纤维轻骨料混凝土冻融损伤模型研究

选用钢纤维、聚丙烯纤维及混杂纤维掺入轻骨料混凝土进行抗冻性试验.对冻融循环试验结果研究,提出基于动弹性模量衰减的纤维轻骨料混凝土冻融损伤模型.比较发现模型采用直线方程与一元二次方程的分段型数学模型拟合精度高.并根据损伤理论分析掺入不同纤维对轻骨料混凝土冻融损伤速度的影响,结果说明掺人混杂纤维优于聚丙烯纤维及钢纤维.     

冻融循环下沙漠砂纤维混凝土损伤模型研究

为研究冻融循环作用下沙漠砂纤维混凝土的损伤模型,对沙漠砂纤维混凝土进行0次、25次、50次、75次、100次、125次及150次的快速冻融试验,分析不同冻融循环次数后沙漠砂纤维混凝土相对动弹性模量、抗压强度及劈裂抗拉强度的衰减规律。结合试验数据,基于指数函数和二次函数建立沙漠砂纤维混凝土的冻融损伤劣化模型。结果表明:与沙漠砂混凝土相比,掺入聚丙烯纤维的沙漠砂混凝土的抗冻融能力有效提高;相对动弹性模量随冻融循环次数的增加而下降;与未冻融相比,150次冻融循环后,沙漠砂纤维混凝土的抗压强度降低了49.5%,劈裂抗拉强度降低了70.13%;建立了两种冻融循环下沙漠砂纤维混凝土损伤模型,其计算值与试验值吻合较好,可为沙漠砂纤维混凝土在严寒地区的应用提供理论参考。     

稻草纤维轻骨料混凝土力学性能影响因素研究

为了研究稻草纤维、粉煤灰的工程应用,进行了稻草纤维掺入下轻骨料混凝土力学性能试验研究,探索了同一配合比条件下纤维长度、掺量、形状、粉煤灰掺量、纤维夹层因素对轻骨料混凝土力学性能的影响.结果表明:纤维掺入后,粉煤灰陶粒混凝土抗压、劈裂抗拉强度有所降低,但抗冲击强度有所提高;纤维经NaOH溶液处理后,混凝土抗压、抗冲击强度得到了提高;纤维长度对混凝土强度影响不显著;用水泥质量15％以内的粉煤灰替代水泥,能够获得良好的流动性能和力学性能;纤维夹层位置对强度影响显著,底层抗冲击性能好,中间层抗压、抗拉性能好.基于线性回归分析,得出了植物纤维混凝土强度影响因素中纤维掺量>纤维形状>纤维长度的结论.     

盐冻作用下玄武岩纤维混凝土力学性能损伤研究

针对西北寒旱地区混凝土结构易开裂耐久性降低的问题,选取力学性能优异的玄武岩纤维作为混凝土增强材料,采用室内快速冻融试验,以纤维体积掺量为变量,研究了不同纤维体积掺量(0.05%、0.1%、0.15%、0.2%)混凝土试件分别在清水、质量分数为3%的NaCl溶液、质量分数为5%的Na₂SO₄溶液冻融作用下动弹性模量、抗压强度、抗折强度三个力学性指标的变化。研究发现,玄武岩纤维的掺入能有效提升混凝土的初始抗折强度和抗盐冻能力,纤维体积掺量在0.15%~0.2%时混凝土试件动弹性模量、抗压强度与抗折强度在盐冻作用下的衰减速率减缓明显,玄武岩纤维混凝土在三种冻融介质中力学性能下降速率排序为清水<5%Na₂SO₄溶液<3%NaCl溶液。以动弹性模量为损伤变量,拟合混凝土相对抗压强度、相对抗折强度与损伤度的相关模型,模型相关性良好。研究结果可为玄武岩纤维混凝土的实际运用与后期维护提供理论依据与参考。     

混杂纤维轻骨料混凝土力学性能试验研究

本试验研究了玻璃纤维和聚丙烯纤维单一掺入以及混合掺入时对轻骨料混凝土力学性能的影响.结果表明,玻璃纤维对轻骨料混凝土坍落度的影响要大于聚丙烯纤维的影响,并且玻璃纤维对轻骨料混凝土强度提高效果要优于聚丙烯纤维,当混合掺入0.6 kg/m3的玻璃纤维和0.6 kg/m3的聚丙烯纤维时,立方体抗压强度值最高.这两种纤维混杂后,聚丙烯纤维成为影响其混杂效应的最主要因素.在聚丙烯纤维掺量在不大于0.9 kg/m3时,混杂纤维轻混凝土体现出良好的正混杂效应.     

泵送C40混杂纤维混凝土的配合比优化研究

进行了泵送C40钢/聚丙烯混杂纤维混凝土的配合比优化研究,通过正交试验、极差分析和方差分析,明确了各因素对新拌混凝土坍落度、28d抗压强度和劈拉强度等力学性能的影响.针对混杂纤维对混凝土的增强机理,引用了总功效系数这一指标,对各个考核指标进行了考查,得到了钢/聚丙烯混杂纤维混凝土的最优组合条件,再经扩展试验确定了泵送C40钢/聚丙烯混杂纤维增强混凝土的推荐配合比.     

聚丙烯纤维、膨胀剂、矿粉及粉煤灰三掺在抗裂防渗混凝土中的研制与应用

通过试验确定聚丙烯纤维的掺量及混凝土最佳配合比.试验表明,在混凝土中掺入适量的聚丙烯纤维能有效改善混凝土材料物理性能,具有较好的抗渗和抗冻性,并能减少混凝土的早期干缩及塑性裂纹,提高混凝土的抗裂性,在实际工程中应用取得了显著效果.     

超细钢-聚丙烯混杂纤维混凝土力学性能研究

为研究超细钢-聚丙烯纤维对混凝土力学性能的影响,进行了9组超细钢-聚丙烯混杂纤维混凝土试件的立方体抗压强度和劈裂强度试验,分析了超细钢纤维、聚丙烯纤维体积掺量对混凝土力学性能的影响。结果表明:混杂纤维的掺入使混凝土的立方体抗压强度、劈裂强度及拉压比均有提高,混杂纤维混凝土破坏产生明显延性特征;超细钢纤维体积掺量对混凝土力学性能的影响最大,混凝土强度及拉压比随超细钢纤维掺量增加而增大;聚丙烯纤维体积掺量增加对混凝土力学性能的影响并非线性提高,混掺0.1%聚丙烯纤维和1.5%超细钢纤维的混凝土获得最佳力学性能,抗压强度提高19.42%,劈裂抗拉强度提高56.78%,拉压比提高30.16%。     

基于机器学习的高温后聚丙烯纤维混凝土强度预测

影响高温后聚丙烯纤维混凝土(PFRC)力学性能的因素众多,因此相关试验的周期长,试验量大。如何利用现有试验数据预测高温后聚丙烯纤维混凝土的强度能够有效提高试验效率,为实际工程提供参考。通过研究纤维尺度、纤维掺量和温度对混凝土强度的影响,建立纤维尺度、掺量和温度为因子的回归树(RT)、支持向量机回归(SVR)和BP神经网络三种模型。将聚丙烯纤维混凝土在不同受热温度(20 ℃、200 ℃、400 ℃、600 ℃、800 ℃)下的劈裂抗拉强度和抗压强度试验值与预测值进行比较,结果表明:三种模型均能以较高的精度预测高温后聚丙烯纤维混凝土的劈裂抗拉强度和抗压强度;与实测值相比,三种模型预测值与实测值的相对误差基本控制在15%以内,个别数据出现较大预测误差;比较三种模型的平均绝对误差(MAE)和平均相关系数R²,人工神经网络(ANN)模型的预测结果较好,验证了基于机器学习的高温后聚丙烯纤维混凝土力学性能预测的可靠性。     

粉煤灰对混杂纤维混凝土性能的影响研究

本文研究了粉煤灰对混杂纤维(钢/聚丙烯纤维)增强混凝土工作性和土力学性能的影响。结合试验结果,分析了掺入粉煤灰后混凝土工作性及力学性能改变的原因,进而分析了粉煤灰对混杂纤维混凝土性能影响的机理。     

纤维混凝土抗冻性能及损伤劣化模型研究

为了提高寒冷地区建筑的安全性和使用寿命等问题,通过分析不同纤维、粉煤灰掺量的混凝土试件在相应冻融次数下的质量损失率、相对动弹性模量及强度(抗压强度、劈裂抗拉强度)变化规律,研究掺入纤维的比例对混凝土抗冻性的影响.结果 表明:掺入钢纤维(SFs)和PVA纤维时,抗压强度、劈裂抗拉强度显著提高,在冻融次数相同的情况下,掺量与强度呈正相关;随着冻融次数的增加,质量损失率曲线先下降后上升,相对动弹性模量曲线呈下降趋势,掺入4％(质量分数)的SFs及0.05％(质量分数)的PVA纤维时,混凝土试件抗冻性能最优;掺入适量粉煤灰可有效改善混凝土质量、动弹性模量及强度损失.基于相对动弹性模量、强度数据建立冻融循环损伤模型来评价纤维混凝土的损伤程度,选用二次函数衰减模型进行数据拟合,发现建立的模型拟合程度较高,可有效反映冻融循环作用下纤维混凝土的冻融损伤程度.     

基于正交试验的EPS轻型混凝土配合比设计及性能研究

保温性能和抗冻性能对衡量功能一体化材料耐久性，以及促进绿色节能、减排具有重要影响。借助正交试验方法，以聚苯乙烯(EPS)掺量、水胶比、聚甲醛(POM)纤维掺量为影响因素，开展EPS轻型混凝土的力学性能、保温性能及抗冻性能试验，并对试验结果进行极差分析和AHP-CRITIC混合加权分析，得到综合性能最佳的EPS轻型混凝土基础配合比。结果表明：EPS掺量对EPS轻型混凝土力学性能影响最大，POM纤维能显著提高EPS轻型混凝土的抗拉强度，水胶比对EPS轻型混凝土力学性能影响最小；当EPS掺量为35%(体积分数)、POM纤维掺量为0.9%(质量分数)、水胶比为0.21时，EPS轻型混凝土的力学性能最优；在冻融循环下，EPS轻型混凝土冻融损伤满足二参数Weibull分布模型，该模型能较好地反映EPS轻型混凝土冻融损伤变化规律。     

纤维对混凝土早期抗裂性能的影响

通过试验,对不同掺量的纤维混凝土基本力学性能、早期抗裂性能与基准混凝土试件进行了对比研究.结果表明,在混凝土中掺入纤维后,其力学性能有不同程度的提高;混凝土初裂时间延迟,最大裂缝宽度减小,裂缝总面积显著降低.掺入纤维可以有效地提高混凝土的早期抗裂性能.     

改性橡胶混凝土的力学性能和抗冻融性能研究

在橡胶混凝土中复掺聚丙烯纤维和粉煤灰,研究其掺量对橡胶混凝土力学性能和抗冻融性能的影响。结果表明：橡胶混凝土的抗压强度和抗拉强度均随聚丙烯纤维掺量的增大先增大后减小,随粉煤灰掺量的增大而呈减小的趋势;在整个冻融循环进程中,复掺聚丙烯纤维和粉煤灰橡胶混凝土的相对动弹性模量降幅小于素橡胶混凝土,抗冻融损伤能力提高;在本试验聚丙烯纤维和粉煤灰掺量范围内,聚丙烯纤维掺量为10 kg·m^-3、粉煤灰掺量(以替代水泥的质量百分比计)为14%～16%时,橡胶混凝土的综合性能最优。     

盐碱与冻融耦合作用下再生混凝土耐久性试验研究

通过再生混凝土在3.5%NaCl、3.5%Na2SO4、3.5%NaCl+3.5%Na2SO4和水四种溶液中的冻融循环试验,分析再生混凝土在同浓度不同种类盐碱溶液中经过不同冻融次数后(N)的质量变化(△m)和动弹性模量变化(△E) ,绘制N-△m和N-△E的曲线.同时,设置单掺10%、20%粉煤灰和2%、4%硅灰为对照组,研究粉煤灰和硅灰组分别在3.5%NaCl和3.5%Na2SO4环境下混凝土的抗冻性能规律.结果表明:氯盐环境中,随冻融次数的增加,混凝土表面剥削、开裂现象明显,质量和动弹性模量损失严重,而硫酸盐环境中,冻融前期混凝土内部生成水化产物使质量增加,表面膨胀开裂,后期质量和动弹性模量急剧下降,与浓度3.5%氯盐盐冻相比,硫酸盐盐冻动弹性模量损失更大.冻融破坏强度由强到弱排序为氯盐冻、硫酸盐冻、复合盐冻、水冻;掺入粉煤灰后,氯盐环境下的混凝土抗冻性反而下降,10%掺量优于20%掺量.掺入硅灰后,硫酸盐环境下再生混凝土抗冻性提高,破坏程度要比水冻小,4%掺量优于2%掺量;最后分析了混凝土腐蚀机理.     

聚丙烯纤维轻骨料混凝土力学性能及破坏机理研究

轻骨料混凝土因轻质、保温、抗震性能好等特点得到广泛应用,但其高脆性导致力学性能较差.研究不同类型聚丙烯纤维对轻骨料混凝土力学性能的影响,将长度为6 mm、12 mm、19 mm的聚丙烯纤维分别以体积掺量0.1％、0.2％、0.3％加入到轻骨料混凝土中,测量其抗压强度和劈裂抗拉强度,研究纤维在混凝土内作用机理及轻骨料混凝土破坏机理.研究结果表明:掺入聚丙烯纤维长度12 mm体积掺量0.1％时轻骨料混凝土抗压强度最高,较基准混凝土提高14.74％;当掺入纤维长度6 mm体积掺量0.1％时劈裂抗拉强度最高,较基准混凝土提高7.78％,聚丙烯纤维对轻骨料混凝土劈裂抗拉强度影响不大.通过扫描电子显微镜(SEM)观察混凝土微观结构发现,受荷载破坏后聚丙烯纤维存在拔出或拉断两种破坏形式.应用数字图像相关方法(DIC)分析试件表面应变场的变化,应变集中于骨料-水泥基体界面区,裂缝扩展穿过骨料以及骨料-水泥基体界面区导致混凝土破坏.     

钢–聚丙烯混杂纤维增强超高性能混凝土单轴循环受压力学性能EI北大核心CSCD

对钢-聚丙烯混杂纤维超高性能混凝土(SP-UHPC)开展受压力学性能研究,通过单调和循环受压加载试验,分析纤维种类、长径比和体积掺量对SP-UHPC关键力学性能指标的影响,并基于扫描电子显微镜结果揭示钢-聚丙烯混杂纤维增强机理。结果表明:钢-聚丙烯混杂纤维可以显著提高SP-UHPC受压力学性能;与未掺入纤维的UHPC相比,SP-UHPC表现出明显的延性破坏特征,峰值强度、峰值应变和韧性明显提高,刚度退化速率减缓。建立了SP-UHPC单轴循环受压应力-应变关系数学表达式,能够准确预测含有不同纤维特征参数的SP-UHPC在单轴受压条件下的力学响应。     

冻融循环下纤维再生混凝土与BFRP筋粘结强度试验研究

为了研究纤维再生混凝土和BFRP筋间的粘结强度,本文通过54个试件中心拉拔试验,研究单掺玄武岩纤维、聚丙烯纤维、混杂玄武岩-聚丙烯纤维和冻融循环对再生混凝土与BFRP筋粘结强度的影响.结果表明:单掺玄武岩或是聚丙烯纤维都会不同程度地降低粘结强度,但降低效果不显著;掺入混杂纤维时,若体积掺量小于某一临界值,可以提高粘结强度,但掺量过多时,粘结强度降低;在冻融循环条件下由于冻融次数增加,混凝土会发生二次水化作用,导致极限粘结强度得到提高.     

冻融与氯盐耦合作用下超细粉煤灰混凝土抗碳化性能研究

为了研究氯盐与冻融耦合作用下超细粉煤灰混凝土的碳化性能,对不同掺量超细粉煤灰混凝土进行了抗压强度试验、基准碳化试验、冻融-碳化试验和盐冻-碳化耦合试验.结果表明:在标准养护条件下,混凝土试件中掺入少量超细粉煤灰会降低试件本身的抗压强度,但降低幅度不大,而掺入大量的超细粉煤灰其抗压强度下降比较明显.干燥养护下,掺入超细粉煤灰对试件的抗压强度影响较小,其抗压强度随掺量没有出现骤降.掺入适量的超细粉煤灰能提高混凝土的抗碳化性能,随着超细粉煤灰掺量增加,抗碳化性降低,当超细粉煤灰掺量超过25％时对混凝土抗碳化性能影响不大.当超细粉煤灰参量一定时,盐冻-碳化循环试验对混凝土碳化深度最不利,且超细粉煤灰混凝土的碳化深度与循环次数呈现二次函数关系.     

纤维素-玄武岩混杂纤维喷射混凝土力学性能及能量演化

为研究纤维素纤维和玄武岩纤维掺量对喷射混凝土力学性能的影响,对不同纤维掺量下的喷射混凝土开展工作性能和力学性能试验,根据能量演化曲线对比分析喷射混凝土不同阶段的能量变化,并结合宏观试验和SEM分析纤维对喷射混凝土的增韧阻裂机理。结果表明：掺入纤维素纤维和玄武岩纤维会导致喷射混凝土坍落度降低,喷射混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度随两种纤维掺量增加呈先升高后降低的趋势;在荷载作用下,喷射混凝土能量演化曲线大致经历四个阶段,分别为初始损伤阶段、线弹性阶段、突变损伤阶段和破坏阶段,掺入适量纤维素纤维和玄武岩纤维增强了喷射混凝土的阻裂耗能能力;掺入纤维素纤维后,喷射混凝土界面过渡区水化产物颗粒分布更加均匀,界面结构更加平整致密;纤维与基体间的摩擦为裂缝拓展提供了所需要消耗的能量,增强了喷射混凝土的延性与抗裂性。