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.     

钢纤维混凝土弹性模量在有限元数值模拟中的实现

运用有限元数值模拟研究了不同取向钢纤维混凝土的弹性模量.以100 mm×50 mm×100 mm钢纤维混凝土试块为例,建立有限元模型,加载得到了不同取向钢纤维混凝土的弹性模量.结果表明:无论是何种取向的钢纤维混凝土,其钢纤维的增加都能提高钢纤维混凝土的弹性模量;钢纤维含量的变化能影响层布式钢纤维混凝土的抗折强度.     

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。     

钢纤维对混凝土裂纹尖端应力强度因子的影响

通过研究钢纤维混凝土裂纹尖端应力场和位移场,提出一种混凝土裂纹端部存在与其裂纹面相垂直的钢纤维力学分析模型.在分析钢纤维和基材混凝土在界面处的剪应力分布规律的基础上,建立了钢纤维混凝土裂纹尖端附近钢纤维与裂纹间的相互影响关系,并利用叠加原理推导出求解钢纤维裂纹强度因子的解析表达式.借助数值方法,给出钢纤维混凝土裂纹尖端应力强度因子的算例,并分析了钢纤维对混凝土裂纹尖端应力强度因子的影响.计算结果表明,钢纤维距裂纹尖端越近,其对混凝土裂纹尖端应力强度因子的影响越大,钢纤维能够控制混凝土裂缝的扩展,提高混凝土的抗裂能力,是靠钢纤维之间的桥联作用和混凝土与钢纤维之间较强的界面粘结作用.图3,参9.     

钢纤维混凝土力学性能试验研究

为有效利用钢纤维混凝土,对钢纤维混凝土的抗压强度、抗弯强度、弹性模量和断裂能等进行了试验研究.结果表明:钢纤维混凝土立方体的抗压强度、抗弯强度随着钢纤维掺量的增加而增大;在钢纤维掺量不变的情况下,钢纤维混凝土的抗压弹性模量会随着龄期的增加而提高;钢纤维对混凝土的阻裂作用很明显,而对混凝土起裂的限制作用不明显;在混凝土初凝之前,无论是普通混凝土还是钢纤维混凝土,内部温度的变化规律与外界温度的变化规律不同,并且此阶段混凝土内部应变的变幅很大,普通混凝土应变的变幅要比钢纤维混凝土应变的变幅大得多;在混凝土初凝之后,无论是普通混凝土还是钢纤维混凝土,内部温度的变化规律与外界温度的变化规律相同,并且此阶段混凝土内部应变的变幅很小.     

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     

钢纤维混凝土韧度计算方法的探讨

为了从理论上研究钢纤维混凝土的阻裂和增韧性能,以钢纤维混凝土应力应变曲线包围下的面积定义材料韧度,基于钢纤维混凝土兼有阻裂作用的复合理论下建立的损伤本构方程,推导了钢纤维混凝土韧度理论计算公式,并详细讨论了公式中有关参数的确定.选取了C40混凝土和端钩形钢板切削钢纤维进行了计算,给出了典型条件下,相应的钢纤维混凝土韧度与钢纤维掺量间关系的定量表达式,初步建立了一种钢纤维混凝土韧度的理论评价方法.     

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...     

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     

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.     

钢纤维混凝土简支墙梁力学性能试验和有限元分析

依据12个钢纤维混凝土简支墙梁试件的试验情况,研究了钢纤维混凝土简支墙梁开裂荷载、破坏荷载、裂缝和挠度的特点.确定了钢纤维的最佳掺量.运用力学的基本原理,建立了钢纤维混凝土简支墙梁的计算模型,提出了有限元分析钢纤维混凝土简支墙梁性能的方法.通过算例,验证了有限元分析钢纤维混凝土简支墙梁受力性能的方法的正确性.     

钢纤维高强混凝土抗拉强度试验研究

进行了高强混凝土和钢纤维高强混凝土的抗拉强度试验研究 ,并结合试验数据分析了钢纤维体积率、钢纤维类型和尺寸效应等因素对高强混凝土抗拉强度的影响 ,提出钢纤维高强混凝土抗拉强度的计算公式 ,并给出了相应的尺寸效应系数     

不同制备工艺对钢纤维混凝土性能影响的试验研究

钢纤维混凝土可起到减少混凝土开裂、提高结构韧性等作用,已逐渐被应用于隧道衬砌支护。但制备工艺决定了钢纤维在混凝土基体中的分布,从而严重影响钢纤维混凝土性能,因此亟须开展针对钢纤维分布与制备工艺之间关系的研究。本研究从实际工程出发,选用六种钢纤维混凝土制备工艺,浇筑了18根梁试件,开展钢纤维混凝土抗弯性能试验。试验结果表明,使用MT1制备工艺的端钩型钢纤维混凝土在破坏位置、钢纤维分布、钢纤维外露角度、外露长度、抗弯强度等方面均表现出良好性能。     

钢纤维外形对高强混凝土增强作用的影响研究

在掺磨细矿渣的高强混凝土中掺入不同外形的钢纤维配制出钢纤维高强混凝土;对不同外形钢纤维高强混凝土的力学性能进行了较全面的对比研究与分析 根据试验结果指出:出于提高增强效应的目的,采用增大钢纤维两个端部的改进方法较之改变钢纤维的轴线形状和变截面更有效;文献[5]中由基体混凝土强度预测钢纤维混凝土强度的公式,不再适用于描述钢纤维对高强与超高强混凝土的增强规律,基体混凝土强度对钢纤维增强效应的影响应重新进行研讨 还建议了应根据不同的用途和增强目的来选择钢纤维,以达到最理想的增强效果 表1,参15     

湿喷钢纤维混凝土钢纤维方向效能系数研究

在普通钢纤维混凝土平面、空间乱向分布钢纤维的方向效能系数的理论基础上 ,根据喷射钢纤维混凝土的特点 ,分析了喷射钢纤维混凝土中钢纤维的方向效能系数     

单轴受压下钢纤维再生骨料混凝土本构模型

通过150mm×150mm×300mm钢纤维再生骨料混凝土棱柱体的单轴受压试验,研究了水胶比、再生骨料取代率和钢纤维体积率等参数对钢纤维再生混凝土轴压应力-应变全曲线的影响,揭示了钢纤维再生混凝土的破坏机理和参数变化对钢纤维再生混凝土单轴受压力学性能影响的规律.结果表明,钢纤维改变了再生混凝土的破坏形态,随着钢纤维体积率增大,试件由劈裂破坏转变为剪切破坏,剪切面与荷载垂线的夹角增大,峰值应力和峰值应变均有一定程度的提高.相同钢纤维体积率下,钢纤维再生混凝土峰值应力受再生骨料取代率变化的影响较小;但是,随着再生骨料取代率的增加,钢纤维再生混凝土峰值应变增大,初始弹性模量减小.与普通混凝土类似,随水胶比的减小,钢纤维再生混凝土应力应变曲线下降段的斜率增大.基于对试验数据的综合分析,建立了考虑再生骨料取代率、钢纤维体积率影响的钢纤维再生混凝土轴压本构模型.     

钢纤维和仿钢纤维喷射混凝土性能

为了探讨在喷射混凝土中仿钢纤维替代钢纤维的可行性,研究了钢纤维和仿钢纤维喷射混凝土的力学性能和耐久性能,特别是对其抗碳化以及抗氯离子侵蚀耐久性进行了比较.研究结果表明,在适量的掺量条件下,钢纤维喷射混凝土的力学性能较仿钢纤维要好,但从长期耐久性来看,在碳化和氯离子腐蚀环境中钢纤维喷射混凝土将有一个失效的过程,而仿钢纤维喷射混凝土可长期有效.因此,在腐蚀环境条件下,当力学性能满足设计要求时,仿钢纤维完全可以替代钢纤维,且提高了耐久性能.     

钢筋钢纤维混凝土板受冲切承载力计算

通过对现有试验结果的系统统计分析,研究了钢纤维类型和钢纤维含量特征值对钢筋钢纤维混凝土板抗冲切承载力的影响规律,分析了钢纤维对混凝土抗拉强度的增强效应与钢纤维对钢筋混凝土板抗冲切承载力的增强效应之间的相关关系。提出了钢筋钢纤维混凝土板抗冲切承载力计算建议,供修订我国的《纤维混凝土结构技术规程》及工程设计与施工参考。