定向钢纤维混凝土的制备方法以及断裂性能研究进展

对定向钢纤维混凝土（ASFRC）制备方法、纤维分布特性、断裂性能进行了系统阐述。分析总结了制备ASFRC常用方法各自的特点与适用性，概括总结了钢纤维分布特性参数的确定方法，详细论述了不同因素对钢纤维分布产生的影响。参照ASFRC断裂性能的试验方法与技术标准，分析总结了常见的弯曲断裂试验及断裂指标。同时，在钢纤维混凝土断裂性能已有的研究基础上，归纳总结了ASFRC断裂性能的影响因素与断裂模拟现状。最后基于现有成果对ASFRC的可能研究方向进行了展望。     

层布式钢纤维混凝土平板试验及抗裂性研究

层布式钢纤维混凝土是一种新型的复合路面材料,由于钢纤维阻滞基体裂缝的开展,使其抗拉、抗弯、抗剪强度等较素混凝土有显著提高。本文主要从室内试验出发,对层布式钢纤维混凝土进行平板试验,研究了层布式钢纤维混凝土早期抗裂和干缩性能。期望通过这些工作能较全面地了解层布式钢纤维混凝土的性能并有助于工程实际应用。     

钢纤维轻骨料混凝土抗冲击性能试验研究与统计分析

对5组钢纤维体积掺量分别为0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的钢纤维轻骨料混凝土圆饼试件进行了自由落锤冲击试验.试验结果表明:钢纤维的掺入可以提高轻骨料混凝土的抗冲击性能,而且钢纤维的体积掺量越多,提高效果越明显.由于试验结果具有较大的离散性,借助数理统计的方法对试验结果进行分析,研究随着钢纤维掺量的改变,铜纤维轻骨料混凝土抗冲击性能的变化规律.采用对数正态分布和两参数的威布尔分布分别对5组钢纤维轻骨科混凝土的抗冲击性能进行概率分布拟合,拟合结果表明,对数正态分布和两参数威布尔分布均能很好地描述不同掺量钢纤维轻骨科混凝土的抗冲击性能.最后,采用两种分布拟合了钢纤维轻骨料混凝土的抗冲击性能方程.     

HPFRC复合梁桥负弯矩区受力性能的试验研究

为进一步研究钢-高强钢纤维混凝土复合粱桥负弯矩区的工作性能,制作了C50普通混凝土和C100钢纤维混凝土简支粱桥试件,对支座处承受负弯矩作用的情况进行了受弯承载力试验。混凝土与型钢采用无粘结的栓钉连接方式,同时对钢纤维掺量对高强混凝土的性能影响和裂缝开展过程做了研究。试验研究表明,高强钢纤维混凝土复合粱桥负弯矩区的整体工作性能明显高于普通混凝土复合梁桥,并且在一定范围内钢纤维增强作用也会随长径比增大而提高。该试验研究结果可为连续梁桥的设计提供参考。     

钢纤维混凝土六桩承台非线性有限元分析

将钢纤维混凝土应用于桩基承台中,有利于提高承台的受力性能.但对于钢纤维混凝土桩基承台特别是厚承台的传力机理目前国内外还没有形成统一的认识.为了探讨钢纤维混凝土六桩承台的受力机理,在已有的试验研究基础上,利用大型通用有限元软件ANSYS对钢纤维混凝土六桩承台建立数值模型,模拟计算了开裂荷载、极限荷载、裂缝分布、承台内部应力应变分布等,并将计算结果与试验结果进行了对比分析.分析结果表明:有限元计算结果与试验结果吻合良好;钢纤维混凝土六桩承台的传力模型符合空间拉压杆模型.图9,表3,参12.     

螺旋钢纤维混凝土抗冲击试验分析

大量研究表明在混凝土中加入钢纤维可显著增强混凝土的延展性与抗拉强度,从而可提高混凝土建筑的抗爆抗冲击性能.目前在施工作业中普遍应用的是直钢纤维或钩尾钢纤维.上述种类的钢纤维只能在混凝土基体中提供二维平面黏结,在混凝土构件受力开裂下极其容易发生钢纤维与混凝土脱离的情况,从而限制了钢纤维提高混凝土建筑抗爆抗冲击性能的有效性.本文针对建筑的抗爆抗冲击安全需求设计开发了螺旋钢纤维混凝土建筑材料,并开展了分离式霍普金森杆(SHPB)和落锤试验,对材料与梁构件在高速冲击下的响应进行了研究.结果表明,与传统钢纤维相比,螺旋钢纤维可有效控制混凝土开裂,对提高防护建筑抗爆抗冲击性能有着极大的贡献.     

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.     

改性混凝土材料性能研究及应用

在碾压钢纤维混凝土的力学性能试验研究的基础上 ,介绍了钢纤维混凝土和碾压钢纤维混凝土等新型路面材料的特点 ,重点分析了钢纤维掺量及粉煤灰掺量对碾压钢纤维混凝土性能的影响。结果表明 ,碾压钢纤维混凝土材料是一种具有应用前景的新型路面材料。     

钢纤维混凝土厚承台承载力影响因素分析

在完成30个缩尺模型为1∶5的二桩混凝土和钢纤维混凝土承台试件的试验研究中，通过改变混凝土强度、钢纤维体积率、承台有效厚度、配筋量及配筋方式，观察和记录了不同条件下桩承台裂缝的开展与分布，承台底部中点挠度、侧边混凝土应变和底部受拉钢筋应变，并系统地分析了影响钢纤维混凝土二桩厚承台极限承载力的主要因素。分析结果为进一步研究钢纤维混凝土二桩承台的抗冲切、抗剪及配筋计算提供了试验基础，并为《钢纤维混凝土结构技术规程》的修订提供了背景材料。     

高强纤维混凝土桥面板受力性能试验研究

混凝土桥面板直接承受车轮压力,受力性能至关重要。为了研究如何提高混凝土板受力性能,通过静力试验考察掺入钢纤维的高强度混凝土薄板的受力性能,对比试验数据分析钢纤维对混凝土薄板试件受力性能的影响。试验结果表明:掺有少量钢纤维即可显著提高混凝土的承载能力、延性、弹性模量等性能,能较好地提高桥面板混凝土的受力性能,满足其使用需求。     

钢衬钢纤维自应力混凝土压力管道抗裂性能研究

钢纤维自应力混凝土是一种具有很高抗拉强度的新型结构材料，将其应用到水电站钢衬钢筋混凝土压力管道中，可以明显地改善管道的抗裂能力．通过一系列大比尺管道试验，对比了钢衬钢筋混凝土压力管道、钢衬钢纤维混凝土压力管道，钢衬钢纤维自应力混凝土压力管道抗裂性能．试验结果表明。钢纤维自应力混凝土能够明显地提高压力管道的抗裂承载力．依据试验结果并结合理论推导，给出了钢衬钢纤维自应力混凝土压力管道开裂荷载的计算公式．     

基于统一相场理论和内聚力模型的钢纤维混凝土界面过渡区力学性能研究

为探究数值模拟中界面过渡区不同建模方式对钢纤维混凝土力学性能及其损伤、破坏过程的影响，基于统一相场理论和内聚力模型，针对含单根钢纤维的混凝土拉伸试验，采用2种方法建立钢纤维混凝土界面过渡区的数值计算模型，对比分析不同建模方式对钢纤维混凝土力学性能及其破坏形态的影响，并考察不同因素对含单根钢纤维的混凝土极限抗拉强度的影响。结果表明，对混凝土基体部分采用相场断裂模型、界面过渡区采用内聚力模型，无论是计算结果还是细观破坏形态，都具有较好的准确性和可靠性；初始裂缝位置取30 mm和35 mm的钢纤维混凝土抗拉强度比取25 mm时分别提高30.8%和75.7%,钢纤维埋置角度为15°,30°和45°时的钢纤维混凝土抗拉强度比0°时分别降低12.2%,30.8%和48.9%,钢纤维增强作用受初始裂缝位置及钢纤维埋置角度影响较大，受钢纤维直径影响相对较小。采用统一相场理论可降低分析的难度、保证较高的计算精度，为研究钢纤维混凝土的损伤、断裂过程提供了理论参考。     

一种混凝土结构钢筋腐蚀的光纤传感监测装置

钢筋的腐蚀逐渐成为影响钢筋混凝土结构耐久性的主要因素.腐蚀后的钢筋体积膨胀,保护层逐渐开裂,进而降低结构的使用性能、影响结构的耐久性.基于钢筋混凝土结构中钢筋腐蚀膨胀原理与光纤光栅应变传感技术原理,提出一种新型钢筋腐蚀监测装置.根据推导出的FBG波长与钢筋锈蚀率的关系,制作钢筋混凝土试件并进行加速试验.最后利用ABAQUS有限元软件结合试验结果进行数值模拟,模拟结果与试验结果相吻合.试验结果表明,设计出的新型钢筋腐蚀传感装置能有效的监测钢筋的腐蚀程度,可实现混凝土保护层开裂过程的全程监测.     

钢筋钢纤维混凝土扁梁的变形研究

通过 10根钢筋钢纤维砼梁的试验 ,探讨了钢筋钢纤维砼扁梁的受力和变形性能 ,及挠度计算 .指出在钢筋砼扁梁中掺入适量的钢纤维后 ,改善了扁梁砼的结构性能 ,提高了梁的整体性及其受弯刚度 ,减小了挠度 .并通过梁的变形实测值与计算值的比较 ,认为现行钢纤维砼规程 (CECS38:92 )变形计算公式用于计算钢筋钢纤维砼扁梁是可行的 .     

碳化作用下钢纤维混凝土抗拉性能试验研究

通过对43组129个100 mm×100 mm×100 mm的混凝土立方体试件进行试验研究,以钢纤维体积率、混凝土强度等级和碳化龄期为变量,研究了不同体积率、不同强度等级的钢纤维混凝土在不同碳化龄期下抗拉性能的变化规律,探讨了钢纤维对混凝土抗拉强度的影响机理.试验结果表明,混凝土基体强度等级较高时,钢纤维对碳化后混凝土...     

异形钢纤维增强磨细矿渣混凝土力学性能的试验研究

在磨细矿渣高强混凝土基体中掺入几种异形钢纤维配制出钢纤维高强混凝土 ;对不同外形钢纤维超高强混凝土的力学性能进行了试验研究与分析 ;试验表明 :增大两个端部的钢纤维较之改变轴线形状和变截面两者增强效益更优 ,钢纤维混凝土的棱柱体抗压强度与立方体抗压强度之比比素混凝土的低 10 %左右 ;文中指出由基体混凝土强度预测钢纤维混凝土强度的现有公式不适用于描述钢纤维对高强与超高强混凝土的增强规律 ,并根据试验结果对钢纤维高强混凝土抗压强度的计算公式进行了探讨与建议     

HRB500高强钢筋钢纤维混凝土梁受剪试验和承载力计算

通过钢纤维高强高性能钢筋混凝土梁受剪试验,分析了混凝土强度等级、钢纤维掺量及箍筋配置对梁受剪承载力影响;结果表明:混凝土强度提高与钢纤维的掺入显著提高梁受剪承载力,箍筋充分发挥作用;结合梁受力模型,分析梁受剪承载力主要影响因素,基于国内外钢纤维高强钢筋混凝土无腹筋梁及有腹筋梁受剪试验数据,提出钢纤维高强钢筋混凝土有腹筋梁受剪承载力经验计算公式并验证,计算结果与实测值吻合较好。     

混杂纤维对高性能混凝土高温性能的影响

针对高性能混凝土的防火、抗爆裂性能低的特点，采用低熔点（聚丙烯纤维）及高熔点纤维（钢纤维）混杂的方法，对高性能混凝土高温性能（抗折强度、抗压强度及劈裂抗拉强度，抗爆裂性能）进行改善．研究表明，800℃时，混杂纤维混凝土的抗折强度剩余率约15％，明显高于基准混凝土的抗折强度剩余率（约6％）；抗压强度剩余率约15％，与基准混凝土的强度剩余率相当（约15％）；劈裂抗拉强度剩余率约20％，明显高于基准混凝土的抗折强度剩余率（约10％）．另外混杂纤维明显提高了混凝土的抗爆裂性能，同时分析了混杂纤维改善高性能混凝土高温性能的作用机理．     

层布式钢纤维混凝土梁抗裂性能研究

通过7根层布式钢纤维混凝土(layer steel fiber reinforced concrete,LSFRC)梁的正截面抗弯承载力试验,研究了钢纤维的掺量以及钢纤维混凝土层的布置厚度对LSFRC梁的抗裂性能,挠度以及承载能力的影响。试验结果表明,LSFRC梁的抗裂性能明显优于普通钢筋混凝土梁,而且钢纤维混凝土层的厚度是提高LSFRC梁的抗裂性能的主要因素。基于已有研究和试验数据,对LSFRC梁的抗裂度的计算公式做出简单论述。     

钢纤维水泥砂浆加固钢筋混凝土足尺梁抗弯性能

为了使钢纤维水泥砂浆这种新的加固材料能早日在土木工程领域得到应用,对采用此材料加固的梁的抗弯性能进行了试验研究.试验包括1根对比梁和6根用钢纤维水泥砂浆钢筋网加固的试验梁,试验梁采用三面U形加固形式,量测主要项目为试验梁裂缝分布形态,荷载-挠度曲线,钢筋、混凝土及加固砂浆的应变发展规律等.通过改变加固梁的加固配筋率和受力形态,研究了这种加固技术对钢筋混凝土梁的承载力、破坏形态、截面刚度及裂缝分布等的影响.试验结果表明:采用钢纤维水泥砂浆对足尺钢筋混凝土梁进行抗弯加固,能较大幅度地提高钢筋混凝土梁正截面承载力和刚度;钢纤维水泥砂浆中的钢纤维能有效地抑制裂缝的产生,使试件具有良好的抗裂性能.