钢纤维高强混凝土配合比设计方法的研究

综合分析了影响钢纤维高强砼力学性能的各种因素。通过对不同特征参数 (VfLf/df)的钢纤维 ,不同水灰比 (W/C)及改变砂率 (βs)等 10 0多组钢纤维高强砼试件的试验研究 ,探讨了钢纤维高强砼配合比设计参数的影响规律、计算理论与方法 ;建立了诸设计参数的数学模型。通过大量试验 ,提出了以抗压强度为指标计算水灰比 ,以抗折强度为指标计算纤维体积率 ,同时以抗折、抗压两个指标进行钢纤维高强砼配合比设计的新方法。     

钢纤维对高强砼的增强、增韧与阻裂效应的研究

主要采取掺加高效减水剂以配制高强砼并使之与钢纤维复合的技术途径,研究了纤维体积率、纤维外形、砼基材强度等因素与钢纤维对高强砼的增强、增韧和阻裂效应间的相互关系.并研究了钢纤维与高强水泥基材、螺纹钢筋与钢纤维高强砼的界面粘结特性。通过分析界面区微观结构与宏观力学性能的关系,探讨了界面区Ca(OH)_2晶体的取向指数、取向范围、晶体平均尺寸与晶体尺寸曲线限度以及显微硬度的变化规律。此项研究可为钢纤维高强砼的设计提供理论依据。     

钢纤维高强混凝土抗压强度

通过对13组39个150×150×150高强混凝土及钢纤维高强混凝土试件的试验,分析了钢纤维体积率和混凝土强度等级对钢纤维高强混凝土抗压强度的影响,提出了钢纤维高强混凝土抗压强度的回归计算公式.结果表明:钢纤维体积率和混凝土强度等级对钢纤维高强混凝土的抗压强度均有一定的影响;试验值与回归公式的计算值吻合较好.     

钢纤维高强混凝土抗拉强度

通过对10组30个150 mm×150 mm×150 mm高强混凝土及钢纤维高强混凝土试件的试验,分析了钢纤维体积率和混凝土强度等级对钢纤维高强混凝土抗拉强度的影响,提出了钢纤维高强混凝土抗拉强度的回归计算公式.结果表明:钢纤维体积率和混凝土强度等级对钢纤维高强混凝土的抗拉强度均有一定的影响;试验值与回归公式的计算值吻...     

钢纤维高强混凝土抗剪性能试验研究

对29组共116个钢纤维高强混凝土抗剪试件进行了双面剪切试验,研究了钢纤维混凝土基体强度、钢纤维类型和钢纤维掺率对钢纤维高强混凝土抗剪强度的影响.试验结果表明:随着基体强度和钢纤维体积掺率的增加,钢纤维高强混凝土的抗剪强度逐步增高;在混凝土基体强度较高时,提高钢纤维掺量对钢纤维高强混凝土抗剪强度的改善作用有所减弱.试验中还发现,钢纤维混凝土抗剪强度受钢纤维横断面参数的影响很大,因此将现有的钢纤维混凝土抗剪强度计算公式中的纤维增强系数针对不同类型的钢纤维进行了修正,并考虑钢纤维直径的影响提出了新的计算方法,计算结果与试验结果符合较好.     

不同钢纤维掺量活性粉末混凝土力学性能的试验研究

通过单轴受压、劈裂抗拉和抗折试验,研究了活性粉末混凝土的基本力学性能(抗压强度、劈拉强度和抗折强度).研究结果表明:钢纤维体积含量1.0％—2.0％之间变化时,活性粉末混凝土的抗压强度、劈拉强度和抗折强度变化不明显,当钢纤维体积含量超过2.0％后,其抗压强度、劈拉强度和抗折强度均有明显提高.当钢纤维体积含量超过3.5％后,钢纤维掺量对活性粉末混凝土轴心抗压强度和劈拉强度影响不明显,而对抗折强度的提高作用仍然比较明显.根据试验曲线,推导拟合出活性粉末混凝土单轴受压应力-应变曲线方程.     

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...     

钢纤维活性粉末混凝土动态层裂强度试验研究

采用Φ74变截面Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB)对70×500的3种钢纤维(钢棉、镀铜钢纤维、端钩钢纤维)种类及5种配比的活性粉末混凝土(RPC),进行同一种应变率下动态层裂强度的实验测试.实验数据处理,利用试样上测得的加载压缩波,直接计算绘出靠近自由端面处最大拉伸应力的位置峰值梯度曲线.综合其静态拉伸强度,发现相同体积含量的3种钢纤维中,镀铜钢纤维对结构体层裂强度的加强最为明显.另外得出镀铜钢纤维与端钩钢纤维添加体积含量最优配比均为4%.     

钢纤维陶粒轻骨料混凝土受拉性能试验

采用工程中常用的陶粒作为轻骨料,制成界面粘结强度较高的陶粒轻骨料混凝土,研究不同钢纤维掺量的钢纤维轻骨料混凝土的受拉性能.根据试验数据得出钢纤维轻骨料混凝土立方体劈拉强度随钢纤维体积率变化的规律,拟合出其劈拉强度与立方体抗压强度的关系式.试验结果表明,其抗拉强度提高幅度较大.当钢纤维体积率为2.5%时,试件的劈拉强度和抗折强度值分别提高55.9%和77.31%,钢纤维轻骨料混凝土的拉压比也随着钢纤维体积率的增加而增大.     

杂散电流及氯离子腐蚀共同作用下钢纤维混凝土强度的试验

针对地铁工程在沿海城市海水影响地段的服役环境,设计了杂散电流腐蚀试验模拟装置,研究了钢纤维体积率、导电溶液、粉煤灰掺量和阻锈剂掺量对钢纤维混凝土腐蚀影响的主次关系;研究了NaCl浓度和钢纤维体积率与钢纤维混凝土腐蚀后强度损失率Kc的关系.结果表明:在氯离子和杂散电流共同作用下,材料强度的损失显著,但是通过配合比优化设计可显著减小材料强度损失.研究成果可为钢纤维混凝土在地铁环境中的使用提供相关的试验基础.     

钢纤维间距理论在混凝土轴拉初裂强度计算中的应用

通过对钢纤维混凝土轴拉试验结果的分析 ,研究了钢纤维体积率、混凝土强度等级对钢纤维混凝土轴拉初裂强度的影响。结果表明 :混凝土轴拉初裂强度分别随钢纤维体积率的增大和混凝土强度等级的提高而增大。最后 ,按照断裂力学理论建立了钢纤维混凝土轴拉初裂强度的计算模型 ,提出了钢纤维混凝土轴拉初裂强度的计算公式 ,供修订我国的《钢纤维混凝土设计与施工规程》以及工程设计与施工参考     

聚合物乳液对纤维增强轻集料混凝土力学性能的影响

研究了聚合物乳液的掺入对纤维增强轻集料混凝土的强度与弯曲韧性的影响,结果表明,掺入聚合物乳液虽然在一定程度上降低了抗压强度,但可以显著提高轻集料混凝土的劈裂抗拉强度和抗折强度.聚合物乳液的掺入可以有效提高纤维增强轻集料混凝土的韧性、降低其脆性,韧度系数最高可提高32倍.研究发现,聚合物乳液对钢纤维增强轻集料混凝土的强度和韧性的改善效果优于对聚乙烯纤维增强轻集料混凝土的改善效果.     

三维编织钢纤维增强渍浆混凝土准静态力学性能

为了优化钢纤维混凝土的各项力学性能,设计优选了大流动性细粒混凝土与长度为70mm、长细比达93.3的长钢纤维,采用三维钢纤维编织技术与渍浆纤维混凝土施工工艺,成功制备出钢纤维体积率Vf为5%和10%的三维编织钢纤维增强渍浆混凝土试件(3D-BSFC).采用微机控制电液伺服万能试验机对基体强度为C50的试件进行了准静态3种低应变率(10-6/s,10-4/s及10-2/s)下的单轴压缩试验,测出了应力-应变全曲线、强度、压缩韧性以及弹性模量,研究了其受压力学特性及钢纤维掺量和应变率对基本力学性能的影响规律.结果表明,高掺量三维正交钢纤维对基体混凝土的强度提高最高达3倍以上,同时改善其变形能力,使韧性增强最高达3.87倍;在较低应变率状态下,强度和弹性模量随着应变率的增大而增大,但增长幅度不大.     

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.     

钢筋钢纤维混凝土深梁受剪承载力的试验研究

通过16根加入钢纤维的钢筋混凝土深梁的试验研究,探讨钢纤维体积率、剪跨比、纵筋配筋率等因素对钢筋钢纤维混凝土深梁斜截面受剪承载力的影响,提出了与钢筋混凝土深梁相衔接的钢筋钢纤维混凝土深梁斜截面受剪承载力的统一计算方法。     

钢纤维高强混凝土薄型下水井盖板的材料研究

针对重型盖板、轻型盖板和盖座为符合工业生产的需要而提出的不同要求,即强度要求和经济性要求,分别设计了钢纤维混凝土的配合比,并对其力学性能进行了试验研究,分别得出了满足两种要求的低含量钢纤维高强和中强混凝土.表4,参5.     

基于均匀化预测含初始缺陷钢纤维混凝土弹性模量

基于细观夹杂理论,将掺钢纤维的混凝土看成由砂浆、骨料、界面、初始缺陷、钢纤维以及界面处较大的孔隙率组成的多相复合材料,采用分步均匀化的方法建立预测混凝土混合夹杂模型,将微分法、Mori-Tanaka方法以及Christensen的三相模型相结合求解混合夹杂模型,模型预测结果与试验结果吻合较好,分析结果表明：骨料性质对纤维混凝土弹性模量影响显著,钢纤维混凝土整体弹性模量随水灰比,界面过渡区厚度,孔洞体积分数的增加而降低,随骨料体积分数,骨料弹性模量,钢纤维的弹性模量以及界面的弹性模量的而增大。     

哑铃型钢纤维粉煤灰混凝土的弯曲疲劳特性

混凝土的弯曲疲劳性能是钢纤维混凝土的主要力学性能.用4点加载方法重点研究了全掺钢纤维混凝土梁和底层撒布较长钢纤维的聚丙烯腈纤维混凝土梁的弯曲疲劳性能.研究证明:底层撒布较长钢纤维的聚丙烯腈纤维混凝土梁的弯曲疲劳强度比素混凝土提高15.7％;当应力水平为0.90时,全掺钢纤维(体积分数为1.0％)混凝土梁弯曲疲劳寿命是素混凝土22.47倍,底层撒布较长钢纤维的聚丙烯腈纤维混凝土梁的弯曲疲劳寿命是素混凝土的29.O1倍.即底层撒布较长钢纤维的聚丙烯腈纤维混凝土梁的弯曲疲劳性能比单独撒布一层钢纤维或单独采用聚丙烯腈纤维来增强混凝土效果更加显著.对于道路及机场跑道采用这一结构形式比较理想.表7,参9.     

混杂纤维混凝土抗压试验研究

对基体强度为C50,钢纤维、聚丙烯纤维体积率分别为1%～3%、0.11%的混杂纤维混凝土(HFRC)进行了抗压试验,结果表明:HFRC的应力-应变曲线上升段、抗压强度、弹性模量和泊松比均与钢纤维混凝土(SFRC)相近,但应力-应变曲线下降段的平缓程度和韧度指数则较大程度大于SFRC,体现出优异的韧性.