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.     

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.     

钢纤维混凝土桥墩抗震性能数值模拟与试验对比

基于纤维模型的有限元分析技术,采用考虑钢纤维影响的混凝土材料模型和考虑黏结-滑移效应的钢筋材料模型,建立了在反复荷载作用下普通混凝土和钢纤维增强混凝土桥墩的非线性有限元模型.采用数值分析方法得到钢纤维体积分数、配箍率和钢纤维混凝土区高度对钢纤维混凝土桥墩模型滞回曲线、骨架曲线和延性性能等抗震能力的影响规律,并与试验结果进行了对比.结果表明:数值模拟与拟静力试验结果基本一致,呈现出相似的规律性;钢纤维可部分代替箍筋的抗震作用,在一定范围内随着钢纤维体积分数的增加,桥墩试件的抗震性能增强;在桥墩局部采用钢纤维混凝土,可达到与整体采用钢纤维混凝土相近的抗震能力.     

钢纤维对钢筋混凝土梁受弯承载能力的影响

以单筋矩形截面受弯构件的正截面承载力计算为例,介绍了钢纤维混凝土受弯构件的截面设计方法;通过与普通混凝土构件进行比较,证明混凝土中掺加钢纤维,可显著提高钢筋钢纤维混凝土梁的正截面承载力.     

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。     

环境条件对钢纤维混凝土强度的影响

通过普通混凝土和钢纤维混凝土对比试验,来探讨不同养护条件及龄期对钢纤维混凝土强度的影响。试验结果表明,钢纤维混凝土强度随龄期的变化规律与普通混凝土基本相同,养护条件对混凝土早期强度的影响很显著。建议实际工程施工中加强对混凝土的早期养护,同时对于施工期较长的水利及大型土木工程,在保证良好养护的前提下,可考虑利用混凝土的后期强度。     

边框钢纤维混凝土剪力墙抗震性能研究

针对剪力墙约束边缘构件受力复杂、施工困难的特点,提出了在剪力墙约束边缘构件中采用钢纤维局部增强的方法来改进其抗震性能,并将其命名为边框钢纤维混凝土剪力墙.结合试验结果和有限元数值模拟,研究了钢纤维体积率和剪跨比对边框钢纤维混凝土剪力墙承载力、位移和延性的影响,并与整体钢纤维混凝土剪力墙相应的抗震性能进行了对比分析.结果表明,在剪力墙约束边缘构件内掺加钢纤维对于剪力墙结构的承载力和延性均具有一定的提升效果,其中位移延性最大可提升约102.8%.相对于整体钢纤维混凝土剪力墙,采用边框钢纤维混凝土剪力墙具有较大的经济优势,而且并未牺牲整体钢纤维剪力墙太大承载力和位移延性.     

钢纤维对混凝土与变形钢筋之间黏结性能试验研究

在对不同掺量钢纤维普通和轻质混凝土试块的基本力学性能试验研究的基础上,通过中心拉拔试验,分析钢纤维对混凝土与变形钢筋之间黏结性能的影响机理.研究表明:钢纤维的加入提高了混凝土和钢筋之间的黏结性能及混凝土抗裂缝发展的能力.同时,相同钢纤维掺量下,普通混凝土自身的抗裂缝发展能力高于轻质混凝土,从而使其与钢筋的黏结强度也高于轻质混凝土.钢纤维的加入使得混凝土对于钢筋的黏结强度显著增大,最大增长率可达到49.94%(普通混凝土钢纤维掺量为40 kg/m~3时)和51.94%(轻质混凝土钢纤维掺量为60 kg/m~3时).本文研究可为后续黏结性能的研究提供一定的理论参考,同时推进轻骨料钢纤维混凝土在实际工程中的应用.     

钢纤维混凝土在路桥施工中的应用分析

钢纤维混凝土是在普通混凝土中掺入乱向分布的短钢纤维所形成的一种新型的多相复合材料。这些乱向分布的钢纤维能够有效地阻碍混凝土内部微裂缝的扩展及宏观裂缝的形成，显著地改善了混凝土的抗拉、抗弯、抗冲击及抗疲劳性能，具有较好的延性。本文主要介绍了钢纤维混凝土的基本性能和钢纤维混凝土在路桥施工中应用，并提出了钢纤维混凝土施工方面的控制。     

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     

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     

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。     

浅谈公路桥梁施工中钢纤维混凝土技术的应用

随着我国公路桥梁建设施工的不断发展,许多新兴的见着技术也在这个领域中得到了广泛的推广与实施。其中钢纤维混凝土技术在公路桥梁的建设中最为常见。本文主要阐述了钢纤维混凝土技术的性能以及钢纤维混凝土在路桥施工中的作用,为今后的钢纤维混凝土技术提供了一些意见。     

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.     

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。     

模拟工业废水对钢纤维混凝土的腐蚀试验研究

针对模拟工业废水环境以及工业废水-干湿循环耦合作用下钢纤维混凝土的抗压强度、抗折强度、尺寸效应等几个方面进行了试验,研究了工业废水环境下钢纤维混凝土的抗腐蚀性能.结果表明,高COD值工业废水将对钢纤维混凝土产生腐蚀劣化,钢纤维混凝土的抗压腐蚀系数和抗折腐蚀系数均随着试验龄期的增加而逐渐降低,其降低幅度随着试件尺寸的减小而增大;钢纤维对抑制混凝土抗压强度的腐蚀劣化作用不明显,但可有效抑制混凝土抗折强度的腐蚀劣化作用;在工业废水环境下经历干湿循环4个月以后,钢纤维混凝土抗压强度与抗折强度的腐蚀劣化开始显现,钢纤维的加入对混凝土抵抗工业废水干湿循环下的腐蚀能力有所提高;经历工业废水腐蚀后的小尺寸试件与标准试件之间的钢纤维混凝土抗折强度具有较为显著的尺寸效应.     

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.     

钢筋钢纤维混凝土梁的界限钢纤维混凝土层厚

在探讨钢筋钢纤维混凝土梁和钢筋钢纤维增强部分混凝土梁正截面承载力计算方法的基础上 ,研究能够达到钢筋全截面钢纤维混凝土梁增强效果的界限钢纤维混凝土层厚 ,并给出界限钢纤维混凝土层厚的迭代计算方法。     

预应力钢纤维高强混凝土特种轨枕的疲劳特性

采用双重和多重复合技术, 在预应力高强混凝土轨枕的基础上分别制备了预应力钢纤维高强混凝土和预应力钢纤维硅灰高强混凝土特种轨枕;在５００ ｋＮ 伺服液压疲劳试验机上测试了三个系列轨枕疲劳荷载时裂缝宽度和高度的变化规律．研究结果表明,由于钢纤维的阻裂效应,显著提高了高强混凝土轨枕的抗疲劳性能;再因硅灰的填充效应、微集料效应和火山灰效应改善了高强混凝土内部的微观结构,尤其是界面结构, 使预应力钢纤维高强混凝土轨枕的抗疲劳性能进一步提高．该轨枕不仅可用于特殊应力下承担复杂荷载,而且可带裂缝工作．