玄武岩纤维改性高强自密实混凝土柱轴心受压试验

为研究玄武岩纤维的掺入对高强自密实混凝土柱轴心受力性能的影响,以玄武岩纤维体积掺量0. 1%、0. 2%和纤维长度15 mm、30 mm为参数,设计并制作了3根高强自密实混凝土(HSCC)对比柱和12根玄武岩纤维改性HSCC柱,进行轴心受压试验和ABAQUS有限元分析。结果表明:相较对照组,掺入玄武岩纤维后,HSCC柱的极限承载力有一定程度提高。纤维长度为15 mm、体积掺量为0. 1%的HSCC柱提高幅度最大,达到19. 6%;同等荷载作用下HSCC柱裂缝的出现、开展得到延缓,应变和变形减小;达到极限承载力时,对应的压应变和位移分别增大24. 3%、20. 6%,HSCC柱的延性得到显著提高;有限元模拟的结果与试验结果吻合较好,验证了模型的可靠度。     

BFRP筋混凝土偏压短柱性能与承载力计算方法

试验通过7根BFRP筋混凝土偏心受压柱力学性能试验,分析破坏形态,测量柱中截面的应变分布、柱中侧向挠度、BFRP纵筋及混凝土的应变.试验结果表明:BFRP筋混凝土偏压柱的破坏特征均为混凝土压碎破坏;正截面应变满足平截面假定;构件的极限承载力随着偏心距的增大而减小,随着单侧配筋率的增大而有所增大;混凝土强度的提高可以显著提高构件的极限承载力.提出了BFRP筋混凝土偏心受压短柱的承载力计算方法,理论公式的计算结果同试验结果相比误差较小.     

高钛重矿渣钢筋砼柱偏心受压力学性能研究

为了研究高钛重矿渣混凝土柱在偏心受压状态下的极限承载力、刚度与普通混凝土柱的差异,对3根高钛重矿渣混凝土柱和3根普通混凝土柱进行偏心受压对比试验,并对试验过程进行有限元模拟。研究结果表明:高钛重矿渣混凝土柱与普通混凝土柱Nua/Nu0(Nua为极限承载力模拟值,Nu0为极限承载力试验值)的平均值分别为1.022、0.999,其均方差分别为0.009、0.027,采用文中有限元方法可较准确预测高钛重矿渣混凝土柱和普通混凝土柱的极限承载力;高钛重矿渣混凝土偏心受压柱荷载—侧向挠度曲线的刚度略低于普通混凝土偏心受压柱;可采用《混凝土结构设计规范》(GB 50010-2010)来计算高钛重矿渣钢筋混凝土偏压柱的承载力,其计算结果偏于安全。     

沙漠砂混凝土轴心受压应力-应变曲线试验分析

为探究单一变量下沙漠砂混凝土应力-应变全曲线,分别设计4组不同沙漠砂取代率的棱柱体混凝土试块,进行单轴受压试验,分析沙漠砂混凝土破坏现象、破坏过程以及破坏特征,并研究不同沙漠砂取代率对沙漠砂混凝土峰值应变、极限应变、弹性模量的影响.研究结果显示:沙漠砂混凝土与普通混凝土相比,其破坏特征具有一定的差异性;取代率为20％时沙漠砂混凝土其轴心受压强度达到最高,且胶凝材料对沙漠砂包裹效果较为明显;沙漠砂混凝土脆性明显高于普通混凝土;沙漠砂混凝土无量纲应力-应变曲线上升段、下升段均采用过镇海模型较为贴合,且能准确描述沙漠砂混凝土在单轴受压作用下的变形特征.     

预制拼接槽型UHPC柱偏心受压性能试验研究

为研究预制拼接槽型UHPC柱在受压条件下的力学性能及其影响因素，开展2根整浇UHPC柱及14根预制拼接槽型UHPC柱在不同拼接形式、不同偏心受压方向及不同偏心距下的轴心或偏心受压试验研究. 通过考察试件的极限承载力、破坏形态、轴向及侧向变形性能，研究了拼接方式、偏压方向和偏心距对其静力性能的影响. 试验结果表明：钢纤维延缓了UHPC的开裂，增强了试件的变形能力，但预制拼接槽型UHPC柱在轴压和小偏压荷载下仍表现出明显脆性破坏特征；在该试验中，偏压柱的破坏形态主要为小偏心受压破坏及大偏心受拉破坏；在相同偏心距下，不同拼接形式、不同偏心受压方向的柱体破坏形态及承载能力表现趋于一致；在相同尺寸与配筋下，预制拼接槽型UHPC柱承载力随偏心距的增加而减小. 最后，通过对比试件承载力试验值和我国现行规范理论计算值，定性地指出了现行规范的局限性. 本文试验数据可为预制拼接槽型UHPC柱设计提供参考.     

改性钢管全再生粗骨料混凝土短柱的轴压试验

为了最大化利用再生骨料,以硅粉和钢纤维掺量为主要变化参数设计了20个圆形和方形截面钢管全再生粗骨料混凝土短柱构件进行轴压试验,观察了短柱的受力全过程和破坏形态,获取了构件的荷载―变形全过程曲线,分析了硅粉和钢纤维掺量对其承载性能的影响,试验结果表明:混凝土中的粗骨料全部采用再生骨料会降低钢管再生混凝土柱的峰值承载力及峰值应变,可以采用硅粉的填充效应及活性和钢纤维对裂缝的内部约束来改善钢管全再生骨料混凝土柱的性能,经改性后的钢管全再生骨料混凝土柱的性能和普通钢管混凝土柱的性能相当,硅粉掺量为10%、钢纤维体积掺量为1.5%的钢管全再生骨料混凝土的峰值承载力超过了普通钢管混凝土柱。并采用现有计算理论及规程计算公式对构件的承载力进行了计算和比较,得到各规程在计算钢管全再生骨料混凝土承载力时的适用性,规程EC4和试验数据更接近。     

锈蚀钢筋混凝土小偏心受压构件承载力评估

根据压区纵向钢筋锈蚀导致混凝土胀裂的过程,将小偏心受压构件承载力退化分为混凝土未开裂阶段、开裂阶段和保护层剥落3个阶段;通过分析压区混凝土锈胀开裂前的双向应力状态,开裂后的剪、拉应力状态以及保护层剥落后的失效对小偏心受压柱承载力的影响,建立了相应阶段的构件承载力评估模型;给出混凝土锈胀开裂前的模型参数值并进行承载力计算,结果表明:混凝土锈胀开裂前小偏心受压柱的承载力退化可以忽略不计.将混凝土锈胀开裂后构件承载力模型计算结果与试验结果进行对比,符合良好.     

锈蚀钢筋混凝土偏心受压柱承载力试验研究

试验研究了低锈蚀率钢筋对偏心受压构件承载力的影响.将4根钢筋混凝土柱置于湿盐砂中外通直流电加速锈蚀,锈蚀完毕后与3根未锈蚀柱进行偏心受压试验,试验在5 000 kN长柱试验机上进行.另外对锈蚀钢筋进行了拉伸试验.结果表明,偏心距较小时,锈蚀柱截面应变仍符合平截面假定;偏心距相同时锈蚀柱的承载力及刚度比完好柱明显降低.锈蚀钢筋的名义屈服强度、名义极限强度随锈蚀率呈线性降低;随钢筋锈蚀率增大,钢筋的延性降低更快.     

荷载-硫酸盐共同作用下纤维混凝土柱受压性能

为研究在荷载-硫酸盐共同作用下聚丙烯纤维混凝土柱的偏心受压性能,对8个聚丙烯纤维混凝土柱和1个普通混凝土对照柱进行了偏心受压静力试验,获取了荷载-变形曲线、荷载-钢筋应变曲线以及截面应变,分析了应力比和腐蚀时间对试件破坏形态、延性以及峰值荷载等的影响.结果 表明:聚丙烯纤维的加入,可有效抑制硫酸盐的侵蚀作用;峰值荷载随应力比的增加呈先提高后降低趋势,随腐蚀时间增加亦呈先提高后降低趋势,150 d时承载力较120 d降低了15.83％;位移延性系数随应力比的增加而减小,随腐蚀时间增加呈先增加后降低趋势,150 d时位移延性系数较60 d降低了15.79％.同时考虑应力比及硫酸盐对混凝土的损伤,引入损伤因子,建立经历荷载和硫酸盐作用后的混凝土抗压强度计算公式;考虑聚丙烯纤维混凝土抗拉强度对受拉区的贡献,采用等效矩形应力图简化计算方法,引入受拉区等效系数,建立荷载与硫酸盐共同作用下聚丙烯纤维混凝土柱承载力计算公式;并考虑聚丙烯纤维和硫酸盐腐蚀的影响,建立了最大裂缝宽度计算公式.理论计算值与试验值吻合较好.     

钢板笼约束混凝土组合柱正截面偏心受压承载力分析

在8根偏心受压钢板笼约束混凝土组合柱试验研究的基础上,基于箍筋的拱作用原理和方钢管混凝土承载力的计算方法,参考混凝土结构设计规范中偏心受压柱承载力计算的相关公式,提出钢板笼约束混凝土组合柱偏心受压情况下的正截面承载力计算方法,并将计算结果与试验数据进行对比.结果表明:可采用混凝土结构设计规范提供的方法计算钢板笼约束混凝土组合柱偏心受压承载力,理论计算结果和试验数据吻合地较好.     

BFRP约束几何相似钢筋混凝土圆柱的性能研究

利用5 000 kN液压试验机,对3组几何形状相似的玄武岩纤维布（BFRP）约束钢筋混凝土圆柱进行了静力压缩试验。结果表明：采用BFRP约束钢筋混凝土可以有效地提高试件的极限应力并改善其破坏形态,与未约束试件相比,上述3组试件的极限应力分别提高847 %、859 %和8828 %。不同尺寸的约束试件极限应力提高程度不等,体现了材料承载能力的尺寸效应。另外,在已有纤维布（FRP）约束素混凝土柱强度模型的基础上,建立了适合于BFRP约束钢筋混凝土柱的强度模型。     

沙漠砂锂渣聚丙烯纤维混凝土基本力学性能试验研究

通过试验分析了3 d、7 d、28 d时不同沙漠砂替代率对锂渣聚丙烯纤维混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度和劈裂抗拉强度的影响规律。结果表明:在锂渣掺量20%,聚丙烯纤维1.5 kg/m3时,利用沙漠砂替代锂渣聚丙烯纤维混凝土中细度模数小于3的工程用砂成效显著,具有深远的社会意义和优越的经济价值。随着沙漠砂替代率增大,沙漠砂混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度均呈先增大后减小趋势,其中当沙漠砂替代率为30%时为最优掺量,较基准组28 d抗拉强度提高53.26%。     

玄武岩纤维增强轻骨料混凝土力学性能试验

为探究玄武岩纤维在增强轻骨料混凝土力学性能方面的影响,以不同玄武岩纤维体积率、陶砂代砂子率和陶粒代石子率为影响因素,应用正交试验法设计9组玄武岩纤维轻骨料混凝土(basalt fiber lightweight aggregate concrete,BF-LAC),进行抗压、劈裂抗拉及抗折强度试验.结果表明:当玄武岩体积率为0.3％、陶砂代砂子率为7％、陶粒代石子率为8％时,BF-LAC的力学性能表现最佳.玄武岩纤维掺入轻骨料混凝土中能显著提升其强度,抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的最大增幅分别为23.11％、20.64％和24.17％;玄武岩纤维是影响BF-LAC强度的显著性因素且对抗压强度的影响表现为特别显著;最后对纤维增强轻骨料混凝土的机理进行了分析并建立了BF-LAC强度与三因素之间的预测模型.     

钢渣粉对玄武岩纤维混凝土7d和28d压拉性能影响的试验分析

为提高玄武岩纤维混凝土的压拉性能,将钢渣粉掺入玄武岩纤维混凝土中,进行了不同掺量下钢渣粉对玄武岩纤维混凝土7 d和28 d压拉强度影响试验,并对试验结果进行了分析。试验结果表明:相比于基准混凝土,玄武岩纤维钢渣粉混凝土在钢渣粉掺量分别为12%、15%、18%时,其28 d抗压强度分别提高2.1%、2,6%、-1%;28 d劈裂抗拉强度分别提高4.1%、9.2%、-1%。钢渣粉掺量15%时为合适掺量,28 d抗压、劈裂抗拉强度均达到最大。钢渣粉的掺入使混凝土7 d压拉强度低于基准混凝土且随着钢渣粉掺量增加而降低,不能用7 d压拉强度推测28 d压拉强度。     

钢管高钛矿渣砂超高强混凝土短柱轴压力学性能试验研究

为研究钢管高钛矿渣砂超高强混凝土短柱的轴压力学性能,完成了10根钢管高钛矿渣砂超高强混凝土短柱轴压试验,重点考察高钛矿渣砂取代率对其力学性能的影响。结果表明：高钛矿渣砂取代率对钢管混凝土试件的破坏形态、荷载-位移曲线、应力-应变曲线、应力-横向变形系数曲线规律无明显影响,试件均为剪切破坏模式;随着高钛矿渣砂取代率的增加,钢管混凝土试件的承载力与初始刚度随之增加,在取代率为60%时,均达到最大值;由于核心混凝土强度过高,试件含钢率偏小,钢管对核心混凝土约束效应有限,实测承载力小于规范计算承载力。     

钢渣粉和玄武岩纤维对混凝土压拉性能影响的试验分析

为了研究钢渣粉掺量和玄武岩纤维掺量对混凝土压拉性能的影响,进行了不同钢渣粉掺量和不同玄武岩纤维掺量的压拉性能试验,并对试验结果进行了分析与机理探讨。试验结果表明:单掺玄武岩纤维的混凝土在掺量为3 kg/m3时,抗压、劈裂抗拉强度较好;单掺钢渣粉的混凝土,随着钢渣粉掺量的增加,抗压、劈裂抗拉强度先提高后降低,当钢渣粉掺量大于20%时,其强度降低比较明显;玄武岩纤维钢渣粉混凝土在玄武岩纤维掺量为3 kg/m3、钢渣粉掺量为10%~20%时效果较好,抗压、劈裂抗拉强度相对于基准混凝土能分别增加6.5%和11.9%。     

BFRP管约束再生混凝土圆柱轴压试验

为研究玄武岩纤维复合材料(BFRP)对再生混凝土力学性能的提升作用，对BFRP管约束再生混凝土圆柱进行了轴压试验，分析了BFRP层数对圆柱轴压性能的影响。试验结果表明：BFRP管约束再生混凝土圆柱的失效模式表现为BFRP断裂引起的圆柱受压破坏，BFRP管约束可以显著提高再生混凝土圆柱的承载力和变形能力，轴压应力-应变曲线表现出明显的强化段。随着BFRP层数的增加，约束再生混凝土的轴压强度比未约束再生混凝土提高了78%～281%,极限轴压应变提高了6.16～18.10倍，均显著高于对应的未约束普通混凝土的轴压强度和极限轴压应变。结合试验数据，评估了典型纤维复合材料(FRP)约束混凝土圆柱轴压强度和极限轴压应变模型在BFRP约束再生混凝土中的适用性，发现所评估的典型模型不能精确地预测试件的轴压强度和极限轴压应变。