基于应力-裂纹宽度关系的钢纤维混凝土设计方法

提出基于性能的SFRC设计方法,即基于材料应力-裂纹宽度(σ-w)关系进行钢纤维混凝土配合比设计的方法.同时由三点弯曲实验,建立了端部带弯钩与直钢纤维混凝土的应力-裂纹宽度模型,研究了主要材料参数,即基材强度、纤维掺量、纤维长度、纤维直径和纤维与基材的界面性质对SFRC混凝土性能的影响,展示了通过设计材料参数来满足结构性能设计过程,从而实现基于应力-裂纹宽度关系进行钢纤维混凝土的设计.     

疲劳载荷作用下超高程泵送钢纤维混凝土的耐久性

研究了疲劳载荷作用下的超高泵送钢纤维混凝土(SFRC)的氯离子扩散规律,对相应临界疲劳循环次数作用的SFRC试件的碳化性能进行了分析.通过对疲劳试件的不同深度自由氯离子浓度和表面氯离子扩散系数的研究表明:只要疲劳次数超过某一临界值时,SFRC试件内部的氯离子含量和表面扩散系数就会随着疲劳次数的增加而增大;在相应临界疲劳循环次数作用下,SFRC试件具有较强的抗碳化能力;该SFRC具有优异的抗氯离子扩散性能和抗碳化能力.这不仅拓展了SFRC的应用领域,也为动荷载作用下的混凝土耐久性研究提供了很好的参考和依据.     

路用钢纤维砼抗折疲劳特性研究

研究了路用钢纤维砼(SFRC)抗折与疲劳性能,分析了纤维体积率(V_(sf))和长径比(l_(sf)/d_(sf))对抗折和疲劳性能的影响规律,提出并讨论了可供设计应用的SFRC疲劳方程。通过结构形成与破坏过程的分析,探讨了SFRC破坏机理。用SFRC疲劳方程计算了各级路面厚度。实验研究与工程实践表明,路用SFRC的V_(sf)以1～1.2%比较经济合理,据此设计的路面厚度与普通砼相比可减小40%左右,缩缝间距有可能延长至35m以上.     

纤维混凝土在冻融循环下的损伤研究

通过试验研究了C40普通混凝土(PC),体积率为0.8%的钢纤维混凝土(SFRC)以及掺量为1.2 kg/m3的聚丙烯纤维混凝土(PFRC)分别在0次、25次、50次、75次、100次冻融循环后的质量损失,抗拉、抗压强度,基振频率以及动弹性模量,结果表明纤维的加入能抑制冻融对混凝土的损伤作用,且聚丙烯纤维的抑制作用大于钢纤维。     

长期荷载作用下SFRC梁承载能力极限状态可靠性分析

为分析长期荷载作用下SFRC梁承载能力极限状态可靠性的时变规律,基于持荷10年的SFRC梁抗弯试验结果,建立了SFRC梁承载能力极限状态时变可靠性分析模型.对于Ⅰ系列梁(持荷水平不变、钢纤维掺量改变)和Ⅱ系列梁(持荷水平改变、钢纤维掺量不变),将等效抗力法和一次二阶矩法相结合,求得其时变可靠指标,并预测了100年长期荷载作用下可靠性的时变规律.结果表明:对于Ⅰ系列梁,钢纤维体积分数为0.5%是最佳掺量;对于Ⅱ系列梁,外荷载越小,可靠指标越大,抗弯承载力越大,外加荷载越接近,可靠指标越接近;在服役期内SFRC梁可靠指标先上升后下降,当钢筋开始锈蚀,可靠指标曲线出现拐点,导致梁正截面抗弯承载力下降明显.     

超高程泵送钢纤维混凝土关键性能及试验研究

钢纤维混凝土(SFRC)具有抗裂、耐疲劳和耐久的特性.但是,由于其可泵性差,很少用于高的索塔中.为了确保其成功泵送和提高索塔锚固区混凝土结构的抗裂性能,对异形钢纤维混凝土的配合比进行了优化.优选出的钢纤维混凝土1 h内泵送性能良好,依照216 m的泵送试验结果,能确保泵送到308 m以上.经过计算,纤维体积率为0.8%的钢纤维混凝土能使结构裂缝降低32%.同时,试验结果表明SFRC不仅能显著抑制塑性收缩,而且还能使干燥收缩值降低50%.这将有助于提高索塔锚固区混凝土结构的耐久性.此外,试验还表明所配制的钢纤维混凝土具有优异的抗渗、抗冻性能和耐疲劳以及较高的钢筋握裹力.     

钢纤维增强聚合物改性混凝土的疲劳损伤行为

对钢纤维增强聚合物改性混凝土这种新材料的弯曲疲劳损伤特性进行了试验和理论研究,并且和钢纤维增强混凝土进行了对比.通过合理定义损伤变量,由试验测定了新材料和钢纤维增强混凝土的疲劳损伤及其演化规律;根据疲劳累积损伤理论,提出了新形式的疲劳损伤演化方程,与试验结果对比,该方程能较好地反映新材料的损伤演化规律.对两种混凝土材料在相同加载应力水平下的疲劳损伤演化行为进行了比较,结果表明钢纤维增强聚合物改性混凝土比钢纤维增强混凝土具有更好的抗疲劳性能.     

钢纤维增强聚合物改性混凝土的疲劳特性

对一种新型水泥混凝土桥面铺装材料——钢纤维增强聚合物改性混凝土的疲劳性能进行了研究,采用三点弯曲梁试件进行了等幅疲劳实验,建立了S-lgN单对数疲劳方程,并与钢纤维增强混凝土在循环荷载作用下的弯曲疲劳性能进行了比较和分析．结果表明,钢纤维增强聚合物改性混凝土比钢纤维增强混凝土具有更好的抗疲劳性能。     

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.     

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.     

Ⅱ型钢纤维混凝土轨枕的生产及室内静动载试验

介绍了 1998年在铁道部都匀桥梁工厂对六个钢纤维生产厂家的钢纤维砼轨枕进行了生产及试验对比 ,获得了各种不同钢纤维在混凝土中应用的抗压、抗折、劈裂及弹性模量等的试验结果。同时按照Ⅱ型轨枕的技术验收条件对各个厂家的钢纤维混凝土轨枕进行了静载及疲劳试验 ,取得了可贵的参考数据。由于当前推广钢纤维混凝土轨枕使用日益扩大 ,特在此篇论文中介绍有关资料以供参考     

超高程泵送钢纤维混凝土的抗裂性能

针对超高索塔锚固区的特点,按照抗裂最优,又能高空泵送的原则,制备了钢纤维混凝土,并对其构件的抗裂性能进行了研究.优选出的钢纤维混凝土1h内泵送性能良好,可以实现一次泵送到306m的目标.经过计算,纤维体积率为0.8%的钢纤维混凝土能使混凝土结构裂缝的最大宽度降低32%.通过对索塔锚固区的足尺模型试验研究得出:该钢纤维混凝土不仅能够显著提高索塔锚固区混凝土结构的抗裂度和极限载荷,而且能使混凝土结构正常使用极限状态下的载荷增大了将近40%.试验结果也表明其能显著抑制塑性收缩,并且能使干燥收缩值降低50%,同时又具有较高的抗拉强度和钢筋握裹力.     

钢纤维砼抗折疲劳寿命分布规律的研究

采用三分点加载研究了不同应力水平下钢纤维砼梁试件的疲劳寿命及其分布规律，这些分布规律是不相同的。，采用图解法，矩方法，极大似然估计法得到的ＳＦＲＣ疲劳寿命布尔分布诸参数颇相一致。     

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.     

火灾高温下隧道衬砌管片力学性能试验

为了获得隧道衬砌管片在火灾高温时的力学性能与响应,对钢筋混凝土及钢纤维混凝土两种管片开展了不同温度-荷载工况下的火灾试验研究.试验中升温曲线采用碳氢(HC)曲线.试验结果表明,在火灾高温作用下,衬砌管片的内力状态发生显著变化,相当于经历了加卸载作用,加重了损伤.初始预加荷载显著影响衬砌管片高温后承载力的大小,初始预加荷载越大,高温后的承载力越小,且钢筋混凝土管片高温后的承载力要大于钢纤维混凝土管片.对于钢筋混凝土管片,最高温度显著影响管片高温承载力的大小,最高温度越高,高温承载力越小;而对于钢纤维混凝土管片,最高温度的影响相对较小.     

离心成型钢纤维混凝土劈裂抗拉强度试验研究

通过试验研究了离心工艺参数、骨料级配、钢纤维长度和体积率等因素对离心成型钢纤维混凝土环形截面构件的轴向和环向劈裂抗拉强度的影响规律.结果表明：增大离心加速度有利于提高钢纤维混凝土的轴向劈裂抗拉强度;选用长度较小的钢纤维时,适当延长中速阶段的离心时间也可提高钢纤维混凝土的轴向劈裂抗拉强度;选用长度较大的钢纤维时,适当延长中速阶段的离心时间或增大离心加速度可提高钢纤维混凝土的环向劈裂抗拉强度.选取粗骨料级配5—10mm可获得较高的轴向劈裂抗拉强度,选取粗骨料级配5—15mm可获得较高的环向劈裂抗拉强度.对于外径为550mm以内的离心成型环形截面构件,钢纤维长度宜为25—32mm,体积率不宜大于1.2%.经统计分析提出了离心成型钢纤维混凝土的劈裂抗拉强度计算公式.     

钢纤维界面粘结强度和体积掺量对混凝土弯曲韧性的影响

研究了平直形、端钩形和哑铃形三种钢纤维与水泥砂浆的界面粘结强度和钢纤维体积掺量对钢纤维增强混凝土采用ASTMCl018韧性指数法得到的弯曲韧性指数的影响规律。试验表明，钢纤维混凝土的弯曲韧性指数、钢纤维与砂浆的界面粘结强度、钢纤维体积掺量之间关系可以用二元线性回归方程表示，钢纤维与水泥砂浆的界面粘结强度和钢纤维体积掺量均是影响钢纤维混凝土弯曲韧性的主要因素。