水平定向钢纤维混凝土的制备与力学性能

钢纤维混凝土(SFRC)中钢纤维方向对其力学性能有显著影响,楼板、地坪、路面等工程中,竖直方向的钢纤维有害无益,钢纤维水平随机分布最为有利。为改善钢纤维混凝土结构的力学性能,提高钢纤维的增强效率,通过旋转磁场对基体中的钢纤维进行调控定向,制备出水平定向钢纤维混凝土(2D-SFRC)。测试比较了2D-SFRC和随机乱向钢纤维混凝土(RD-SFRC)的劈拉性能、棱柱体试件和圆板试件的弯曲性能,同时利用断面纤维分布特征和声发射技术揭示了水平定向钢纤维的增强机理。结果表明,与RD-SFRC相比,2D-SFRC的各项力学性能显著提升。钢纤维分布统计和声发射分析表明,2D-SFRC力学性能提高的主要原因是,断面纤维数量增加、纤维方向有效系数提高。水平定向钢纤维混凝土具有高性能和低成本的特点,对于提高工程质量、节约材料具有重要意义。     

单轴荷载作用下钢纤维混凝土疲劳性能研究

利用多轴子结构万能疲劳试验机,进行钢纤维混凝土的疲劳试验研究,得到钢纤维混凝土在拉压循环试验荷载作用下的受力状况、破坏形式以及变形等力学性能参数。依据设计试验得到的数据,拟合作出试验试件的疲劳寿命曲线,以及钢纤维混凝土在疲劳荷载作用下,变形随加载周期的变化规律。结果表明,钢纤维混凝土的疲劳性能明显高于普通混凝土,其疲劳强度较普通混凝土提高40%左右。     

高速公路钢纤维混凝土的性能研究

结合高速公路的实际需要,研究了钢纤维掺量对混凝土性能的影响.在此基础上,研究了粉煤灰掺量对混凝土性能的影响.研究结果表明:钢纤维对于混凝土抗压强度、抗拉强度、抗折强度、磨损量存在一个最佳掺量,其最佳掺量分别是1.5％、2.0％、2.0％、2.5％.当钢纤维掺量为2.0％时,粉煤灰对于混凝土抗拉强度、抗折强度、磨损量存在一个最佳掺量,其最佳掺量分别是15％、10％、15％,但粉煤灰掺量对混凝土抗压强度影响不大.     

初始缝高比对钢纤维混凝土断裂性能的影响

为研究初始缝高比对钢纤维混凝土断裂性能的影响,对三种不同初始缝高比(0.1、0.2、0.3)的钢纤维混凝土开展断裂韧性试验,计算相关的断裂参数,并借助声发射(AE)和数字图像法(DIC)分析了裂缝发展过程中AE能量和全场应变的变化规律。结果表明,钢纤维混凝土的断裂韧性随初始缝高比的增大呈减小趋势,当初始缝高比为0.3时钢纤维混凝土的断裂性能大幅下降。钢纤维混凝土的断裂过程可根据AE能量划分为弹塑性阶段、裂纹稳定扩展阶段和断裂阶段,随初始缝高比增加,弹塑性阶段持续时间减少。DIC分析结果表明,在整个加载过程中,预制裂缝尖端会产生较大的应力集中,裂缝的横向应变较大。研究结果揭示了钢纤维混凝土裂缝发展机理,可为其工程应用提供理论支持。     

混杂方式对钢纤维混凝土性能影响的试验研究

为了提高混凝土构件的力学性能,采用混杂方式对其进行钢质纤维添加,对混杂钢纤维掺入混凝土试件进行试验研究.得到混杂钢纤混凝土试件的力学性能(抗压、劈拉及弯折强度),实验结果表明基于混杂掺入钢纤维的混凝土试件的力学性能得到大幅改善,为最优化配制钢纤维混凝土提供了理论参考.     

钢纤维与仿钢纤维增强混凝土性能研究

本文通过在混凝土中掺加不同种类、不同掺量的钢纤维和仿钢纤维,研究其对混凝土的工作性能、抗压强度、抗折强度及抗裂性能的影响。研究表明：钢纤维和仿钢纤维均可以显著提高混凝土的抗折强度,使混凝土在受到力学破坏后的试件形态完整度更好,并且在混凝土受力变形后起到的桥接作用,混凝土没有出现完全的断裂和折断。纤维混凝土综合力学性能优异顺序为：端钩型钢纤维>粗合成仿钢纤维>铣削型钢纤维>竹节型仿钢纤维,在应用中应综合考虑,选择合适的纤维种类。     

实时高温下钢纤维混凝土的力学特性及其声发射响应

对普通混凝土、钢纤维混凝土进行高温下的单轴压缩试验,采用声发射技术对混凝土在高温下的实时损伤进行全程监测.研究结果表明,相比于同温度段普通混凝土,在力学性能方面,20～600℃四个温度段钢纤维混凝土的抗压强度分别提高了12.07％、4.15％、11.25％、3.24％,残余强度分别提高了2.67 MPa、3.51 MP...     

钢纤维煤矸石混凝土受压损伤声发射特性试验研究

采用声发射技术,通过钢纤维掺量为0,0.5％,1％,1.5％的煤矸石混凝土单轴抗压试验,研究了钢纤维煤矸石混凝土受压损伤破坏与声发射特性参数之间的关系.依据声发射振铃计数,反演钢纤维煤矸石混凝土受压损伤全过程;根据钢纤维煤矸石混凝土受压释放的声发射能量定义损伤变量,建立损伤演化模型.研究表明:声发射特性参数与钢纤维煤矸石混凝土内部裂纹的形成、拓展和贯通有着密切的联系;依据钢纤维煤矸石混凝土受压声发射振铃计数,其破坏过程可近似概括为损伤累计,微裂缝发展,宏观裂缝发展3个阶段;依据声发射能量定义的损伤变量,建立的损伤演化模型,与试验数据符合较好,实现了用声发射特性参数,定量分析不同掺量钢纤维煤矸石混凝土的损伤.     

中含量钢纤维混凝土的力学性能研究

通过掺入体积含量-的剪切钢纤维,制做了钢纤维混凝土。研究了钢纤维混凝土的抗压、抗 1%6% 弯强度等参数的规律。探讨了钢纤维混凝土的强度复合机理和力学特性。     

热-力耦合作用下混凝土劣化特性及其损伤本构模型的研究

为研究热-力耦合作用下混凝土损伤特性,对预设30％极限应力的混凝土进行实时升温至800℃,而后进行单轴压缩试验,并利用AE21C声发射检测仪进行全程监测.研究发现:400℃后C-S-H凝胶的高温脱水和Ca(OH)2的分解对于混凝土在热-力耦合作用下升温过程中性能劣化影响较大;在750℃后混凝土自身劣化严重导致热应变下降.通过对比掺入聚甲醛纤维、钢纤维及聚甲醛纤维与钢纤维混杂的混凝土热应变,发现掺入纤维以后可以有效的降低混凝土因温度产生的热膨胀应变.其中,聚甲醛纤维与钢纤维混杂混凝土热应变最小.同时利用声发射参数对试验加载段混凝土的损伤程度进行表征,建立了与试验结果较为吻合的损伤本构模型.     

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Na2 SO4溶液冻融作用下动弹性模量、抗...     

早龄期补偿收缩钢纤维混凝土SHPB劈裂抗拉性能分析

为了分析早龄期补偿收缩钢纤维混凝土(SCSFRC)在冲击载荷作用下动态劈裂破坏情况,本文采用HCSA膨胀剂(掺量8％)和压痕波纹型钢纤维(体积掺量1.0％)配制7d龄期混凝土试样进行SHPB劈裂抗拉试验.通过理论分析,得出在冲击荷载作用下,混凝土试件动态抗拉强度、应变率和应变的计算公式,并利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,模拟试件在分离式霍普金森压杆实验装置上受冲击时动态劈裂破坏过程.试验结果表明:SCSFRC与普通混凝土试样整体破坏特征相似,沿对心压缩轴线表面上的破坏顺序是由从两个冲击端部向中心发展的,与有限元软件计算结果一致;从应力-应变图可以看出,钢纤维对混凝土劈裂抗拉强度提高明显,对于SCSFRC试件应变率在2.25 s-1时,动态劈裂抗拉强度达到5.30 MPa,普通混凝土应变率2.21 s"时,动态劈裂抗拉强度达到4.48 MPa,应变率相近情况下,SCSFRC劈裂抗拉强度比普通混凝土增加18.3％,且SCSFRC具有较完整的破坏形态.     

层布式钢纤维混凝土力学行为及破坏特性研究

通过力学性能试验,研究了钢纤维体积掺量和长径比对层布式钢纤维混凝土力学性能影响,对比了层布式钢纤维混凝土与素混凝土和钢纤维混凝土的力学性能,结果表明层布式钢纤维混凝土改善了混凝土的力学性能,提高了混凝土的延性和弯曲韧性。     

玄武岩纤维增强混凝土力学性能的研究

本文研究了单掺玄武岩纤维及玄武岩纤维与粉煤灰复合对混凝土力学性能的影响.结果表明,掺0.05％～0.15％的玄武岩纤维对混凝土抗压强度的改善不明显,但可以明显提高混凝土的抗折和劈裂抗拉强度;当玄武岩纤维掺量为0.10％时,与基准混凝土相比,混凝土的28 d拉压比提高了27.2％,且当纤维掺量为0.15％时,混凝土28 d折压比提高13.5％,即玄武岩纤维掺入到混凝土中能降低混凝土的脆性,提高其韧性和抗裂性;同时,当适量的玄武岩纤维和粉煤灰复合,能进一步提高玄武岩纤维混凝土的力学性能.     

塑钢纤维轻骨料混凝土力学性能及最佳纤维掺量试验研究

以不掺塑钢纤维的LC30轻骨料混凝土为基准,研究了塑钢纤维掺量变化(5 kg/m3、7 kg/m3、9 kg/m3、11 kg/m3、13 kg/m3)对轻骨料混凝土抗压、劈裂抗拉、抗折、弯曲韧性及抗冲击性能的影响,结果表明:塑钢纤维对轻骨料混凝土抗压性能改善效果不明显,但能显著提高轻骨料混凝土的劈裂抗拉强度、抗折强度、弯曲韧性及抗冲击性能.综合各项性能指标给出塑钢纤维用于结构轻骨料混凝土的建议掺量为9 kg/m3.     

粉煤灰高强钢纤维混凝土的试验研究

采取"低水灰比,用优质粉煤灰替代部分水泥,加入一定量的钢纤维,掺人适量高减水率、低坍落度损失的减水剂",可配制出施工性能优良的高强钢纤维混凝土.     

钢纤维混凝土的高温动态强度特性

本文采用自主研制的高温SHPB试验系统,对高温条件下钢纤维混凝土(SFRC)的动态压缩强度进行了试验研究.结果表明:高温下SFRC的动态抗压强度同时存在加载速率强化效应和温度强弱化效应.加载速率越大,SFRC的动态抗压强度越高;200℃以前,以温度强化效应为主,200℃以后则以温度弱化效应为主,400℃后低于常温下的动态抗压强度,600℃后低于常温下的静压强度,到800℃时强度已变得很小.钢纤维的加入可以显著提高混凝土在不同温度和加载速率下的动态抗压强度,且纤维掺量越大,相应增加幅度越高;当纤维体积掺量为1.0％时,SFRC的动态抗压强度增长因子高于素混凝土.