显.