轻骨料纤维喷射混凝土动态力学特性试验

为提高轻骨料喷射混凝土喷层支护承受动态抗压强度能力,以普通C20喷射混凝土配比为基准,将3种不同掺量的陶粒与聚丙烯纤维进行组合,配制出了9组轻骨料纤维喷射混凝土(lightweight aggregate fiber shotcrete,LAFS),进行了一维分离式霍普金森压杆(SHPB)冲击及扫描电镜(SEM)试验,同时借助MATLAB数值计算软件,拟合出陶粒-聚丙烯纤维掺量与LAFS动态抗压强度预测模型.研究表明:陶粒掺量与聚丙烯纤维掺量对LAFS动态抗压强度的影响是交互的,同陶粒掺量下,不同的聚丙烯纤维掺量,对LAFS动态压缩性能有很大差异,反之亦然;混凝土基体中均匀分布的陶粒与乱向分布的聚丙烯纤维网,与混凝土基体共同受力,使得LAFS应力-应变曲线屈服平台明显、韧性增强;本试验条件下陶粒与聚丙烯纤维掺量较好的组合为:49.81 kg/m3 +0.91 kg/m3、99.67 kg/m3+ 1.82 kg/m3.拟合得到的LAFS动态抗压强度模型与研究成果可为LAFS推广及配合比确定起到参考.     

改性聚丙稀纤维混凝土力学性能的试验研究

试验研究了不同掺量聚丙稀纤维混凝土立方体的抗压强度、轴心抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度性能,并与普通混凝土(0掺量)进行了对比。结果表明:在混凝土基体不变情况下,掺入0.5kg.m-3、0.7kg.m-3、0.9kg.m-3聚丙烯纤维混凝土的各项强度增大;聚丙烯纤维最合适的掺量为0.9kg.m-3;掺入聚丙烯纤维能改善混凝土的和易性。     

纤维自密实混凝土性能试验研究

为了研究不同掺量的钢纤维与聚丙烯纤维对自密实混凝土工作性能和强度的影响,对掺入聚丙烯纤维、钢纤维以及两种纤维混杂的自密实混凝土进行工作性能、抗压强度、抗拉强度试验和混杂效应分析。试验结果表明:工作性能随着纤维掺量的增加而降低,且钢纤维对工作性能的影响更加明显;钢纤维对混凝土抗压强度、抗拉强度的提高大于聚丙烯纤维;两种纤维混杂时更能有效改善自密实混凝土脆性破坏特征,当钢纤维掺量为0.6%,聚丙烯纤维掺量为0.2%时,抗压强度的增幅最大,当钢纤维掺量为0.6%,聚丙烯掺量为0.15%时,抗拉强度的增幅最大;抗压强度与劈裂抗拉强度均部分呈现正混杂效应,且劈裂抗拉强度存在最优混杂效应。     

聚丙烯纤维混凝土SHPB试验研究

采用变截面大尺寸的Hopkinson压杆对素混凝土与聚丙烯纤维混凝土试件进行了冲击压缩(split-hopkinsonbe,SHPB)试验,得到了不同应变率下的聚丙烯纤维混凝土动态压缩强度及应力-应变全过程曲线,证实了聚丙烯纤维混凝土材料的应变速率敏感性,结果对于计算聚丙烯纤维混凝土在高速冲击及爆炸条件下的响应很有意义.     

聚丙烯纤维对高强混凝土高温后残余抗压强度的影响

对掺聚丙烯纤维的高强混凝土立方体试块进行了高温后残余抗压强度试验研究,分析了高温对高强混凝土残余抗压强度的影响,以及不同掺量和长度的聚丙烯纤维对高温后聚丙烯纤维高强混凝土残余抗压强度的影响。结果表明,适宜掺量和长度下,聚丙烯纤维既可抑制高强混凝土高温爆裂,又可明显提高高强混凝土的残余抗压强度,有利于改善高强混凝土的高温韧性。     

纤维沥青混凝土动力性能试验研究

采用变截面分离式Hopkinson压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB),对普通沥青混凝土、玻璃纤维沥青混凝土、木质素纤维沥青混凝土和3个掺量的聚酯纤维沥青混凝土进行了3种应变率的冲击压缩试验研究.试验结果与分析表明,沥青混凝土具有应变率增强效应,其动力抗压强度及韧性指标随着应变率的增大而增大;但是,纤维沥青混凝土动力抗压强度及韧性指标增长率随应变率提高有递减趋势;纤维含量对沥青混凝土在动力条件下的动力行为有显著影响,聚酯纤维掺量为0.25%的沥青混凝土动力抗压强度及韧性指标最优;3种纤维都可以增加材料的动力抗压强度及韧性指标,聚酯纤维增强沥青混凝土抗压强度最佳,木质素纤维次之,玻璃纤维最差;聚酯纤维提高沥青混凝土韧性指标最佳,玻璃纤维次之,木质素纤维最差.     

混杂纤维对活性粉末高温后力学性能的影响

研究了聚丙烯纤维体积掺量为0.3%时,不同钢纤维掺量对活性粉末混凝土高温后轴心抗拉强度、抗压强度、抗折强度、拉压比、折压比的影响及其随温度的变化规律。结果表明：聚丙烯纤维能够有效抑制爆裂、改善活性粉末高温后的性能;混掺聚丙烯纤维和钢纤维能够提高高温后混杂纤维活性粉末混凝土力学性能,500℃之前损伤率较小,500℃之后损伤率较大;混掺2%钢纤维的混杂纤维活性粉末混凝土高温后的拉压比、折压比提高较多,混杂纤维可以优势互补。     

聚丙烯纤维轻骨料混凝土抗压强度试验研究

为了研究聚丙烯短纤维长度和掺量以及陶粒的掺量对混凝土砌块抗压强度的影响,制备了不同材料的57个立方体试件进行抗压强度试验,实验数据及试件破坏形态表明,聚丙烯纤维轻骨料混凝土能有效提高混凝土的抗压、抗裂强度,控制裂缝的发展。     

混杂纤维自密实混凝土的性能试验与分析

为了研究混杂纤维对自密实混凝土(SCC)工作性能及力学性能的影响,进行了4种纤维体积掺量(0%,0.05%,0.1%和0.15%)的纤维自密实混凝土(玄武岩纤维、聚丙烯纤维以及玄武岩-聚丙烯混杂纤维)的塌落度扩展度试验、J型环试验和28d抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度试验,并通过SEM图像分析纤维自密实混凝土的微观形貌。结果表明：纤维掺量的增加导致自密实混凝土流动性能下降,但仍满足自密实混凝土工作性能的要求;混杂纤维的掺量在一定范围内,对自密实混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度均有不同程度的提高作用。可见获得纤维的合理掺量十分重要。     

混杂纤维掺量对再生混凝土力学性能的影响研究

试验研究了钢纤维和聚丙烯纤维单一掺入,以及混合掺入时对再生混凝土力学性能的影响。结果表明:在再生混凝土中掺入钢纤维后,其各项力学性能都有所提高;单掺入聚丙烯纤维后其抗压强度有所降低,但显著提高了其劈裂抗拉强度和弹性模量;掺入混杂纤维后其抗压强度介于单掺钢纤维和单掺聚丙烯纤维之间,弹性模量受钢纤维掺量的影响较大,劈裂抗拉强度有显著提高,最高增强率达53.8%。加入纤维后,再生混凝土由脆性破坏变成塑性破坏。     

单向玻璃纤维增强复合材料动态拉伸力学特性研究

为了获得抗爆容器用玻璃纤维增强复合材料在其主承力方向的动态拉伸力学特性,利用Hopkinson拉杆研究了单向玻璃纤维增强复合材料在400~2000 s^-1应变率范围内的动态拉伸特性,并根据实验结果建立了其动态拉伸的一维本构关系. 结果表明:单向玻璃纤维增强复合材料沿纤维方向的动态强度和断裂应变随应变率的增大而提高,具有明显的应变率效应.     

短切碳纤维C/SiC陶瓷基复合材料的动态力学性能研究

对三种不同短切碳纤维体积含量(16%、21%、24.8%)的C/SiC复合材料利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置进行了常温下的冲击力学试验。根据不同应变率下的试验结果分析了其动态破坏强度和应变率效应的关系,阐明了其破坏机理。实验结果表明:三种短切碳纤维体积含量的C/SiC陶瓷基复合材料的动态应力-应变曲线光滑无震荡,且具有一定的自相似性。在近似平均应变率下,当短切碳纤维体积含量的不断提高,则C/SiC复合材料的破坏程度不断降低,整体性越来越好,说明短切碳纤维体积含量的提高对C/SiC复合材料的强度有着积极的作用。     

基于细观模型的超高性能钢纤维混凝土SHPB试验数值模拟

超高性能钢纤维混凝土是一种极具创新性的水泥基复合材料,具有优异的力学性能,在结构抵抗极端荷载方面潜力突出.为研究超高性能钢纤维混凝土动态力学性能,利用LS_DYNA软件建立了由砂浆和钢纤维组成的细观数值模型.首先,通过静态压缩和劈裂试验对细观模型进行了验证.其次,对霍普金森压杆(SHPB)试验进行了数值模拟,并在细观尺度上解释了应力-应变历程,研究了钢纤维含量对超高性能钢纤维混凝土动态性能的影响.研究结果表明,该模型能够很好地预测超高性能钢纤维混凝土的静态和动态性能;当钢纤维在合理范围内(0%–2.5%)时,超高性能钢纤维混凝土动态强度随着钢纤维体积率的增加而显著增大;然而,超高性能钢纤维混凝土动态增强因子低于传统混凝土材料.同时,定量分析了钢纤维增强效果,并在试验和数值模拟的基础上推导了超高性能钢纤维混凝土的动态本构关系.     

玄武岩纤维对不同胶凝材料混凝土的强韧化效应

为了研究玄武岩纤维对不同胶凝材料混凝土的强韧化效应,制备了玄武岩纤维增强普通硅酸盐水泥混凝土BFROPCC与玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土BFRGC.采用φ100mm SHPB试验装置,分别研究了BFROPCC与BFRGC的冲击力学性能,并分析了玄武岩纤维对普通硅酸盐水泥混凝土OPCC与地质聚合物混凝土GC的强韧化效应...     

Tensile Properties of Fiber Materials under Different Strain Rates

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＦｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓａｒｅｕｓｅｄｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙｉｎｍａｎｙｗｅｉｇｈｔｃｒｉｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ,ｄｕｅｔｏｔｈｅｉｒｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｍｏｄｕｌｕｓ,ｈｉｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃｓｔｒｅｎｇｔｈ ,ａｎｄｔｈｅｃａｐａｂｉｌｉｔｙｏｆｂｅｉｎｇｔａｉｌｏｒｅｄｆｏｒａｓｐｅｃｉｆｉｃａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ .Ｔｈｅｓｅｍａｔｅｒｉａｌｓｏｆｆｅｒｄｅｆｉｎｉｔｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｍｏｓｔｏｆｔ…     

应力对纤维增强塑料排烟内筒耐腐蚀性能的影响

针对燃煤电厂烟囱纤维增强塑料排烟内筒工程中应用的纤维增强复合材料试样S-1设置了5种实验条件,即条件A（静态浸泡）、条件B（Ⅰ型应变,应变4.61%）、条件C（Ⅰ型应变+静态浸泡）、条件D（Ⅱ型应变,应变5.89%）、条件E（Ⅱ型应变+静态浸泡）,以探究不同实验条件下试样性能的变化。力学性能测试结果表明：不同实验条件下,试样力学性能出现了不同程度的下降,相对于条件B,试样在条件D下弯曲强度保留率、拉伸强度保留率分别下降了2.98%、9.52%;相对于条件C,试样在条件E下弯曲强度保留率、拉伸强度保留率分别下降了5.92%、4.42%。扫描电子显微镜（SEM）研究发现,试样S-1在条件E下经90 d的实验周期后,表面破坏较为严重,有明显的纤维拔出现象,巴氏硬度测试也表明试样在不同条件下的表面状态发生了变化。红外图谱结果表明,试样在条件E下的水解程度大于条件C。     

钢纤维橡胶自密实混凝土静态力学性能研究

钢纤维的桥联作用及其与橡胶颗粒的协同作用可显著改善混凝土性能,而针对钢纤维橡胶自密实混凝土的静态力学性能及其本构关系的研究较少。通过在10%、20%、30%橡胶颗粒掺量的橡胶自密实混凝土中分别外掺体积掺量为0.5%、1.0%、1.5%的钢纤维,制备出钢纤维橡胶自密实混凝土试件,进行棱柱体轴心抗压试验,探讨钢纤维掺量、橡胶颗粒掺量对试件的典型力学特征量的影响,建立钢纤维橡胶自密实混凝土轴心抗压强度的本构关系。结果表明：钢纤维橡胶自密实混凝土试件呈现延性破坏的同时,其完整性也较好;随着橡胶颗粒掺量的提高,试件轴心抗压强度逐渐降低;当钢纤维橡胶自密实混凝土中的橡胶颗粒掺量较高时(20%、30%),钢纤维对橡胶自密实混凝土轴心抗压强度无明显的增强效果;橡胶颗粒的掺入提高了试件的峰值应变,当橡胶颗粒掺量为10%时,达到最大值,增长幅度为10%;不同的钢纤维掺入量对钢纤维橡胶混凝土的峰值应变普遍有增强效果,但没有呈现出明显的规律性;轴心抗压本构关系能反映钢纤维橡胶自密实混凝土力学性能。     

不同环境下混凝土动态直接拉伸特性研究

在MTS810电液伺服万能试验机上对47个哑铃形混凝土试件进行了不同应变速率(10-5～10-0.3s-1)下的直接拉伸试验,系统研究了两种湿度、两种温度混凝土在不同加载速率下抗拉强度、初始弹性模量、泊松比、临界应变,以及吸能能力与应变速率之间的关系.试验结果表明,混凝土速率敏感性是由混凝土中自由水产生的粘滞性以及破裂形式的改变引起的;随着含水量的增加,混凝土的拟静态强度有降低的趋势,对应变速率的敏感性有所提高;在低温条件下混凝土的拟静态强度较室温条件下有所提高,对应变速率的敏感性却有所降低.     

钢纤维混凝土抗冲击试验研究

采用SHPB装置对不同钢纤维体积率(Vf)的钢纤维混凝土(SFRC)进行多应变率动态力学性能试验研究,测出其应变率敏感阀值,试验表明,当应变率在阀值内升高时,SFRC峰值应力增长缓慢,弹性模量基本不变,应变率超过阀值后升高时,材料动态强度和弹性模量均增长较快,而且,Vf越大,动态强度提高幅度越大.在冲击条件下,钢纤维对SFRC最显著的贡献是增韧,当应变率较高时,基体试件破碎成渣,而同应变率时的SFRC试件还能够基本上保存中间的主体,呈现出"微裂而不散,裂而不断"的破坏形态.