钢纤维混凝土轴压应力-应变曲线试验研究

作为钢纤维混凝土配合比直接设计方法的研究工作的重要内容,采用4个平行于棱柱体试件对称放置的弹簧作为刚性辅助架,在普通压力试验机上成功地测得了纤维体积率0～2.0％、裹浆厚度0.8～1.2 mm、强度等级为CF40的钢纤维混凝土轴压应力-应变全曲线.根据试验结果,分析了纤维体积率和纤维裹浆厚度对钢纤维混凝土轴压强度、应力-应变曲线以及轴压韧性比的影响.表明钢纤维混凝土的轴压强度和韧性比随着纤维体积率的增加而提高,存在合理的纤维裹浆厚度使得钢纤维混凝土获得优良的轴压韧性.提出了与试验结果符合良好的钢纤维混凝土轴压应力-应变曲线计算理论模型.     

钢纤维高强混凝土三桩承台承载力影响因素分析

通过10个钢纤维高强混凝土三桩承台试验,结合对钢纤维高强混凝土三桩桩基承台受力性能的研究,对承台开裂荷载和极限承载力的主要影响因素混凝土强度、钢纤维体积率、承台有效厚度、配筋率及钢纤维类型进行了深入分析.研究表明:随着混凝土强度、钢纤维体积率、承台有效厚度的增加,三桩承台的承载力有明显的提高,同时配筋率和钢纤维类型对三...     

冻融条件下钢纤维混凝土与老混凝土粘结面的劈拉性能

通过对105块100mm×100mm×100mm钢纤维混凝土与老混凝土立方体粘结试块快速冻融后的劈拉试验,探讨冻融循环次数、钢纤维体积率等因素对新老混凝土粘结性能的影响。结果表明,钢纤维混凝土与老混凝土粘结劈拉强度随冻融次数增加而下降、随钢纤维体积率的增加有一定程度提高。最后,建立了考虑老混凝土劈拉强度、冻融循环次数和钢纤维体积率影响的钢纤维混凝土与普通老混凝土粘结劈拉强度的计算模式。     

钢纤维再生混凝土抗剪性能试验

本文通过不同钢纤维体积率(0,0.5%,1%,1.5%,2%)和不同再生骨料取代率(0,30%,50%,100%)的钢纤维再生混凝土的双面剪切试验,研究了钢纤维以及再生骨料对混凝土抗剪性能的影响。结果表明:当混凝土立方体抗压强度基本相同时,剪切强度随再生骨料取代率的增加基本不变,随钢纤维体积率的增加而显著增大;剪切变形随再生骨料取代率的增加略有增加,随钢纤维体积率的增加而显著增大,钢纤维能有效增加材料的剪切韧性。钢纤维天然混凝土的剪切强度计算公式仍然适用于钢纤维再生混凝土。钢纤维再生混凝土剪切破坏中有再生骨料被剪坏,钢纤维作用下,剪切破坏后试件仍能保持完整。     

钢纤维高强混凝土四桩承台受弯性能及承载力计算方法研究

为研究钢纤维高强混凝土四桩承台的受力性能,基于17个钢纤维高强混凝土承台试件的受弯试验,分析了不同钢纤维体积率、承台有效厚度、钢筋配筋率、混凝土强度承台的裂缝开展和破坏形态、荷载 挠度曲线、钢筋和混凝土应变特征以及承台破坏机理。结果表明：底部配筋率为0.16%~0.52%的钢纤维高强混凝土四桩承台呈现受弯破坏形态,弯曲拉应力由钢筋和钢纤维混凝土共同承担;随着承台有效厚度和钢纤维体积率的增加,承台受弯承载力显著提高。依据研究结果提出了钢纤维高强混凝土四桩承台受弯破坏计算模型,建立了钢纤维高强混凝土四桩承台受弯承载力计算式,为完善CECS 38：2004《纤维混凝土结构技术规程》提供参考。     

大掺量钢纤维高强混凝土配合比试验研究

钢纤维高强混凝土具有抗拉、抗弯、抗冲击爆炸、耐疲劳、阻裂、限缩等方面的突出特点,开发与应用潜力极大。本文采用常规材料和一般搅拌、振动成型工艺方法配制出大流动度大掺量超高强钢纤维混凝土。研究了矿物总掺量及搭配比例、钢纤维体积率变化等对钢纤维高强混凝土强度的影响。结果表明:随着钢纤维体积率的增加,混凝土强度有一定地提高,但并不随着钢纤维体积率的增加而继续提高。     

钢纤维混凝土井盖的应用与抗压性能研究

针对钢纤维混凝土的施工的状况,对钢纤维混凝土井盖的抗震性能进行研究,结合其存在的基本性质,总结钢纤维混凝土井盖使用的优势,旨在通过钢纤维混凝土井盖抗压性能的分析,提升钢纤维混凝土井盖实用的有效性,以满足当前工程项目的设计需求。     

钢纤维高强混凝土二桩承台受剪性能及承载力计算

为研究钢纤维高强混凝土二桩承台的受剪性能，进行了12个钢纤维高强混凝土二桩承台受剪试验，变化参数包括承台有效厚度、钢纤维体积率、配筋率和混凝土强度等级。结果表明：承台发生剪切破坏；随着承台有效厚度和钢纤维体积率的增加，承台受剪承载力显著提高；底部纵向受力钢筋配筋率在0.39%～1.18%范围内增大及采用钢纤维高强混凝土可提高承台刚度和承载力。在此基础上，分析了钢纤维高强混凝土二桩承台受剪机理，基于修正压力场理论，考虑钢纤维在高强混凝土裂缝处的应力传递，提出了钢纤维高强混凝土二桩承台受剪承载力计算公式。与JGJ/T 465—2019《钢纤维混凝土结构设计标准》中给出的计算公式进行对比，文中计算公式计算值与试验结果吻合更好。     

钢纤维陶粒混凝土轴心抗拉强度及粘结锚固性能分析

研究了钢纤维陶粒混凝土的抗拉强度、粘结锚固性能随钢纤维掺量和钢筋直径的变化规律。结果表明:随着钢纤维体积率的增加,陶粒混凝土的轴心抗拉强度逐渐提高,通过对试验数据的拟合得到轴心抗拉强度随钢纤维体积率变化的计算公式;相同钢纤维体积率下,陶粒混凝土粘结强度随钢筋直径的增大呈先提高后降低的趋势,峰值滑移量逐渐降低,钢筋直径为18 mm时,粘结强度最大;相同钢筋直径下,粘结强度随钢纤维体积率的增大而提高,峰值滑移量也逐渐增大;运用最小二乘法建立了基于轴心抗拉强度、钢纤维体积率、la/d、c/d的极限粘结强度公式;在极限粘结强度公式的基础上推导出钢筋在钢纤维陶粒混凝土中的锚固长度公式,并且钢纤维陶粒混凝土的锚固长度可按照GB 50010—2010进行设计。     

钢纤维粉煤灰混凝土力学性能试验与分析(Ⅱ)

在钢纤维粉煤灰混凝土受压性能、受拉性能的研究基础上,进一步研究了钢纤维粉煤灰混凝土的抗折强度、轴心抗压强度、弹性模量以及钢纤维掺量和粉煤灰掺量与其力学性能的关系.研究结果表明:钢纤维粉煤灰混凝土强度随钢纤维体积率的增加,其抗折强度受影响较大,弹性模量和轴心抗压强度受影响也较明显.     

BFRP筋钢纤维部分增强再生混凝土梁抗弯性能研究

设计了7根BFRP筋钢纤维再生混凝土梁,研究了钢纤维体积掺量(vsf)和钢纤维混凝土层厚度(hsf)对试验梁抗弯性能的影响,分析了各试验梁受弯破坏模式、承载力变化、裂缝发展及挠度变形。试验结果表明:钢纤维体积掺量和钢纤维混凝土层厚度均对BFRP筋钢纤维再生混凝土梁受弯承载力具有一定的影响。随着钢纤维体积掺量的提高,BFRP筋钢纤维再生混凝土梁的开裂荷载和极限荷载均有一定程度的增加,但并非线性增长。同时,发现在混凝土受拉区掺入钢纤维可有效降低BFRP筋钢纤维再生混凝土梁的挠度,抑制裂缝的发展;且随着钢纤维再生混凝土层厚度的增加,试验梁的极限承载力逐渐增加,当刚纤维掺量为1%,截面高度为全截面高度的0.6倍时,梁受弯承载力为全截面钢纤维再生混凝土梁的91.5%。     

钢纤维改善高强混凝土单轴受压特性的试验研究

研究了钢纤维高强混凝土单轴受压应力-应变全曲线的特征。通过试验发现,在高强混凝土中掺入钢纤维,对应力-应变曲线产生了明显的影响,特别在钢纤维体积率Vf=1.5%及2.0%时,应力-应变全曲线出现了二次峰值,这在普通钢纤维混凝土及高强混凝土中从未出现过。同时由于钢纤维的掺入,对高强混凝土单轴受压的应力峰值、峰值应变及韧性都产生了不同程度的影响,从而有效地改善了高强混凝土的性能。     

聚丙烯纤维改善透水混凝土抗拉性能机理研究

采用体积掺量分别为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%的聚丙烯束状纤维和0.5%、1.0%、1.5%的聚丙烯塑钢纤维制备的透水混凝土,以孔隙率、透水系数、抗拉强度和临界体积率为评价指标,结合扫描电镜(SEM)法,探究了聚丙烯纤维类型对透水混凝土抗拉性能的改善作用。结果表明,透水混凝土的孔隙率和透水系数随纤维掺量的增加而减小;当聚丙烯束状纤维掺量超过0.3%时,纤维极易发生缠绕和成团现象,而三种掺量下的聚丙烯塑钢纤维仍能较好地分散于骨料间;聚丙烯塑钢纤维对透水混凝土抗拉强度的提升效果优于聚丙烯束状纤维。     

钢筋钢纤维混凝土牛腿受剪承载力试验研究

根据12根钢筋钢纤维混凝土牛腿受剪试件的试验结果,讨论了钢纤维体积率、剪跨比、钢纤维混凝土强度对钢筋钢纤维混凝土牛腿斜截面破坏形态和受剪承载力等的影响,建立了钢筋钢纤维混凝土牛腿受剪承载力的计算模型,给出了与钢筋混凝土牛腿计算公式相衔接的钢筋钢纤维混凝土牛腿受剪承载力的计算公式,并进行了数值计算。结果表明,钢纤维对钢筋混凝土牛腿斜截面破坏形态影响较小,但能够提高牛腿的延性。随钢纤维体积率和钢纤维混凝土强度的增加,钢筋钢纤维混凝土牛腿的斜截面受剪承载力逐渐提高,随剪跨比的增大,受剪承载力随之降低。数值计算时,以达到钢纤维混凝土抗剪强度为破坏标准来控制迭代收敛,计算结果与试验结果吻合较好。     

型钢-钢纤维混凝土组合梁抗弯性能试验研究

为解决型钢混凝土结构中型钢与钢筋相互干扰、混凝土浇筑困难等施工难题,将型钢混凝土梁中的钢筋笼完全或部分替换成钢纤维,形成型钢–钢纤维混凝土组合梁。完成12个型钢钢纤维混凝土组合梁和1个未添加钢纤维、未设置钢筋笼对比试件的抗弯性能试验。主要研究钢纤维掺量、型钢配钢率、箍筋设置和主筋设置对抗弯性能的影响。增加钢纤维用量能够在一定程度上提高承载力,其影响程度与型钢配钢率有重要的相关性,型钢配钢率越大,钢纤维的影响越突出。纵筋的设置能够大幅提升承载力,箍筋和钢纤维能够使纵筋对承载力的增强效果更为突出。试验结果表明：在相似用钢量的情况下,无配筋的型钢钢纤维混凝土组合梁不但能够解决型钢混凝土结构的施工困难,而且能够大幅提升延性性能,但由于未配置纵筋,正截面抗弯能力有所削弱;减小保护层厚度,提高型钢配钢率,能够充分发挥型钢翼缘良好的抗弯能力,弥补未设置主筋对承载力的影响,同时增加钢纤维用量,解决因保护层减小而导致的钢与混凝土界面黏结性能变差的问题;在设置钢纤维的情况下,钢纤维掺量较多试件的损伤发展快于掺量较少的试件,并且随着钢纤维掺量的增加,峰值荷载的损伤度越来越大;钢纤维用量越多,试件在峰值荷载状态下的耐损伤性能越好,即使在较严重的损伤状态下也依然能够保持极限承载能力。     

钢筋钢纤维增强混凝土板冲切性能试验研究

对13块无腹筋简支整浇钢筋钢纤维高强混凝土双向板进行试验,分析混凝土强度、钢纤维体积率和钢纤维掺加范围对板冲切性能的影响。试验结果表明:钢纤维的掺入对钢筋高强混凝土板的冲切性能的改善比较显著。随着钢纤维掺加范围的增加,局部钢纤维高强混凝土板冲切极限承载力和韧性呈线性提高,但掺加范围增大到2倍板厚时,再继续增加掺加范围冲切性能基本不再变化,可以通过该措施来减少钢纤维用量。     

基于MCFT理论的钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪性能计算方法

在分析钢筋钢纤维混凝土梁柱节点破坏特征及受剪机理的基础上,将裂缝处乱向分布钢纤维的作用等效为钢纤维有效拉应力。基于修正压力场理论(MCFT),建立了钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪性能的计算模型,分析了钢纤维体积率和节点核心区水平配箍率对受剪承载力的影响。结果表明,随钢纤维体积率和水平配箍率的增加,节点受剪承载力均有提高,但钢纤维体积率的影响较水平配箍率小。最后,提出了与普通钢筋混凝土梁柱节点受剪承载力计算公式相衔接的钢筋钢纤维混凝土梁柱节点受剪承载力简化计算公式。     

Experimental study on bond performance between high strength steel rebar and ultra-high performance concrete

为研究超高性能混凝土(UHPC)与高强钢筋的黏结性能，设计并制作69个试件，通过拔出试验研究UHPC强度、纤维体积率、纤维尺寸形状、保护层厚度、黏结长度、加载方式和黏结段位置对黏结性能的影响。结果表明：试件的主要破坏形态包括拔出破坏、钢筋拉断和劈裂破坏，高强钢筋与UHPC界面的黏结强度随UHPC抗压强度、纤维体积率和长径比以及保护层厚度的增加而增大；纤维的掺入对高强钢筋与UHPC黏结强度提高作用明显；当纤维体积率从1%增长至3%，长径比从35增加到100时，黏结强度分别提高了23%和16%；但纤维形状的变化对黏结强度没有明显影响；黏结强度随着UHPC抗压强度和保护层厚度的增大而显著增加，随着黏结长度增大而降低，当保护层厚度超过4倍钢筋直径时，增幅基本不变；当黏结段位于加载端时，受拉拔出加载试件黏结强度仅为受压加载的77%，黏结段越靠近试件中部，加载方式对黏结强度影响越小。基于试验结果，确定临界锚固长度计算式，提出高强钢筋与UHPC的黏结强度计算式，同时建立黏结应力-滑移本构关系模型。通过试验结果及公式计算结果对比可得，现有的普通混凝土黏结强度公式低估了高强钢筋与UHPC的黏结强度，建议的简化公式预测结果与试验结果吻合良好。     

高强钢筋与超高性能混凝土黏结性能试验研究

为研究超高性能混凝土(UHPC)与高强钢筋的黏结性能,设计并制作69个试件,通过拔出试验研究UHPC强度、纤维体积率、纤维尺寸形状、保护层厚度、黏结长度、加载方式和黏结段位置对黏结性能的影响。结果表明：试件的主要破坏形态包括拔出破坏、钢筋拉断和劈裂破坏,高强钢筋与UHPC界面的黏结强度随UHPC抗压强度、纤维体积率和长径比以及保护层厚度的增加而增大;纤维的掺入对高强钢筋与UHPC黏结强度提高作用明显;当纤维体积率从1%增长至3%,长径比从35增加到100时,黏结强度分别提高了23%和16%;但纤维形状的变化对黏结强度没有明显影响;黏结强度随着UHPC抗压强度和保护层厚度的增大而显著增加,随着黏结长度增大而降低,当保护层厚度超过4倍钢筋直径时,增幅基本不变;当黏结段位于加载端时,受拉拔出加载试件黏结强度仅为受压加载的77%,黏结段越靠近试件中部,加载方式对黏结强度影响越小。基于试验结果,确定临界锚固长度计算式,提出高强钢筋与UHPC的黏结强度计算式,同时建立黏结应力-滑移本构关系模型。通过试验结果及公式计算结果对比可得,现有的普通混凝土黏结强度公式低估了高强钢筋与UHPC的黏结强度,建议的简化公式预测结果与试验结果吻合良好。