The Mechanical Properties of Polypropylene Fiber Reinforced Concrete

The compressive, shear strengths and abrasion-erosion resistance as well as flexural properties of two polypropyenc fiber reinforced concretes and the comparison with a steel fiber reinforced concrete were reported. The exprimental results show that a low content of polypropylene fiber (0.91 kg/m^3 of concrete ) slightly decreases the compressive and shear strengths, and appreciably increased the flexural strength, but obviously enhances the toughness index and fracture energy for the concrete with the same mix proportion, coasequently it plays a role of anti-cracking and improving toughness in concrete. Moreover, the polypropylene mesh fiber is better than the polypropylene monofilament fiber in improving flexaral strength and toughness of concrete, but the types of polypropylene fibers are inferior to steel fiber. All the polypropylene and steel fibers have no great beneficial effect on the abrasion-erosion resistance of concrete.     

钢/聚丙烯混杂纤维对HPC深梁受弯性能的影响

为研究钢纤维和聚丙烯纤维对高性能混凝土(HPC)深梁受弯性能的影响,对17根含有不同钢纤维(体积掺量≤1%)和聚丙烯纤维(体积掺量≤0.2%)以及不同纵筋配筋率的HPC简支深梁进行4点受弯性能试验.结果显示:单一纤维或混杂纤维增强HPC深梁的初裂荷载提高了10%～40%;混杂纤维增强HPC适筋深梁的纵筋屈服荷载提高50%～150%,极限受弯承载力提高1～2倍,但无筋的混杂纤维HPC深梁承载力很小,破坏为剪切脆性破坏.试验结果表明:混杂纤维可以极大提高HPC深梁的受弯承载力,但混杂纤维的作用不能代替纵向钢筋的作用;可采用复合材料强度叠加原理及剩余弯曲强度理论来探讨混杂纤维增强HPC深梁的极限受弯承载力计算公式.     

大掺量粉煤灰超高性能钢纤维混凝土的静动态力学行为

研究了4种不同钢纤维掺量(体积掺量分别为0%,1.0%,1.5%,2.0%)的大掺量粉煤灰超高性能混凝土的单轴压缩强度、弹性模量、单轴抗拉强度、弯曲韧性、断裂韧性、断裂能等静态力学行为,以及高速冲击、压缩作用下的应力波传播规律、应力–应变曲线和破坏特征等动态力学行为.结果表明:掺加钢纤维的大掺量粉煤灰超高性能混凝土的轴心抗压强度、弹性模量和抗拉强度略有增大,韧性指数、残余强度、断裂韧度和断裂能成倍提高;未能增加冲击、压缩作用下的应变率效应程度,但却增大动态应力–应变曲线下的面积,提高试件破坏的应变率阈值,使混凝土存在裂而不散的破坏现象.     

纤维素纤维及混杂纤维混凝土的弯曲韧性

研究了纤维素纤维UF500增强混凝土的抗弯韧性,同时进行了合成纤维、钢纤维及混杂纤维混凝土的弯曲韧性试验,测定了纤维混凝土梁的荷载一挠度全曲线.基于美国ASTM方法,分析了纤维素纤维、合成纤维、钢纤维及其混杂纤维增强混凝土的弯曲韧性.研究表明,纤维素纤维可提高混凝土抗弯韧性和变形能力,韧性指数I_5、J_(10)分别比素混凝土提高了3.0和5.8倍;在纤维体积率相同情况下,纤维素纤维混凝土抗弯韧性高于聚丙烯纤维混凝土;纤维素纤维和钢纤维混杂使用显著改善了混凝土的韧性和变形性能,使混凝土由脆性破坏变为延性破坏.     

纤维类型对混凝土抗压强度和弯曲韧性的增强效应及变异性的影响

为研究单掺钢纤维、聚丙烯纤维和纤维素纤维对混凝土抗压强度及弯曲韧性的影响,在不同体积掺量下进行了混凝土试块的抗压强度及弯曲韧性试验,并对试验结果进行了变异性分析。试验结果表明：3种纤维混凝土抗压强度较素混凝土平均提高26.7%、6.1%和11.1%;二次抗压强度保持率分别达77.0%、45.7%和58.0%;抗弯承载力最大分别提高31.6%、3.5%和14.0%;基于荷载挠度曲线、Newkumar法及弯拉应力应变曲线分别计算的弯曲韧性指数I₂₀、Newkumar指标PCS_m和韧度比R_x分别为素混凝土的4.2、3.1、2.6倍,19.9、9.8、6.9倍和4.0、3.4、2.7倍。变异性分析结果表明,掺入纤维后混凝土的抗压强度变异性小于弯曲韧性。同时,基于Newkumar法和应力应变曲线法算得的混凝土弯曲韧性指标变异系数小于荷载挠度曲线法。总体而言,钢纤维增强混凝土的抗压强度和弯曲韧性最为显著,且变异系数最小。纤维素纤维增强混凝土抗压强度及聚丙烯纤维增强混凝土弯曲韧性则相对较显著。     

混杂纤维对高性能混凝土拉压比的影响

为研究低掺量钢-聚丙烯混杂纤维对高性能混凝土拉压比的影响,采用正交试验法设计了18组混杂纤维高性能混凝土试件及1组普通高性能混凝土对比试件,通过标准试验方法进行立方体抗压强度和劈裂抗拉强度试验,试验中考虑的因素主要是钢纤维的特征参数(类型、体积率、长径比)和聚丙烯纤维体积率.分析各因素对高性能混凝土拉压比的影响,结果表明:混杂纤维高性能混凝土具有明显延性破坏特征,而普通高性能混凝土表现为脆性破坏,混杂纤维的掺入使高性能混凝土的拉压比最大提高了26.2%,平均提高了9.9%.在影响高性能混凝土拉压比的四个因素中,钢纤维类型的影响最大,其次是聚丙烯纤维的体积率,影响最小的是钢纤维长径比.高性能混凝土中掺入适量钢-聚丙烯混杂纤维后,拉压比显著提高,韧性得到明显改善.     

FRHPC在冻融与腐蚀共同作用下的强度变化

目的研究纤维增强高性能混凝土（FRHPC）在恶劣环境下的强度规律，解决FRHPC承受冻融破坏和化学腐蚀问题．方法测定了高性能混凝土（HPC）、钢纤维增强高性能混凝土（SFRHPC）和高强高模聚乙烯纤维增强高性能混凝土（PFRHPC）在冻融与卤水化学腐蚀共同作用下的强度变化．结果结果表明：HPC在青海和新疆盐湖卤水腐蚀条件下的冻融后强度很高，在内蒙古和西藏盐湖卤水腐蚀下则略低．SFRHPC明显改善了HPC在内蒙古和西藏盐湖卤水腐蚀条件下的抗冻性。PFRHPC在新疆盐湖卤水腐蚀条件下的抗冻性明显优于SFRHPC．延长混凝土的养护龄期，能够明显提高HPC和SFRHPC在盐湖卤水腐蚀条件下的冻融抗折强度．此外，随着在盐湖卤水腐蚀条件下冻融循环次数的增加，HPC和SFRHPC的强度基本上是降低的，而PFRHPC的强度则表现出一定程度的增长．结论综合分析指出，FRHPC适合于同时承受冻融破坏和化学腐蚀的严酷环境．     

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.     

荷载对混凝土在腐蚀-冻融作用下强度的影响

为研究混凝土的多因素耐久性,采用高浓度腐蚀介质,测定普通混凝土(OPC)、高强混凝土(HSC)、高性能混凝土(HPC)、钢纤维增强高强高性能混凝土(SFRHPC)和高强高模聚乙烯纤维增强高强高性能混凝土(HEMPFRHPC)在(化学腐蚀+冻融循环)双重破坏因素(DDF)和(弯曲荷载+化学腐蚀+冻融循环)多重破坏因素(MDF)作用下的强度变化.结果表明:在1500次DDF和1600次MDF作用下,混凝土的抗压强度均存在不同程度的下降,弯曲荷载比对混凝土在MDF作用下抗压强度的降低作用存在一个阈值:HSC和HPC为40%,PFRHPC为20%,SFRHPC65%.掺加矿物掺合料有利于稳定高强度等级混凝土在MDF作用下的抗压强度,进一步掺加钢纤维还能够确保混凝土抗折强度的持续增长.     

钢纤维混凝土弯曲韧性实验研究

为探讨钢纤维掺量对钢纤维混凝土弯曲韧性的影响，按照美国材料与试验协会(ASTM)定义的弯曲韧性指数试验方法．测试了钢纤维混凝土的挠度、初裂强度和抗压强度，计算了钢纤维不同掺量下混凝土的弯曲韧性指数值．钢纤维的掺入，使混凝土的破坏形式由脆性破坏变为延性破坏，并具有一定的残余强度．在一定范围内，钢纤维混凝土的弯曲韧性与钢纤维掺量成正比，钢纤维掺量达到90kg／m^3时，混凝土的弯曲韧性指数已接近理想弹塑性材料．掺量在30～90kg／m^3范围内，钢纤维混凝土的初裂强度变化不明显．     

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.     

高温破坏时纤维增强混凝土的性能研究

对纤维增强高性能混凝土在高温下的力学特征和剥落趋势进行了试验研究．制备3种类型的混凝土：普通混凝土（NSC）和高性能混凝土（HPC1、HPC2）．高性能混凝土为分别在普通混凝土中加入5kg／m^3的聚丙烯纤维或40kg／m^3的钢纤维而制成．在龄期达到120d时加热试件,温度分别为100℃、300℃、500℃和700℃,然后冷却,测试其抗拉强度、抗压强度、弹性模量和超声脉冲速度．对比试验在室温20℃下进行．结果表明：NSC和HPCI的残余强度在500℃、700℃几乎为线性降低;而HPC2的残余强度在300℃则急剧降低,在两种HPC中,均发生了爆裂剥落现象．     

FB/PP混杂纤维对混凝土性能的影响

为提高混凝土的韧性,添加水镁石纤维(FB)与聚丙烯纤维(PP)的混杂纤维制成纤维混凝土材料.进行了混凝土的工作性和力学性能试验,研究了纤维对塌落度、抗压强度、弯拉强度及劈裂抗拉强度的影响.实验结果表明:FB/PP混杂纤维可以明显提高混凝土的弯拉强度及劈裂抗拉强度,且优于单一纤维增强的效果.在总纤维用量为0.5%的情况下,随PP纤维比例的增加,混凝土的塌落度及抗压强度减少,但劈裂抗拉强度上升.混凝土的弯拉强度先上升,后下降.弯拉强度最大值出现在PP∶FB=0.2%∶0.3%左右.随水灰比的降低,单一FB纤维对混凝土强度的增强效果一般呈加强趋势,而FB/PP混杂纤维对混凝土弯拉强度增强效果降低,对混凝土的劈裂抗拉强度的增强效果加强.     

超高韧性水泥基材料的制备技术

分别采用活性粉末混凝土（RPC）和渗浇钢纤维混凝土（SIFCON）两种制备工艺,根据水泥基材料结构的多尺度特征,研究了由碳酸钙晶须和微钢纤维复合增强的超高韧性水泥基材料（Ultra-High-Toughness Cementitious Composite,简称UHTCC）的制备技术,测试UHTCC不同配比的抗压强度、抗折强度、抗弯强度以及单轴拉伸性能,采用折压比、韧性指数等多个指标对UHTCC的韧性进行了评价。试验表明：UHTCC的抗压强度、抗折强度、抗弯强度以及延性和韧性都远高于普通钢纤维混凝土,其抗弯强度最高达65.1 MPa、韧性指数I₂₀最高达49.21,单轴拉伸试验时呈现明显的假应变硬化行为,极限拉应变可达4%~8%。相对而言,利用SIFCON工艺制得的水泥基材料韧性更高。     

钢纤维对C60高性能混凝土弯曲韧性的影响

简要综述了国内外关于钢纤维混凝土弯曲韧性指数的计算方法,并选取我国现行的规程JGJ/T 221—2010试验方法,通过钢纤维高性能混凝土的弯曲韧性试验,研究了钢纤维体积分数和钢纤维类型对钢纤维高性能混凝土弯曲韧性的影响.结果表明:钢纤维高性能混凝土峰值荷载与弯曲韧性均随着体积分数的增大而提高;微细型钢纤维提高混凝土弯曲强度指标幅度最大,端钩型钢纤维提高混凝土弯曲韧性指标幅度最大.     

钢纤维混凝土高温后SHPB试验研究

为了研究钢纤维混凝土(SFRC)常温以及经历400和800℃高温后的动态压缩性能,采用改进的分离式Hopkinson压杆装置,结合应变直测技术对其进行了单轴冲击压缩试验.结果表明:经历400和800℃高温后,未掺钢纤维混凝土的峰值应力分别只有常温时的79.2%和38.9%,弹性模量分别降为常温时的82.8%和56.2%,同时,试件的能量吸收能力大幅度下降;钢纤维混凝土400,800℃对应的峰值应力分别降为常温时的76.8%和39.0%,弹性模量稍有降低,分别为常温的91.8%和82.7%,较基准混凝土有了较大的提高.钢纤维的加入可以增加混凝土的极限应力对应应变,曲线的下降段较为平缓,同时增强了混凝土的能量吸收能力,在20,400和800℃时,分别提高了38.5%,27.5%和25%.     

Enhanced flexural performance of epoxy polymer concrete with short natural fibers

Epoxy polymer concrete (EPC) has found various applications in civil engineering. To enhance the flexural performance of EPC, two kinds of short natural fibers with high specific strength (sisal fibers and ramie fibers) have been incorporated into EPC. The results of mechanical tests show that a small loading of natural fibers (0.36 vol%) can significantly increase the flexural strength of EPC by 25.3% (ramie fibers) or 10.4% (sisal fibers). This enhancement is achieved without any sacrifice of compressive strength of EPC. The reinforcing effects of short natural fibers on the flexural properties and compressive properties of EPC decrease with further increase in fiber content, due to the insufficient wetting of fibers by epoxy resin which results in poor interfacial bonding. The reinforcing mechanisms of short natural fibers are explored according to the observation of fracture surfaces and micromechanical modelling. It is found that the parallel model based on the rule of mixture can be a good approximation to describe the improvement in flexural strength of the short natural fiber reinforced EPC at low fiber volume fractions.     

SFRC subjected to domestic sewage and sustained load

The article aimed to study the durability of steel fiber reinforced concrete under the coupled sewage-loading according to compressive strength,flexural strength,compressive strength corrosion coefficient,flexural strength corrosion coefficient,compressive strength balance coefficient,flexural strength balance coefficient.Through the homemade load frame applied to design specimens,the pre-loading level are equivalent the damage intensity of 0%,10%,30% and 50% four different ways.The experimental results show that the performance of concrete down gradually and sustaining load aggravated the degree of domestic sewage attacking concrete after six month;under different stress states,the more loading levels,the more serious domestic sewage attacked the steel fiber reinforced concrete.It is proved that the concrete damage can be inhibited by adding the steel fiber,when steel fiber volume fraction is 1.0%,the corrosion resistance of concrete is best.     

高温后纤维矿渣微粉混凝土性能劣化规律

针对纤维矿渣微粉混凝土高温后性能发生劣化的问题,研究了温度、矿渣掺量、钢纤维掺量、聚丙烯纤维掺量和混凝土强度等级对高温后混凝土质量损失以及抗压强度损失的影响.结果表明：纤维矿渣微粉混凝土的外观特征及抗压性能均随受热温度的升高而不断劣化,烧失率和强度损失率均呈现上升趋势;掺入混杂纤维能有效阻止矿渣微粉混凝土发生高温爆裂,保持试件的完整性;矿渣微粉、钢纤维和聚丙烯纤维对混凝土的高温强度劣化均起到了缓解作用,但掺量的变化对质量损失的影响不明显;混凝土强度等级为C60时,纤维矿渣微粉混凝土抗压强度损失降到最低.提出了考虑温度、矿渣微粉掺量和钢纤维掺量影响的纤维矿渣微粉混凝土抗压强度的高温劣化模型.     

纤维增强高性能混凝土在西部盐湖中的抗冻性

采用普通水和我国西部4种典型盐湖卤水为冻融介质,用快冻法研究了钢纤维与高强高模聚乙烯纤维对高性能混凝土抗冻性的影响,探讨了纤维增强对高性能混凝土抗冻性的作用机理.结果表明,在水中冻融时,钢纤维的阻裂作用限制了冻融时混凝土内部裂纹的引发与扩展,在一定程度上提高了高性能混凝土的抗冻性;高强高模聚乙烯纤维因其存在表面微裂纹,对高性能混凝土的抗冻性具有明显的不利影响.阐述了西藏、内蒙古、新疆和青海盐湖卤水中冻融时,纤维增强高性能混凝土内部不能形成足以导致结构破坏的盐结晶压,具有很高的抗卤水冻蚀性.因此,在我国西部盐湖地区,纤维增强高性能混凝土属于高耐久性的混凝土,适用于不同类型的盐湖环境.