纤维分布对活性粉末混凝土构件力学性能的影响

为研究准静态荷载下纤维分布对活性粉末混凝土(RPC)构件力学性能的影响,对同一纤维掺量(2%)下不同纤维长度(13～20 mm)的单向分布和乱向分布钢纤维RPC试件开展了四点受弯试验。通过选取弯拉荷载-挠度曲线上的初裂点、峰值点及其他几个特征点,定量分析单向分布和乱向分布钢纤维RPC的弯拉性能。结果表明：钢纤维在主拉应力方向上的方向系数显著影响基体的弯曲性能。其中,较乱向分布试件,单向分布钢纤维试件的弯拉峰值应力、弯曲韧性均大幅提高,且跨中挠度达到L/150时,残余强度仍比初裂强度高4.35～16.9 MPa;纤维长度由13 mm增加至20 mm时,与乱向分布试件相比,单向分布试件的裂后弯曲性能提高幅度更明显,且单向分布试件受荷越大,纤维长径比的优势越显著;单向分布试件断口处纤维分布均匀,绝大部分方向与主裂纹方向垂直,锚固长度大,断口处桥接效应显著;综合考虑单向钢纤维RPC试件的等效弯曲应力、耗能能力等指标,在纤维掺量为2%、纤维长度为20 mm时,其力学性能最优。     

混杂纤维活性粉末混凝土的断裂性能

为研究混杂纤维增强超高性能混凝土(ultra-high performance concrete, UHPC)的断裂性能, 对带预制裂缝UHPC梁进行了三点弯曲断裂测试, 以研究钢纤维分别与6种非金属纤维混掺对断裂性能的影响. 钢纤维体积分数为1.3%, 混掺合成/无机纤维体积分数均为0.5%. 通过测得荷载-裂缝嘴张开位移(P-D)曲线, 分析了起裂韧度、失稳韧度、断裂能等断裂参数, 研究了切口梁弯曲强度、残余强度等. 试验表明: 混掺纤维UHPC的P-D曲线具有明显的二次强化特性, 钢纤维与其他非金属纤维混掺具有一定的协调阻裂、控裂能力. 混掺合成/无机纤维提高了切口梁裂后的变形能力; 混掺直径为0.15 mm的聚烯烃纤维有利于提高断裂能; 混掺直径为0.04 mm的聚乙烯醇纤维可明显提高UHPC断裂参数; 混掺玻璃纤维有利于提高UHPC抗断裂能力, 其长度不宜大于12 mm; 聚酯纤维的直径不宜大于0.75 mm; 混掺弹性模量较高的非金属纤维更有利于改善UHPC抵抗断裂的能力, 混掺纤维后显著提升了UHPC的断裂能.

     

玄武岩纤维活性粉末混凝土与钢绞线粘结滑移过程声学特性表征

针对预应力锚索因粘结失效而导致的高边坡失稳问题,提出将预应力锚索与高性能材料结合应用的方法以提高边坡抗灾韧性。首先,开展了预应力钢绞线与玄武岩纤维活性粉末混凝土（BFRPC）中心拉拔试验,研究了公称直径为15.2 mm的钢绞线在两种浆体材料（BFRPC、M40普通水泥砂浆）下的钢绞线粘结性能,总结其破坏形式;其次,基于声发射特征参数的分布规律,识别应力状态下钢筋混凝土材料的损伤过程;再次,通过对上升时间/振幅-平均频率（RA-AF）值进行对比,明确钢绞线-混凝土拉拔过程中的损伤模式;最后,依据Ib值识别不同应力状态下钢绞线混凝土材料裂纹发展的各个阶段。研究结果表明：3个阶段的能量、幅值变化规律与试件内部裂纹的产生、扩展等损伤过程联系紧密;通过RA-AF分析得出,剪切裂纹主要发生在界面混凝土附近,而拉伸裂纹的宏观体现为垂直于加载方向上的裂纹;Ib值波动差至0.25时可以将其视为一个预警值,以警告预应力钢绞线-混凝土材料即将发生劈裂破坏。     

活性粉末混凝土力学性能试验

为了研究活性粉末混凝土（RPC）的基本力学性能,在查阅各国相关文献的基础上,进行了一系列RPC力学性能试验和试验数据分析,得到了RPC的抗压强度、劈裂强度、弹性模量、泊松比、钢筋与RPC的黏结强度等数据,比较了钢筋在RPC和普通混凝土（NC）中的黏结性能,分析了RPC的应力一应变关系。结果表明：RPC的棱柱体应力一应变关系曲线接近于直线,为脆性材料;其力学性能总体上优于普通混凝土;泊松比可取为0．2,劈裂强度、弹性模量及轴心抗拉强度等可采用普通混凝土的经验公式进行计算。     

玄武岩纤维贫混凝土力学性能研究

从贫混凝土基层的复合式路面的使用状况来看,反射裂缝的问题比较突出.玄武岩纤维贫混凝土是一种能有效减弱或者避免贫混凝土产生反射裂缝的新型混合料.通过一系列室内试验,对玄武岩纤维贫混凝土的抗压强度、抗弯拉强度、抗冲击能力以及静力抗压弹性模量等力学性能进行了系统研究.得出玄武岩纤维最佳掺量为混合料总质量的2.0‰,最佳掺量范围为3～6 kg/m3.掺入玄武岩纤维后,能大幅提高贫混凝土的早期抗压、抗弯拉强度,且28 d龄期的纤维贫混凝抗压强度和抗弯拉强度也较一般贫混凝土提高了20%以上;可使贫混凝土具有良好的抗冲击性能,较普通贫混凝土提高了近1/3倍;可提高贫混凝土材料的静力抗压弹性模量,但提升幅度不大.     

玄武岩纤维再生混凝土的基本力学性能

玄武岩纤维作为一种新型绿色的工程材料,可显著提高混凝土的力学性能,为再生混凝土的研究和推广提供了新的发展思路。研究了玄武岩纤维掺量分别为0、2和4 kg/m3情况下,对不同再生骨料替代率下的玄武岩纤维再生混凝土物理和力学性能的影响。结果表明,在纤维掺量为2 kg/m3时,50%替代率再生混凝土的密度最大;当纤维掺量少于2 kg/m3,再生混凝土的抗拉强度随纤维含量的增加而降低;对于50%再生骨料替代率下的再生混凝土,玄武岩纤维含量为4 kg/m3时对其力学性能提高最明显。     

玄武岩纤维混凝土断裂性能实验研究

为探讨玄武岩纤维混凝土的断裂性能,对31组相对切口深度为0.4的玄武岩纤维混凝土试件进行了三点弯曲实验,分析了玄武岩纤维混凝土的裂纹扩展过程,从断裂韧度、断裂能和延性指数三个方面对玄武岩纤维混凝土的断裂性能进行评价,探讨了玄武岩纤维对混凝土断裂性能的影响机理。结果表明:掺入适量纤维可以有效提高混凝土的断裂韧度、断裂能和延性指数,但这种提高与纤维特征系数不成线性关系。纤维对混凝土的断裂性能同时存在增强和削弱两种影响。通过引入以纤维特征系数为变量的削弱系数和削弱函数,获得了较高精度的各断裂参数关于纤维长径比和体积率的表达式,提出了玄武岩纤维混凝土的配比优化方案,可为玄武纤维混凝土的断裂性能研究提供参考。     

玄武岩-PVA混杂纤维混凝土力学性能研究

采用4种掺量的玄武岩纤维(0.05%、0.10%、0.15%、0.20%)和聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol,PVA)纤维(0.10%、0.20%、0.30%、0.40%),通过单掺及正交混杂增强C60基准混凝土实验,研究玄武岩纤维、PVA纤维、混杂纤维的组成和掺量对基准混凝土流动性和力学性能的影响。结果表明:纤维单掺和混杂掺入的混凝土坍落度都随着纤维总掺量的增加而降低;玄武岩纤维、PVA纤维和混杂纤维虽不能显著提高混凝土的抗压性能,但可以明显改善其抗折强度,混杂纤维对混凝土抗折性能的增强作用尤为明显;PVA纤维相比玄武岩纤维在混杂纤维混凝土抗折强度上表现出更好的增强作用;当0.1%玄武岩纤维和0.2%PVA纤维混杂时,混杂纤维增强混凝土的抗折强度最高,较基准混凝土的抗折强度提高了29.1%。     

玄武岩纤维超高性能混凝土力学性能试验

为了降低超高性能混凝土中水泥的用量,制备绿色超高性能混凝土,研究了玄武岩纤维对超高性能混凝土力学性能的影响,提出了力学性能最优的低水泥用量超高性能混凝土配合比和玄武岩纤维的最佳掺量.采用粉煤灰和硅灰以不同比例组合作为水泥的替代材料制备超高性能混凝土,分析了添加纤维和不添加纤维试件的和易性、力学性能和微观结构.结果表明,当粉煤灰和硅灰混杂替代水泥比例达50%时,其力学性能与原试件强度相当;掺加0.1%玄武岩纤维的试件其力学性能高于掺加0.2%和0.3%纤维和没有掺加纤维试件的力学性能.     

活性粉末混凝土基本力学性能指标取值

为促进活性粉末混凝土在工程中的应用,收集整理与活性粉末混凝土相关的文献．提出以边长70.7 mm立方体抗压强度标准值为依据的活性粉末混凝土强度等级划分方法．对活性粉末混凝土立方体抗压强度尺寸效应、轴心抗压强度、轴心抗拉强度、弹性模量、峰值压应变和极限压应变等基本力学性能指标进行分析,获得了活性粉末混凝土相关力学性能指标之间的换算关系,并基于一次二阶矩法推导得出活性粉末混凝土的材料分项系数．     

活性粉末混凝土基本力学性能试验研究

进行76组不同尺寸立方体试件和12组棱柱体试件的单轴受压力学性能试验,研究了活性粉末混凝土的强度标准,探讨活性粉末混凝土的基本力学性能指标(峰值应变、弹性模量、横向变形系数等)与棱柱体抗压强度之间的关系,建立了活性粉末混凝土应力-应变曲线上升段方程.     

活性粉末混凝土基本力学性能试验研究

进行76组不同尺寸立方体试件和12组棱柱体试件的单轴受压力学性能试验，研究了活性粉末混凝土的强度标准，探讨活性粉末混凝土的基本力学性能指标(峰值应变、弹性模量、横向变形系数等)与棱柱体抗压强度之间的关系，建立了活性粉末混凝土应力一应变曲线上升段方程。     

纤维表面处理对芳纶/水泥砂浆复合材料力学性能的影响

为了改善纤维与水泥基材的界面黏结,利用低温等离子技术对芳纶纤维作表面处理,通过场发射扫描电镜(FE-SEM)观察处理前后芳纶纤维表面形貌的变化;采用二步法制备短切芳纶纤维增强水泥砂浆试样,利用万能试验机测试低温等离子处理前后试样的弯曲强度的变化。结果表明:低温等离子处理能够有效地改善芳纶纤维的表面形貌;当处理功率为100 W时,芳纶/水泥砂浆复合材料试样的弯曲强度从8.3 MPa提高到了10.5 MPa,提高了26.4%;当处理时间为20 min时,试样的弯曲强度从8.3 MPa增加到9.7 MPa;继续提高处理功率和延长处理时间,试样的弯曲强度反而下降。     

低温养护活性粉末混凝土力学性能试验研究

低温养护活性粉末混凝土力学性能的研究可为北方地区实际工程冬期现场施工的可行性提供科学依据。文章通过五因素四水平正交试验,研究了北方地区冬期低温-10～10℃养护条件下活性粉末混凝土的力学性能,考察了水胶比、胶砂比、钢纤维掺量、减水剂掺量及硅灰与粉煤灰质量比5种因素对活性粉末混凝土流动度、立方体抗压强度和轴心抗拉强度等性能的影响,并通过极差和方差分析综合确定了低温养护条件下既定试验因素的主次顺序与最优化因素水平组合。结果表明：水胶比、胶砂比对低温养护条件下活性粉末混凝土力学性能的影响较大,而水胶比对活性粉末混凝土流动度、抗压强度及抗拉强度起着控制作用;最优化水平因素组合为0.2的水胶比、0.95的胶砂比、2.2%的钢纤维掺量、0.9%的减水剂掺量和1.5的硅灰与粉煤灰质量比;在冬季低温养护条件下仍能得到高抗压强度、高抗拉强度且流动度较好的活性粉末混凝土。     

玄武岩纤维增强聚合物混凝土基本力学性能试验研究

通过混凝土拌合物工作性能和基本力学性能试验,研究了不同掺量的玄武岩纤维和聚合物乳液在单掺、复掺情况下对混凝土工作性能、抗压强度和抗折强度的影响规律.结果表明:玄武岩纤维和聚合物乳液单掺时,随着玄武岩纤维或聚合物乳液掺量的增加,混凝土的7 d龄期抗压强度均略微降低,28 d龄期抗压强度提高不明显,抗折强度均有显著提高;在玄武岩纤维和聚合物乳液掺量匹配时,玄武岩纤维增强聚合物混凝土具有良好的工作性能和优异的抗折强度.     

玄武岩纤维掺杂混凝土材料特性的研究

玄武岩纤维能有效改善混凝土材料的性能,但其对混凝土性能的影响规律业界还存在一定分歧.以抗压和抗折强度作为力学指标,以抗氯离子渗透性能和早期收缩应变作为耐久性指标,探究不同玄武岩纤维掺量和规格对混凝土强度与耐久性的影响规律,分析短切玄武岩纤维掺杂混凝土材料的各项性能.研究结果表明,短切玄武岩纤维对混凝土抗压强度的提高不明显,但对抗折强度则随掺量的增加提高显著;纤维的体积分数为0. 12%时,混凝土抗折强度提高约25%;长度较长及长径比较大的玄武岩纤维对混凝土抗折强度有更好的提高效果.玄武岩纤维的掺入会使混凝土抗渗性能略有下降,但也能有效降低混凝土的收缩应变,掺入玄武岩纤维后,混凝土28 d收缩应变降低约15%.     

玄武岩纤维混凝土三点弯曲梁的断裂性能

为探讨玄武岩纤维混凝土(BFRC)的断裂性能,采用《水工混凝土断裂试验规程》的三点弯曲梁法,制作缝高比为0.4的不同纤维长度及掺量的混凝土试件,利用MTS试验机对试件进行加载试验,得到玄武岩纤维混凝土三点弯曲梁的试验结果,并对P-CMOD曲线、起裂韧度、失稳韧度及断裂能等断裂参数进行分析,结果表明：掺入玄武岩纤维后,试件的断裂性能得到了提升,纤维掺量越多,纤维长度越长,P-CMOD曲线的下降段越饱满;纤维长度为18 mm、掺量为1.5%的试件起裂韧度及失稳断裂韧度的提升最为明显;纤维长度为12 mm、掺量为1.5%的试件断裂能最大。     

纤维含量对玻璃纤维混凝土力学性能的影响

纤维含量是影响玻璃纤维混凝土力学性能的关键因素。通过对比试验,测定了不同纤维含量情况下玻璃纤维混凝土抗压强度、抗拉强度、弹性模量、泊松比等力学性能指标;通过对比分析,研究了纤维含量对各项力学性能指标的影响,并提出了玻璃纤维的合理掺量范围,为玻璃纤维混凝土新材料的推广应用提供了有价值的实验结果。     

玄武岩纤维掺量对泡沫混凝土性能的影响

利用普通硅酸盐水泥、发泡剂及玄武岩纤维制备泡沫混凝土,研究不同掺量的玄武岩纤维对泡沫混凝土的物理性能、力学性能、线性收缩和导热系数的影响以及玄武岩纤维与泡沫混凝土的界面结合情况。研究结果表明：加入玄武岩纤维的掺量为1.2 kg/m^3时,泡沫混凝土的28 d抗压抗折强度分别比空白样提高了7.75%,9.56%。随着纤维掺量的变化,纤维对泡沫混凝土的线性收缩有一定的抑制作用,能够降低导热系数。纤维与泡沫混凝土的界面结合存在缝隙。     

纤维组分比例对玄武岩/聚丙烯复合材料力学性能影响研究

采用非织造加工工艺,将玄武岩纤维和聚丙烯纤维通过开松混合后梳理成网,然后按照一定的尺寸制成预制件,使用模压成型工艺制备玄武岩/聚丙烯复合材料,研究不同比例的玄武岩纤维和聚丙烯纤维对复合材料力学性能的影响,并通过数学方差分析方法确定了影响因素的显著性.结果表明:当玄武岩纤维和聚丙烯纤维的比例为30/70时,复合材料的拉伸、弯曲强度和模量达到最高,最大拉伸强度、弯曲强度分别为92.998 MPa和156.134 MPa,最大拉伸和弯曲模量分别为3.400 GPa和1.288 GPa.