钢纤维混凝土力学特性的试验研究及其开发应用

一、前言钢纤维混凝土是一种具有优良力学特性的特种混凝土,它是以细骨料混凝土为基体均匀掺入一定数量短而细的钢纤维而组成的一种复合材料。由于纤维在基体中乱向且不连续分布,在受荷载过程中,纤维限制及滞后混凝土基体裂缝的开展,即具有较高的阻裂效应,从而使原来是脆性的材料呈现较高的抗裂、抗冲击和韧性等性能。同时,在结构物中,钢纤维可取代部分或全部配筋,这对于提高结构物的耐久性,节约钢材,简化施工等方面都具有积极意义。     

钢纤维混凝土的力学特性及机理解释

钢纤维混凝土是现代工程中应用广泛的高性能混凝土材料,补充了普通混凝土在抗拉性能、抗剪性能、抗弯性能等方面的不足,且工艺较为简单,易于普遍推广使用。阐述了钢纤维混凝土的性质特点,并对其机理进行了分析。     

钢纤维混凝土在小杞电站的应用

钢纤维混凝土就是在一般普通混凝土中掺配一定数量短而细的钢纤维所组成的一种性能优良的新型高强复合材料。由于钢纤维能阻滞混凝土裂缝的产生,不但具有普通混凝土的优良性能,而且具有良好的抗拉、抗弯、抗裂、耐冲击、耐疲劳,以及收缩率小、韧性好、耐磨耗能力强等特性。福建省漳平小杞电站闸坝牛腿部位尺寸     

一种新型材料——钢纤维混凝土

钢纤维增强混凝土是近二十年来迅速发展起来的一种新型复合材料，它具有优良的物理力学性能。自70年代以来，钢纤维混凝土的试验研究与开发应用已引起国内外有关学者和工程界的广泛兴趣与普遍关注。挪威至80年代，钢纤维喷混凝土已基本淘汰钢丝网喷混凝土，地下工程中60％～70％均采用钢纤维喷混凝土。在我国也在水工建筑物、电站隧洞、海港码头、公路路面、桥面和建筑工程均有采用。1钢纤维混凝土的力学特性钢纤维混凝土是一种具有良好的力学特性的特种混凝土。它是以细骨料混凝土为基体，均匀掺入一定数量短而细的钢纤维而组成的一种复合…     

喷射钢纤维混凝土性能研究

通过现场喷射施工成型大板试件。取样室内试验．研究钢纤维喷射混凝土的力学性能与钢纤维体积掺量的关系。研究发现,喷射钢纤维混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度与钢纤维的体积掺量呈线性关系;抗剪强度随钢纤维体积百分掺量增加先增大后减小,掺量为0．91％～1．42％时．抗剪强度达到最大值;喷射钢纤维混凝土抗渗等级大于W20,适合用于要求抗渗等级较高的工程。     

钢纤维体积率对隧洞混凝土力学性能影响分析

结合辽宁省内某输水工程模筑钢纤维混凝土配合比设计的研究,在试验室内采用螺纹型及超细型两种不同的钢纤维及钢纤维9种不同的体积率分别拌制混凝土进行试验,实测了混凝土的抗压、抗拉及抗折性能,分析得到了不同的钢纤维及不同钢纤维体积率与混凝土力学性能的关系,通过对比分析得到了经济合理的钢纤维体积率来指导施工。     

钢纤维混凝土的特性和施工要求

钢纤维混凝土具有抗位，抗弯强度高和耐疲劳的特性，国内外已在路面，桥面上应用。笔者根据三峡专用公路桥面使用该材料的体会，提出了钢纤维混凝土桥在缩缝间距的看法。     

钢纤维混凝土正截面强度的研究

笔者通过对钢纤维混凝土梁三点弯曲试验探讨了钢纤维体积率、长径比等对抗弯曲性能的影响,运用阻裂理论建立了正截面强度的计算模式,在综合分析试验结果的基础上,得出如下结论:(1)钢纤维混凝土的初裂抗弯强度和抗折强度比素混凝土高得多,其韧性也有很大提高;(2)用正截面抗裂塑性系数r_m和钢纤维含量特征参数v_fl/d反映各因素对钢纤维混凝土抗弯强度影响的方法,意义明确,公式简单,可以与普通混凝土抗裂计算衔接。     

钢纤维混凝土的特性及应用

钢纤维是现代世界各国广泛采用的新型混凝土增强材料,是将一定量的钢纤维掺入普通混凝土中形成钢纤维混凝土,能有效地改善和提高普通混凝土的抗拉抗弯强度、抗冲击性能、耐磨性、耐冻性、耐疲劳强度以及抗裂缝开展、结构刚度增大、承载力增强等性能。目前,钢纤维混凝土已广泛用于道路、桥梁、隧道、水利、海港码头等工程中,并取得了良好的效果。     

全级配混凝土基体力学特性试验研究

进行掺引气剂与减水剂的全级配混凝土及相应湿筛混凝土抗压强度，压缩弹性模量，抗拉强度，拉伸变形模量，极限拉伸值，弯曲特性以及抗磨损性能等基本力学特性试验。通过这些项目的仿真试验研究，得出了全级配与混筛混凝土的各种力学指标，建立了全级配与湿筛混凝土性能之相互关系特别是掺引气剂全级配混凝土的优异性能对大体积混凝土工程将有重要的参考价值。     

钢纤维混凝土面板堆石坝的抗震性能数值分析

混凝土面板的损伤开裂是威胁面板堆石坝安全的重要因素,纤维混凝土是减小面板开裂的工程措施之一。本文将钢纤维混凝土的本构关系引入到了塑性损伤模型中,并联合广义塑性模型,对200 m级的面板堆石坝进行了弹塑性地震反应分析,分别研究了钢筋混凝土面板和钢纤维混凝土面板的动力损伤及发展过程,并考虑了不同钢纤维含量的影响。结果表明,塑性损伤模型可以较好地模拟钢纤维混凝土的应力-应变关系;钢含量相同时,钢筋混凝土面板和钢纤维混凝土面板的损伤区域均在2/3坝高以上;相比于钢筋混凝土面板,钢纤维混凝土面板地震损伤程度降低了18%,损伤范围减小55%;钢纤维含量从70 kg/m3增加到110 kg/m3后,钢纤维混凝土面板的损伤程度降低14%,损伤范围减小80%。研究结果对钢纤维混凝土应用于强震区面板坝的面板抗裂和提高大坝极限抗震能力提供了依据。     

钢纤维混凝土内时损伤本构模型

本文在作者建立的普通混凝土内时损伤构型的基础上，引入纤维含量特征参数对损伤变量影响的系数。建立了钢纤维混凝土的内时损伤本构模型，该模型的特点是：把内时理论与损伤力学相结合，摆脱了古典塑性力学中屈服面的概念，又使模型中的参数和基本方程大大减少；考虑了不同纤维含量特征参数对本构模型的影响；使钢纤维混凝土和普通混凝土间的本构模型有机地联系在一起，便于应用。     

玻璃纤维与聚丙烯纤维混凝土性能的对比试验

设计了常温下普通强度等级混凝土和高性能自密实混凝土的试验,对比分析了玻璃纤维和聚丙烯纤维在掺量一致(0.5kg/m3和1.0kg/m3)、长度相近的条件下对混凝土性能的影响。试验表明,玻璃纤维和聚丙烯纤维均能提高普通混凝土的抗折强度和劈拉强度,但玻璃纤维的效果优于聚丙烯纤维。玻璃纤维和聚丙烯纤维对高性能自密实混凝土抗压强度和抵抗早龄期自由收缩的能力的影响区别不明显,但均能改善高性能自密实混凝土受压时的脆性破坏特征。     

钢纤维混凝土在薄壳护坡结构中的应用研究

文章结合钢纤维混凝土在平原水库土坝新型疯壳护坡结构中的应用,对钢纤维掺入率对混凝土主要力学性能的影响进行了试验研究。通过对试验结果分析并综合薄壳护坡结构的特性。建议在制作钢纤维混凝土薄壳单体中,钢纤维掺入的体积率选为0．7％较为经济合理。     

钢纤维自应力混凝土压力管道自应力计算方法

钢纤维自应力混凝土能大幅度提高压力管道的抗裂承载力。然而钢筋、钢纤维和自应力混凝土相互作用以及管道形状的影响使得混凝土的自应力计算很复杂。本文根据弹性力学理论，提出了不同截面形状（圆形和马蹄形）钢纤维自应力混凝土压力管道的自应力计算方法，并通过应变测量试验来验证，计算结果和试验结果符合良好。     

短碳纤维混凝土低周疲劳断裂特性的试验研究

对于碳纤维混凝土带切口三点弯曲梁试件，测定了其在静载下的断裂参数，用测定柔度的方法研究了循环加载历史对碳纤维混凝土断裂参数的影响规律，试验研究了碳纤维混凝土的疲劳断裂特性。试验结果表明：当预疲劳加载幅值超过某一阈值后，碳纤维混凝土的断裂参数有所降低，这些参数是与预疲劳幅值有关的物理量，裂缝亚临界扩展长度与疲劳寿命无关，碳纤维混凝土的疲劳断裂寿命是素混凝土的2.1～2.8倍，能量吸收是素混凝土的9.5～13.2倍。     

钢纤维混凝土断裂过程测试与力学性能

为了研究钢纤维混凝土的断裂过程和承载力的估算方法,分别对4种不同尺寸的钢纤维混凝土试件进行楔入式劈裂断裂试验,并对其中2个试件粘贴应变片进行断裂过程的跟踪监测。试验得到了一系列荷载位移关系曲线,由数据计算获得各个试件的荷载与张开位移关系曲线,以及断裂损伤区变形随荷载变化曲线。结合黏聚裂纹应力强度因子与断裂准则,对各组试件的承载力进行估计,并将其计算值与试验结果的平均值作比较,两者较吻合。表明用断裂力学原理分析该类材料结构的初期失效,和估计中小尺寸构件的承载能力是可行的。     

钢纤维、玄武岩纤维及聚丙烯纤维对自密实混凝土性能的影响研究

在混凝土中掺加纤维材料,能够改善自密实混凝土抗拉性能差与延性差的缺点。在分别加入钢纤维、玄武岩纤维与聚丙烯纤维掺料的基础上,通过对自密实混凝土进行塌落扩展度、V型漏斗、L仪试验、抗压强度试验与劈裂试验,研究了纤维种类、纤维体积率与纤维尺寸对自密实混凝土流动性、间隙通过性、抗压强度及劈裂强度的影响。试验结果表明:纤维长度越大、掺量越大,其对自密实混凝土流动性的抵抗作用越强,其中玄武岩纤维的影响最明显,聚丙烯纤维其次,钢纤维相对较弱。除长度在6mm时,钢纤维可少量增强混凝土抗压强度,其他长度对抗压强度的影响不明显;聚丙烯纤维和玄武岩纤维均明显削弱了抗压强度,当聚丙烯纤维体积掺量为0.3%和长度为6mm时,混凝土抗压强度下降了55.8%。钢纤维对劈裂强度有明显影响:短钢纤维具有削弱作用,长钢纤维具有明显增强作用;但钢纤维的掺量对劈裂强度影响不大。此外,聚丙烯纤维和玄武岩纤维对劈裂强度的影响较弱。     

钢纤维混凝土轴拉应力-应变特性的试验研究

本文采用环氧粘接法对4种纤维混凝土材料进行了轴向拉伸试验，成功地获得了材料的应力-应变全曲线。根据其试验曲线是否出现第二峰值，把纤维分为增强与增韧两大类。通过分析表明：不同的纤维形式对混凝土材料的作用机理有较大的差异。在工程应用中，应根据纤维混凝土材料的用途来选择纤维类型。     

高掺量钢纤维自密实混凝土梁抗弯性能分析

通过不断试配,获得体积掺量为3.0%的高掺量钢纤维自密实混凝土的配置方法,并在混凝土力学性能测试中得到相应配合比下混凝土的力学性能指标。利用ANSYS有限元软件,对所设计的试验梁以实测材料参数为依据进行数值模拟。计算结果表明,体积掺量为3.0%的钢纤维钢筋自密实混凝土梁与普通钢筋自密实混凝土梁相比,其开裂荷载、屈服荷载、弯曲韧性及结构刚度得到明显提升。通过对3.0%的高掺钢纤维自密实钢筋混凝土梁与普通钢筋自密实混凝土梁在裂缝宽度随荷载的变化规律及同一截面不同高度处混凝土应变的分布情况的对比分析,发现钢纤维具有良好的阻裂作用,并能有效提高混凝土的极限拉应变。