大粒径钢纤维混凝土劈拉性能研究

基于水利工程中对大粒径混凝土的防裂增韧要求,进行了二级配骨料钢纤维混凝土试件的劈拉试验,探讨了钢纤维体积率(钢纤维掺量)对混凝土劈拉强度的影响,提出丁提高钢纤维对混凝土劈拉强度影响系数的思路和劈拉强度的计算公式.结果表明:钢纤维对二级配混凝土劈托强度有良好的增强效果.     

钢纤维和膨胀剂对自密实混凝土增韧与阻裂效应的研究

采用高效减水、纤维增韧与微膨胀等技术,研究钢纤维与膨胀剂对自密实混凝土的增强、增韧和阻裂效应之间的相互关系。结果表明:钢纤维可显著提高自密实混凝土的劈拉抗折强度,且随着钢纤维掺量的增加呈线性关系;钢纤维和膨胀剂能有效抑制其早期与后期收缩开裂,在前期会产生轻微膨胀,达到一级抗裂等级,但后期会回落,360 d干燥收缩率小于100με。     

异形钢纤维混凝土性能试验研究

通过试验研究了4种异形钢纤维对高强混凝土工作性能、物理力学性能和弯曲韧性的影-向。探讨了不同异形钢纤维的增强、增韧机理，并指出钢纤维的掺入，使混凝土以主拉应力控制的劈拉强度等具有一定早强性。     

钢纤维类型对混凝土弯曲性能的影响

选用铣削、弓形、圆直形三种类型的钢纤维,对其对混凝土的增强与增韧作用进行试验。试验结果表明,铣削、弓形、圆直形钢纤维混凝土的抗弯强度分别比基准混凝土提高19.0%、13.6%、9.5%,而其弯曲韧性系数分别比基准混凝土提高355.3%、501.0%、204.8%。按增强与增韧作用,三种类型的钢纤维可以划分为增强、增韧和普通型。可根据不同的工程需要,选用不同类型的钢纤维。     

钢纤维混凝土抗拉性能试验研究

研究了钢纤维体积率、钢纤维长径比、钢纤维类型对钢纤维混凝土劈裂抗拉强度、轴心抗拉强度及轴心受拉应力-应变全曲线的影响规律。试验采用两端埋设钢筋的变截面轴心受拉试件并在普通万能试验机上加辅助刚性架,进行钢纤维混凝土轴心受拉应力-应变全曲线测试。研究表明,随着钢纤维体积率、长径比的增大,钢纤维混凝土劈裂抗拉强度、轴心抗拉强度呈线性增大规律。采用设计的试验装置可测得钢纤维混凝土轴心受拉应力-应变全曲线,分析了纤维掺量和基体混凝土强度对轴心受拉应力-应变全曲线的影响规律。根据试验数据分析,提出了钢纤维混凝土轴心抗拉强度与劈裂抗拉强度间的关系式,提出了钢纤维混凝土轴心受拉应力-应变全曲线的解析表达式。     

钢纤维混凝土增韧效果研究北大核心

利用MTS810材料试验机,对钢纤维含量为0、1.5%、3.0%,长径比为34、65的钢纤维混凝土开展了单轴压缩试验,得到纤维含量和长径比对混凝土材料韧性的影响,试验结果表明:增韧效果随着钢纤维含量的增加而增强,长径比为34的钢纤维混凝土明显比长径比为65的增韧效果要好,混合钢纤维的增韧效果不会优于单一钢纤维混凝土。通过对Carreira和Chu提出的混凝土准静态单轴压缩下的本构模型中的参数β进行修正,使得该本构模型能够很好的描述钢纤维混凝土的应力-应变关系,并分别得到了参数β和韧度R关于纤维含量的具体表达式。     

钢纤维混凝土增韧效果研究

利用MTS810材料试验机,对钢纤维含量为0、1.5%、3.0%,长径比为34、65的钢纤维混凝土开展了单轴压缩试验,得到纤维含量和长径比对混凝土材料韧性的影响,试验结果表明:增韧效果随着钢纤维含量的增加而增强,长径比为34的钢纤维混凝土明显比长径比为65的增韧效果要好,混合钢纤维的增韧效果不会优于单一钢纤维混凝土。通过对Carreira和Chu提出的混凝土准静态单轴压缩下的本构模型中的参数β进行修正,使得该本构模型能够很好的描述钢纤维混凝土的应力-应变关系,并分别得到了参数β和韧度R关于纤维含量的具体表达式。     

新型连续端钩钢纤维增韧混凝土残余弯拉强度分析

为了研究不同钢纤维掺量、不同胶凝材料组成对混凝土残余弯拉强度的影响,根据金属纤维混凝土测试方法测试了钢纤维掺量为30kg/m~3与40kg/m~3的新型连续端钩型钢纤维增韧混凝土的载荷和切口张开位移值(CMOD)或挠度曲线图。试验结果表明,随着钢纤维掺量的增加,钢纤维混凝土残余弯拉强度及极限抗折强度均随之增加;硅酸盐水泥复掺硫铝酸盐水泥的钢纤维混凝土残余弯拉强度及极限抗折强度较普通钢纤维混凝土有所降低。钢纤维掺量的提高有助于提高混凝土的增强阻裂能力。     

二级配骨料钢纤维混凝土断裂性能研究

基于水利工程中对大粒径混凝土防抗裂增韧的要求,进行了二级配骨料钢纤维混凝土断裂性能试验。分析了钢纤维体积率(钢纤维掺量)对钢纤维混凝土断裂韧度和断裂能的影响。结果表明:钢纤维的掺入明显提高了二级配混凝土的断裂性能,对其有较大的增韧效果。在此基础上,提出了钢纤维混凝土断裂韧度和断裂能的计算公式,并回归分析了钢纤维混凝土断裂韧度和断裂能与劈拉强度的关系式。     

双剪理论在钢纤维混凝土衬砌双向应力状态下适应性研究

由于钢纤维在混凝土基体中发挥了增韧、增强作用,直接采用素混凝土破坏准则判定钢纤维混凝土的破坏并不适宜。通过钢纤维混凝土衬砌压弯试验,分析钢纤维掺量和混凝土基体强度对试件破坏时应力状态的影响规律。考虑到钢纤维对素混凝土抗拉强度和抗压强度不同程度的增强作用及裂缝开展后的阻裂效果,对其在双向受力(一向受拉、一向受压情况)时的破坏曲线进行分析,提出由钢纤维特征参数λ_f和损伤变量修正系数δ表征的增强系数α,并基于双剪应力强度准则进行修正,使这一准则能更好地反映钢纤维混凝土在双向受力条件下的强度特性。     

BFRP筋部分增强钢纤维混凝土梁受弯性能研究

以不同钢纤维掺入率（0、0.5%、1%、1.5%）、受压区钢纤维混凝土不同厚度为试验变量,设计了7根玄武岩纤维增强塑料筋（BFRP筋）部分增强钢纤维混凝土梁进行受弯性能试验,研究不同钢纤维体积率以及钢纤维在混凝土中的不同厚度对BFRP筋部分增强钢纤维混凝土梁受弯性能的提升效果。试验结果表明：在受压区掺入钢纤维,其极限承载力约可提高8%～35%,开裂荷载约可提高10%～30%,跨中挠度约可减小25%;同一钢纤维体积率下,部分截面掺加钢纤维的混凝土梁的极限承载力与全截面掺加钢纤维的混凝土梁的极限承载力相近。仅在梁受压区掺入钢纤维,可高效利用BFRP筋与钢纤维的增强增韧作用,进而提高梁的受弯性能。基于修正的钢纤维混凝土受压应力-应变模型和结构设计原理,建立了BFRP筋部分增强钢纤维混凝土梁的受弯承载力计算式,计算结果与试验结果吻合较好。     

异形钢纤维对超高性能混凝土增强增韧的影响

以钢纤维掺量、类型和分布方式为变量,测试了掺异形钢纤维超高性能混凝土(UHPC)的直接拉伸性能和弯曲韧性,并采用显微镜对这种钢纤维的拔出通道和拔断截面进行了观测.结果表明:异形钢纤维对UHPC具有较好的增强增韧效果,相应试件的直接拉伸强度、断裂能及裂后承载力均大幅提高,且其掺量越大,提高幅度越显著;当异形钢纤维沿拉应力方向有序分布时,与随机分布相比,更有利于UHPC的增强增韧;相比于端钩型钢纤维,在相同掺量下,波纹型钢纤维的增强增韧效果更佳,其拔出通道更加曲折,还存在被拉直的现象,这主要是由于其与基体间存在更强的机械咬合力所致;此外,在拉拔过程中,2种异形钢纤维的断口邻近截面均出现了明显的颈缩.     

钢纤维增强混凝土的机理及断裂模型

以钢纤维对混凝土基体的增强、增韧效果以及钢纤维混凝土材料在单向拉伸条件下的本构行为为研究对象,总结了钢纤维对于混凝土材料中宏微观裂纹扩展阻滞效果的力学模型以及钢纤维增韧混凝土的力学模型.     

不同几何尺寸纤维对混凝土力学性能的影响

选用不同几何尺寸的微细钢纤维、普通钢纤维、碳纤维,研究了它们对混凝土力学性能的影响。结果表明,增强作用按微细钢纤维、普通钢纤维、碳纤维次序递减;增韧作用按普通钢纤维、微细钢纤维、碳纤维次序递减。荷载与挠度曲线表明,碳纤维裂前增强与增韧作用优于微细钢纤维和普通钢纤维。     

高强混凝土的配制及增韧研究

利用高性能骨料、水泥、硅灰以及钢纤维和聚丙烯纤维两种增韧材料配制标准立方体抗压强度100 MPa的高强高韧性混凝土,通过静力受压弹性模量实验绘制对应的应力—应变曲线图的分析发现这两种增韧材料对混凝土韧性的提高显著,同时钢纤维对混凝土基体抗压强度的提升明显而聚丙烯纤维对其提升不显著。     

钢纤维纳米矿粉混凝土劈拉及抗折性能试验研究

在混凝土中同时加入钢纤维和纳米矿粉,对比研究了钢纤维和纳米矿粉掺量以及基体强度对钢纤维纳米混凝土劈拉性能和抗折性能的影响规律。结果表明,钢纤维的加入及增大掺量,改善了试件的破坏特征,劈拉和抗折强度均显著增长;基体强度提高的同时,拉压强度比和折压强度比降低;纳米Si O2和纳米Ca CO3掺量的增大,可小幅度提高劈拉和抗折强度,但脆性也相应提高。钢纤维增强增韧作用、纳米矿粉微填充及促进水化作用共同改善了混凝土的力学性能。     

纤维增强高性能轻骨料混凝土的力学性能研究

研究了钢纤维和有机合成纤维对高性能轻骨料混凝土的增强增韧效果。结果表明,掺入钢纤维具有较好的增强增韧效果、弯曲韧度系数最高可提高14倍,但表观密度相应增大;掺入有机合成纤维可以在不增加轻骨料混凝土表观密度、保证其高强度的基础上,有效地改善轻骨料混凝土的韧性。     

钢纤维高强混凝土轴拉应力-应变曲线试验研究

钢纤维高强混凝土,可以大大改善高强混凝土的脆性,进而提高构件的延性和抗震性能。为研究钢纤维高强混凝土轴心抗拉性能,设计了合适的轴心抗拉全过程试验方案,然后分别对强度等级为C60和C80,钢纤维体积率为0%、1.0%、1.5%和2.0%的钢纤维高强混凝土进行轴心抗拉全过程试验。根据试验结果,分析了混凝土强度和钢纤维体积率对于改善混凝土抗拉强度、峰值应变的影响;提出了适用的钢纤维高强混凝土轴拉应力-应变曲线数学表达式。提出的计算公式与试验结果吻合较好,可以为钢纤维高强混凝土结构的设计和非线性分析提供理论基础。     

钢纤维增强异形柱框架节点受力性能试验研究

为了解决异形柱框架节点的薄弱问题,对核心区应用钢纤维增强的异形柱框架中节点与同条件下未用钢纤维增强的异形柱框架中节点进行拟静力试验研究,对比分析异形柱框架中节点试件的破坏特征、中节点核心区的箍筋应变、混凝土应变及异形柱框架中节点的受剪性能,研究钢纤维增强的异形柱框架节点薄弱部位受力性能。研究结果表明:应用钢纤维增强的异形柱框架中节点试件的破坏特征得到改善;在异形柱框架节点核心区掺入钢纤维可以降低加载初期中节点核心区的箍筋应变,中节点腹板在平行于剪力方向的箍筋应变大于腹板垂直剪力方向的箍筋应变及翼缘处的箍筋应变;在中节点核心区掺入钢纤维可提高腹板混凝土的主拉应变和异形柱节点受剪承载力。     

钢筋钢纤维混凝土梁疲劳全过程分析及寿命预测

为研究钢筋钢纤维混凝土梁的疲劳损伤演化过程,并对其疲劳寿命进行预测,依据钢筋钢纤维混凝土梁疲劳试验结果,基于梁受压和受拉区钢纤维混凝土以及受拉钢筋的疲劳损伤演化特性,采用分段线性方法,建立钢筋钢纤维混凝土梁疲劳全过程分析及寿命预测模型,并与试验结果对比进行验证。采用该模型分析钢纤维混凝土梁的混凝土、钢筋应变以及受拉钢筋截面面积随疲劳循环次数的退化规律,得到不同疲劳循环次数后试验梁的剩余承载力。结果表明：钢纤维能够显著提高梁的疲劳性能,试验梁的受拉钢筋截面面积随疲劳循环次数增加呈两阶段减小趋势,而受压区混凝土和受拉钢筋的应变以及梁剩余承载力呈三阶段发展模式,42根钢筋钢纤维混凝土梁的试验疲劳寿命与预测疲劳寿命比值的均值为0.953,变异系数为0.284,整体符合较好。