氧化铝空心球及玄武岩纤维对混凝土动力特性的影响

以氧化铝空心球为轻集料,玄武岩纤维为纤维增强材料制备轻质混凝土,利用直径100 mm的分离式霍普金森压杆试验系统,研究了不同应变率下素混凝土、玄武岩纤维混凝土、氧化铝空心球混凝土以及玄武岩纤维-氧化铝空心球复合混凝土的动态力学性能。结果表明:随着应变率的提高,四种试件的动压强度、动压韧性、动压比韧性及破坏程度均不断增大,表现出显著的应变率相关性;掺入氧化铝空心球使得试件破坏程度增大,动压强度及动压韧性减小,动压比韧性提高;掺入玄武岩纤维可以有效降低试件的破坏程度,并对试件具有明显的强韧化效果;通过复掺氧化铝空心球及玄武岩纤维,可以制备得到具有良好吸能特性的轻质混凝土。     

聚丙烯纤维增强混凝土分离式Hopkinson压杆压缩试验研究

采用改进后的变截面大尺寸Hopkinson压杆 ,对直径 62mm的聚丙烯纤维混凝土和素混凝土试件进行了三种应变率范围的冲击压缩试验 ,得到了不同应变率下试件的动态压缩强度及应力应变全过程曲线。结果表明 ,在冲击压缩的高应变率加载条件下 ,聚丙烯纤维混凝土的破坏强度与素混凝土的大致相同 ,但其韧性要明显好于素混凝土。     

ECC材料工作度的液化机理设计与自修复功能的研究

纤维增强水泥基复合材料的设计要考虑硬化状态下的力学性能,如拉压强度及变形能力等。但微观结构不够密实及纤维分布不均匀使得复合材料的力学性能通常达不到要求,需解决与生产工艺及工作度相关的难题。本文利用液化机理研究具有应变强化和多重裂纹破坏特征的ECC材料的配合比设计,使得在施工现场大批量生产出的复合材料工作度和力学性能均能够达到实验室内小规模生产的标准;通过不同颗粒级配的控制、混合次序、时间间隔的调整以及不同类型水泥基体和添加剂的使用,给出具有自硬化功能ECC材料的生产方法;最后研究了拉伸试件多重裂纹破坏后的自修复现象,初步确定自修复材料的化学成分。     

聚丙烯纤维混凝土单轴受压损伤机理研究

考虑聚丙烯纤维体积掺量和长径比两因素,设计制作了7组混凝土试件,通过单轴受压应力-应变全曲线试验,研究了聚丙烯纤维对混凝土力学行为的影响。采用声发射信号采集系统同步监测混凝土内部损伤演化过程,分析了聚丙烯纤维混凝土单轴受压损伤机理。结果表明,聚丙烯纤维显著改善了混凝土的峰后延性和抗压韧性。混凝土试件贯通裂缝形成时,声发射撞击数突增,应力迅速下降,损伤发展较快。随着纤维体积掺量增加,试件声发射累计撞击数逐渐增大;纤维长径比为280时,声发射累计撞击数最大。聚丙烯纤维混凝土破坏时剪切裂纹所占裂纹总数比重较大,试件呈现剪切破坏形态。     

玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土的冲击压缩试验研究

采用100mm分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置,研究了玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土在不同应变率下的冲击力学行为,并将其与基体地质聚合物混凝土进行对比分析。研究表明,混凝土是应变率敏感材料,其峰值应力和峰值应变表现出显著的应变率强化效应;玄武岩纤维对地质聚合物混凝土具有较好的增韧作用,韧性随纤维掺量的增加而提高,其中体积掺量为0.3%时最佳,但强度反而降低。     

玄武岩纤维混凝土冲击压缩韧性

介绍了利用Φ100 mmSHPB装置获得玄武岩纤维混凝土冲击压缩在3种应变率范围下的应力-应变曲线的试验研究.并以应力-应变全程曲线所围面积作为韧性指标,对玄武岩纤维掺量分别为0、0.1%、0.2%和0.3%的混凝土在冲击荷载下增韧特性进行了对比分析.研究表明,在0～0.020应变范围内,4种掺量的玄武岩纤维混凝土中,BFRC0.2韧性最高,尤其在50/S～60/S应变率范围内,比素混凝土韧性指标提高了12.7%;应变较低时,一般素混凝土的韧性指标最高:与素混凝土相比,在应变率较低时,3组掺玄武岩纤维的混凝土韧性均有所提高,而在80/S～100/S应变率范围下,BFRC0.3韧性最低.     

较高韧性混杂纤维混凝土弯曲抗拉性能试验研究

以试件边缘弯曲拉应变为控制参数,通过正交试验并参照已有研究成果,对不同纤雏掺量、粉煤灰用量及不同水胶比的混杂纤堆混凝土进行了优化配合比设计,并对试件进行了弯曲抗拉性能试验研究.结果表明,较高韧性混杂纤维混凝土可充分利用材料的抗拉强化作用和钢纤维的防锈蚀作用,能在正常使用条件下,有效地限制混凝土构件的裂缝宽度,最大限度地...     

混杂纤维轻骨料混凝土抗冲击压缩特性研究

通过对28个Φ96mm×50mm的塑钢-聚丙烯混杂纤维轻骨料混凝土试件的SHPB冲击压缩试验,分析了密度、冲击气压和冲击次数对破坏强度和峰值应变的影响。结果表明:在冲击荷载作用下,密度对试件的破坏强度有明显影响,破坏强度随着密度增大而提高;与一般混凝土材料不同,塑钢-聚丙烯混杂纤维轻骨料混凝土破坏强度随冲击气压增大而明显降低。在低速冲击荷载作用下,混杂纤维轻骨料混凝土具有良好的韧性和抗多次冲击能力。     

塑钢纤维混凝土板抗爆性能的试验研究及数值模拟

对普通钢筋混凝土板和塑钢纤维混凝土板进行爆破试验,借助动力有限元分析软件LS-DYNA建立塑钢纤维有限元模型,采用模型试验与数值模拟相结合的方法,研究普通混凝土板和塑钢纤维混凝土板在爆破荷载作用下的动态响应及塑钢纤维对钢筋混凝土板抗爆性能的影响,同时对塑钢纤维混凝土板和普通板的裂纹扩展形态进行分析比较。结果表明：在混凝土板中添加1%体积掺量的塑钢纤维后,结构的应变和加速度峰值明显减小,在20、40、80 g药量作用下,塑钢纤维板中心处应变峰值较普通板分别降低了25.3%,22.9%,21.5%;加速度峰值分别降低了14.1%,17.6%,15.1%;在板受大药量爆炸荷载作用破坏后,板的裂纹数量和裂纹宽度明显减少,说明塑钢纤维的掺入改变了混凝土裂纹的扩展路径,能有效抑制裂纹的扩展,提高结构的抗爆性能。     

AFRP约束混凝土动态压缩力学性能试验研究

为了研究AFRP(芳纶纤维增强复合材料)约束混凝土在高速冲击条件下的动态压缩力学性能,采用Ф100mm分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置,对AFRP约束前后的C40混凝土进行动态压缩试验,得到了不同应变率条件下的应力-应变曲线。结果表明,混凝土在AFRP约束下具有更高的动态抗压强度和更好的韧性;其动力增大系数与应变率对数呈线性关系;AFRP的约束能有效地提高混凝土的抗冲击性能。     

采用超高韧性水泥基复合材料提高钢筋混凝土梁弯曲抗裂性能研究(I):基本理论

随机分布短纤维增强的超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)是近年来基于微观力学发展的一种高性能水泥基材料。通过纤维的桥联与应力传递作用,拉应力应变曲线体现了伪应变硬化特征,实现了多重微细裂纹的稳态开裂,具有非常显著的非线性变形、优良的韧性和高的裂缝抵制能力,使传统水泥基材料的脆性破坏模式转变为韧性破坏模式。为了控制裂缝的宽度,提高恶劣环境下钢筋混凝土结构的耐久性,获得高的UHTCC性能/成本比,使用UHTCC替代钢筋混凝土梁受拉区的部分混凝土,分析UHTCC增强RC适筋梁的受弯性能,推导计算整个受力过程不同阶段梁的承载能力、M-φ关系以及衡量梁延性指数的解析计算公式。最后通过与试验结果的比较,验证公式的合理性。     

聚丙烯腈纤维混凝土低温性能的研究

研究了低温(5～-15℃)环境下聚丙烯腈纤维混凝土抗压、抗拉和抗弯等性能的变化趋势;探讨了快速冻融试验条件下,聚丙烯腈纤维混凝土的抗冻融耐久性;分析了聚丙烯腈纤维的作用机理．研究结果表明,掺入聚丙烯腈纤维可增加混凝土的合气量、提高混凝土的抗拉极限应变、抗弯韧性和断裂能,因而有利于混凝土低温环境下的强度增长和混凝土抗冻融耐久性的提高．     

采用超高韧性水泥基复合材料提高钢筋混凝土梁弯曲抗裂性能研究(Ⅰ):基本理论

随机分布短纤维增强的超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)是近年来基于微观力学发展的一种高性能水泥基材料.通过纤维的桥联与应力传递作用,拉应力应变曲线体现了伪应变硬化特征,实现了多重微细裂纹的稳态开裂,具有非常显著的非线性变形、优良的韧性和高的裂缝抵制能力,使传统水泥基材料的脆性破坏模式转变为韧性破坏模式.为了控制裂缝的宽度,提高恶劣环境下钢筋混凝土结构的耐久性,获得高的UHTCC性能/成本比,使用UHTCC替代钢筋混凝土梁受拉区的部分混凝土,分析UHTCC增强Rc适筋梁的受弯性能,推导计算整个受力过程不同阶段梁的承载能力、M-φ关系以及衡量梁延性指数的解析计算公式.最后通过与试验结果的比较,验证公式的合理性.     

生态型RPC材料的动态力学性能

以质量分数为 5 0 %～ 6 0 %的超细工业废渣取代水泥 ,以普通黄砂取代磨细石英砂 ,制备了两个不同配比的生态型RPC材料 ,利用分离式Hopkinson压杆装置研究了应变速率、纤维掺量和基体组成对ECO RPC各项动态力学性能及破坏形态的影响。结果显示 ,生态RPC材料具有应变率强化效应、峰值荷载及破坏应变随应变率的提高而增加。纤维增强的生态RPC材料的各项动态力学性能优于RPC基体 ,且在破坏过程中表现出极大的韧性和延性。多元超细工业废渣的复合效应优化了基体微观结构 ,增强了纤维与基体的界面粘结 ,促进了破坏形态从脆性向韧性的转化。     

钢纤维混凝土与聚丙烯纤维混凝土材料冲击荷载下纤维增韧特性试验研究

对两种纤维混凝土材料纤维增韧及耗能机理进行了探讨,并采用变截面大尺寸Hopkinson压杆,对钢纤维混凝土、素 混凝土和五种纤维含量的聚丙烯纤维混凝土试件进行了三种应变率范围的冲击压缩试验,文中给出了不同材料试件的破 坏特征及试验测试结果。并以应力-应变全程曲线所围面积作为韧性指标,对两种纤维混凝土在冲击荷载下增韧特性进 行了对比分析。研究表明,五种含量的聚丙烯纤维混凝土中,含量0.9～1.5kg／m3的三组混凝土韧性较高,其中含量 1.5kg／m3的聚丙烯纤维混凝土韧性值最大;与素混凝土相比,两种纤维混凝土韧性均有所提高,在达到应力峰值后的变 形阶段得以体现,在0～0.020应变范围内,钢纤维混凝土、含量1.5kg／m3的聚丙烯纤维混凝土韧性指标比素混凝土分别 提高了37.7％和18.9％。     

木质素/玻璃纤维复合改性沥青混凝土路用性能提升效果研究

基于纤维改性沥青混凝土路用性能强化提升需求，提出了采用木质素纤维（CF）/玻璃纤维（GF）复合改性沥青混凝土路用性能的方法，研究了复合纤维组成对沥青混凝土路用性能的影响机理.结果表明：CF/GF复合改性有效提升了沥青混凝土的高温稳定性，并具有良好的水稳定性和低温性能；当CF/GF以质量比1∶3掺入时，沥青混凝土动稳定度为单掺CF组的2.2倍；试件低温破坏时，最大弯拉应变提升13.3%.复合纤维具有吸附、加筋及阻滞裂纹的作用，强化了沥青混凝土在温度变化、水损及应力作用下的稳定性，从而提高了其路用耐久性能.     

不同含水状态下喷射型PP-PVA混杂纤维增强水泥基复合材料性能研究

一些建筑结构长期工作在水环境中，处于不同含水状态，含水混凝土的抗压力学性能与干燥混凝土相比有较大的改变，这可能会对结构安全性造成一定的影响。与此同时将纤维增强水泥基复合材料（ECC）用于建筑结构已成为研究热点。因此主要研究不同含水状态下PP-PVA混杂纤维增强水泥基复合材料性能差异的研究。开展了4种含水状态下PP-PVA混杂纤维增强水泥基复合材料（HFRCC）单轴压缩试验，结合扫描电镜、X射线衍射和核磁共振试验研究其性能和破坏特征。结果表明：HFRCC的吸水量时程曲线呈指数函数增长，前0.5 h内快速增长，0.5～204 h内，增长速率逐渐降低，204～276 h内增长速率基本为0，开始趋于稳定；随着试件含水量增加，抗压强度、峰值应变和压缩韧性值均呈下降趋势，相反弹性模量呈上升趋势；典型破坏过程可看成裂而不散的延性破坏，大多为伴随着大量微裂纹的单剪面或共轭双剪面的拉剪破坏。     

混杂纤维自密实混凝土的强度和抗弯韧性

在工作度试验研究的基础上,根据不同国际标准研究了不同类型纤维(钢纤维、聚丙烯纤维、混杂纤维)对自密实混凝土强度与抗弯韧性的影响．结果表明：混杂纤维可显著提高自密实混凝土的韧性并改善其破坏形态．     

纤维类型对混凝土抗压强度和弯曲韧性的增强效应及变异性的影响

为研究单掺钢纤维、聚丙烯纤维和纤维素纤维对混凝土抗压强度及弯曲韧性的影响,在不同体积掺量下进行了混凝土试块的抗压强度及弯曲韧性试验,并对试验结果进行了变异性分析。试验结果表明:3种纤维混凝土抗压强度较素混凝土平均提高26.7%、6.1%和11.1%;二次抗压强度保持率分别达77.0%、45.7%和58.0%;抗弯承载力最大分别提高31.6%、3.5%和14.0%;基于荷载挠度曲线、Newkumar法及弯拉应力应变曲线分别计算的弯曲韧性指数I_(20)、Newkumar指标PCS_m和韧度比R_x分别为素混凝土的4.2、3.1、2.6倍,19.9、9.8、6.9倍和4.0、3.4、2.7倍。变异性分析结果表明,掺入纤维后混凝土的抗压强度变异性小于弯曲韧性。同时,基于Newkumar法和应力应变曲线法算得的混凝土弯曲韧性指标变异系数小于荷载挠度曲线法。总体而言,钢纤维增强混凝土的抗压强度和弯曲韧性最为显著,且变异系数最小。纤维素纤维增强混凝土抗压强度及聚丙烯纤维增强混凝土弯曲韧性则相对较显著。     

高强钢纤维混凝土和聚丙烯纤维混凝土的动态力学性能试验研究

通过对索混凝土、钢纤维混凝土和聚丙烯纤维混凝土三种材料进行了SHPB试验,系统研究了对动载下三种材料试件的峰值应力、峰值应力对应应变、韧性指标。试验结果表明：实际工程中聚丙烯纤维含量应取1．5kg／m^3;高含量的高强钢纤维混凝土适合作为防护工程的抗冲击遮弹材料;钢纤维和聚丙烯纤维对混凝土吸能能力主要在达到峰值应力后材料开始破坏的过程中得以表现。