混杂纤维轻骨料混凝土抗冲击压缩特性研究

通过对28个Φ96mm×50mm的塑钢-聚丙烯混杂纤维轻骨料混凝土试件的SHPB冲击压缩试验,分析了密度、冲击气压和冲击次数对破坏强度和峰值应变的影响。结果表明:在冲击荷载作用下,密度对试件的破坏强度有明显影响,破坏强度随着密度增大而提高;与一般混凝土材料不同,塑钢-聚丙烯混杂纤维轻骨料混凝土破坏强度随冲击气压增大而明显降低。在低速冲击荷载作用下,混杂纤维轻骨料混凝土具有良好的韧性和抗多次冲击能力。     

钢纤维混凝土与聚丙烯纤维混凝土材料冲击荷载下纤维增韧特性试验研究

对两种纤维混凝土材料纤维增韧及耗能机理进行了探讨,并采用变截面大尺寸Hopkinson压杆,对钢纤维混凝土、素 混凝土和五种纤维含量的聚丙烯纤维混凝土试件进行了三种应变率范围的冲击压缩试验,文中给出了不同材料试件的破 坏特征及试验测试结果。并以应力-应变全程曲线所围面积作为韧性指标,对两种纤维混凝土在冲击荷载下增韧特性进 行了对比分析。研究表明,五种含量的聚丙烯纤维混凝土中,含量0.9～1.5kg／m3的三组混凝土韧性较高,其中含量 1.5kg／m3的聚丙烯纤维混凝土韧性值最大;与素混凝土相比,两种纤维混凝土韧性均有所提高,在达到应力峰值后的变 形阶段得以体现,在0～0.020应变范围内,钢纤维混凝土、含量1.5kg／m3的聚丙烯纤维混凝土韧性指标比素混凝土分别 提高了37.7％和18.9％。     

冲击荷载下3种典型纤维混凝土的动态力学性能研究

为研究玻璃纤维、钢纤维、聚丙烯纤维对纤维增强混凝土动态力学性能的影响，采用Hopkinson压杆，对不同纤维类型、纤维质量掺量和打击气压下50 mm×25 mm的混凝土试件进行动态压缩试验，对比其与普通混凝土在冲击荷载作用下动态力学性能的区别，得到各类纤维混凝土试件在不同打击气压下的动态压缩强度及应力-应变全过程曲线。结果表明，掺入适量纤维可提高混凝土的抗冲击性能，对混凝土的强度、塑性、能量耗散情况均有一定程度的改善，其中效果最好的是掺1.5%钢纤维的纤维混凝土，各项性能均明显优于普通混凝土。     

初始强度对混凝土动态压缩力学性能的影响

使用直径120 mm的霍普金森压杆对混凝土进行冲击压缩试验,研究混凝土初始强度对其动态压缩力学性能的影响。试件采用尺寸为117 mm×80 mm的圆柱形试件,通过对不同初始强度(54.82、63.75、84.00 MPa)、不同应变率(10~40 s-1)下的试件进行冲击压缩试验,发现:混凝土的动态抗压强度与其自身的强度具有较大的相关性,在应变率相同时,随着混凝土初始强度的升高,其DIF因子减小;不同初始强度的混凝土试件在应变率基本相同时,其破坏形态也基本一致,且随着应变率的提高,混凝土试件的破坏程度加深,试件破坏的碎块尺度显著减小。     

钢-聚丙烯混杂纤维混凝土材料弯曲疲劳性能研究

为研究钢-聚丙烯混杂纤维混凝土梁的抗弯疲劳性能,进行了三根钢-聚丙烯混杂纤维混凝土梁及1根对比梁的抗弯疲劳试验。同时在试件底部粘贴应变片,通过应变动态采集试件应变值,研究了重复荷载作用下素混凝土、单一纤维混凝土以及钢-聚丙烯混杂纤维混凝土梁的应力-应变关系,提出了疲劳强度计算公式,建立疲劳寿命与纤维掺量的模型,确定特定情况下的最佳掺量范围。     

不同掺量比的钢及聚丙烯混杂纤维混凝土在冲击荷载下的强度研究

采用SHPB试验装置,对三种不同掺量比的钢及聚丙烯混杂纤维混凝土试件进行冲击试验,绘制各掺量比下的应力-应变曲线。试验结果表明:钢纤维和聚丙烯纤维的掺入对混凝土的强度均有显著提高,钢纤维的最佳体积掺量为1.5%,聚丙烯纤维的最佳体积掺量为0.5%。     

混杂纤维混凝土动态压缩性能试验及数值模拟研究

为了研究钢-聚丙烯混杂纤维混凝土(HFRC)的动态压缩性能及损伤机理,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置进行了冲击压缩性能试验。试验得到了设计强度为CF50的HFRC和钢纤维混凝土(SFRC)两种材料在四个不同应变率下的应力-应变曲线,并从破坏应力、峰值应变、峰值韧度等方面进行分析,结果表明HFRC的动态力学性能优于SFRC。采用ANSYSLS-DYNA有限元程序,选用HJC本构模型模拟HFRC动态冲击压缩性能,在验证数值模拟精度的基础上重构材料的应力-应变曲线,数值模拟结果与试验结果基本吻合。通过模拟试件的破坏过程,得到了HFRC在动态冲击荷载作用下的损伤演化方式,为材料的动态损伤机理研究提供理论依据。     

陶瓷纤维混凝土的抗冲击性能试验研究

采用100 分离式霍普金森压杆（SHPB）试验装置,研究了不同纤维掺量（体积分数,下同）的陶瓷纤维混凝土（CRFRC）冲击压缩特性.采用厚度为1mm,不同直径的H62黄铜波形整形器对入射波进行整形,确保了试验过程中的应力均匀性,实现了恒应变率加载.结果表明：随着纤维掺量的增加,CRFRC的峰值应力和峰值应变明显增加,应力应变曲线下降段由缓变陡;冲击压缩强度和能量吸收特性较素混凝土显著提高,当应变率为（74±2）s-1时,纤维掺量为0.3%的CRFRC能量吸收率明显高于素混凝土.另外,拟合了动态强度增长因子随应变率对数变化的关系式.     

混杂纤维混凝土冲击压缩性能SHPB试验研究

采用φ74 mm分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,分别对钢-聚丙烯混杂纤维混凝土及钢纤维混凝土材料进行了冲击压缩性能试验,得到了4个不同应变率下的应力-应变曲线.根据试验结果,从破坏强度、峰值应变等方面分析了混杂纤维混凝土的应变率效应,并比较了相同钢纤维掺量下,混杂纤维混凝土与钢纤维混凝土的动态抗压性能.试验表明混杂...     

冲击荷载下聚丙烯纤维混凝土动态性能试验研究

本文通过改进的分离式Hopkinson压杆试验装置对聚丙烯纤维混凝土进行冲击压缩试验。对5种不同纤维掺量的混凝土进行了4个应变率的单轴冲击压缩试验。从已有的本构模型中选择最合适的来模拟聚丙烯纤维混凝土,并对本构方程进行了改进。自定义了一种损伤确定方式,并通过对比损伤因子来确定了应变、应变率及纤维掺量对损伤演化的影响,得出损伤演化最慢时的纤维掺量;应变率效应在峰值应力中体现得比较明显,但在初始弹性模量上却相差甚微;一定的纤维掺量可以增加材料的韧性,但是过多或者过少的掺量都会导致峰值应力减小。     

考虑地震量级作用下橡胶纤维混凝土的受压动力性能

为探究橡胶纤维混凝土受压动力性能,分别按0％和30％橡胶取代率、0％和0.6％聚丙烯纤维掺量配制4种配合比橡胶纤维混凝土;同时考虑8种地震量级加载应变率,应用液压伺服机对橡胶纤维混凝土开展单轴受压试验,得到不同加载工况下橡胶纤维混凝土受压破坏形态和应力-应变曲线.结果 表明:掺有橡胶颗粒和聚丙烯纤维的混凝土静动力受压破坏形态完整性相对较高,橡胶颗粒作用能够有效提高混凝土的延性特征;随着加载应变率的提高,橡胶纤维混凝土峰值应力逐步增大,其中单掺聚丙烯纤维的混凝土峰值应力动力提高系数和弹性模量动力提高系数明显高于其他配合比工况,单掺橡胶颗粒的混凝土所表现出的规律则与之相反;另外,分别提出了加载应变率与橡胶纤维混凝土峰值应力动力提高系数和弹性模量动力提高系数的关系方程,并对其受力机理进行了探讨.     

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。     

荷载损伤后纤维轻骨料混凝土氯离子侵蚀研究

为研究荷载损伤对纤维轻骨料混凝土抵抗氯离子侵蚀性能的影响,设计了掺加聚丙烯纤维、钢 聚丙烯纤维、钢纤维3种轻骨料混凝土,开展了抗拉和抗压试验。分别在40%,60%,80%极限荷载3种拉、压应力水平下持续加载60 s,并测量加载后的残余应变。卸载后将试件切割成直径100 mm、厚50 mm的圆柱体,通过NEL法测定氯离子扩散系数。研究结果表明:混凝土残余应变随着拉、压荷载等级的增大而增大,纤维对轻骨料混凝土极限强度和变形能力提高显著;未施加荷载时,随着纤维的增加,单掺聚丙烯纤维组氯离子扩散系数变小,混掺纤维组基本保持不变,钢纤维组显著增加;施加荷载后,纤维的增加没有显著改善轻骨料混凝土抗氯离子侵蚀能力;残余应变与氯离子扩散系数间存在正相关特性,残余应变越大,氯离子扩散系数越大。     

纤维高强混凝土抗剪性能的试验研究

通过84根尺寸为100mm×100mm×400mm的高强混凝土、钢纤维高强混凝土、聚丙烯纤维高强混凝土试件在剪切荷载作用下的抗剪试验,研究了纤维类型和纤维体积率(掺量)对高强混凝土抗剪强度及在剪切荷载作用下变形性能的影响。结果表明,纤维的加入有效地改善了高强混凝土的抗剪强度及变形性能。初裂抗剪强度和变形、极限抗剪强度和变形以及抗剪韧性均随纤维体积率(掺量)的增加而增大,试件破坏时能保持完整性。根据试验结果,建立了钢纤维高强混凝土及聚丙烯纤维高强混凝土抗剪性能的剪力传递模型和数学表达式。     

The damage evolution behavior of polypropylene fiber reinforced concrete subjected to sulfate attack based on acoustic emission

To study the damage evolution behavior of polypropylene fiber reinforced concrete (PFRC) subjected to sulfate attack, a uniaxial compression test was carried out based on acoustic emission (AE). The effect of sulfate attack relative to time and fiber hybridization were analyzed and the compression damage factor was calculated using a mathematical model. The changes to AE ringing counts during the compression could be divided into compaction, elastic, and AE signal hyperactivity stages. In the initial stage of sulfate attack, the concrete micropores and microcracks were compacted gradually under external load and a corrosion products filling effect, and this corresponded with detection of few AE signals and with concrete compression strength enhancement. With increasing sulfate attack time, AE activity decreased. The cumulative AE ringing counts of PFRC at all corrosion ages were much higher than those for plain concrete. PFRC could still produce AE signals after peak load due to drawing effect of polypropylene fiber. After 150 d of sulfate attack, the cumulative AE ringing counts of plain concrete went down by about an order of magnitude, while that for PFRC remained at a high level. The initial damage factor of hybrid PFRC was −0.042 and −0.056 respectively after 150 d of corrosion, indicating that the advantage of hybrid polypropylene fiber was more obvious than plain concrete and single-doped PFRC. Based on a deterioration equation, the corrosion resistance coefficient of hybrid PFRC would be less than 0.75 after 42 drying−wetting sulfate attack cycles, which was 40% longer than that of plain concrete.     

混杂纤维混凝土力学性能试验研究与分析

研究了素混凝土、粉煤灰混凝土、层布式混杂纤维混凝土及混杂纤维混凝土在14d、28 d、56 d的抗压强度和劈裂强度。结果表明:粉煤灰会降低混凝土的早期强度但能增加混凝土的和易性,掺30%粉煤灰的聚丙烯纤维混凝土在28 d的抗压强度比素混凝土降低了10%,劈裂强度提高了3%。掺30%粉煤灰的混杂纤维混凝土在28 d的抗压强度比素混凝土提高了4%,劈裂强度提高了10%。聚丙烯纤维和钢纤维的加入可以明显改善混凝土的脆性,提高混凝土的劈裂强度,若两种纤维混杂掺加改善混凝土脆性效果更明显。     

道面聚丙烯纤维混凝土的耐久性研究

为了研究聚丙烯纤维对道面混凝土耐久性的影响,应用冲击、碳化、抗老化、抗硫酸盐和耐磨等试验方法,进行了素混凝土和聚丙烯纤维混凝土的对比试验,研究了聚丙烯纤维的作用机理.结臬表明:聚丙烯纤维能有效地提高道面混凝土的抗冲击能力和耐磨能力,有效地控制道面混凝土的碳化,降低了硫酸镁溶液侵入,聚丙烯纤维道面混凝土不存在老化问题.     

用超声波法评估纤维对混凝土的抗火作用

本文通过试验对普通混凝土、钢纤维混凝土和聚丙烯纤维混凝土高温后破坏状况进行了研究;利用超声波的原理,对加热后的3种混凝土分别进行超声波速检测,并用超声波速评价了各种纤维对混凝土抗火性能所产生的影响;提出了综合超声波速和混凝土表面状况来推断受火温度及损害程度的方法。     

The effect of fibers on the variation of bond between steel reinforcement and concrete with casting position

Bond to plain and deformed steel rebars was measured by pull-out testing along the height of wall-shaped specimens. The performances of steel, polypropylene and glass fiber reinforced concrete were compared with non-fiber concrete. The results did not indicate significant difference in the behavior of the concretes with plain bars. The differences in the bond with deformed bar were correlated with the cracking patterns as a function of fiber type and casting position. Steel fiber concrete had the highest bond reduction with concrete depth despite the highest bond strength, which was attributed to the segregation of steel fibers.