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.     

纤维自密实混凝土力学性能及早期抗裂性能研究

对掺聚丙烯腈纤维、钢纤维和混杂纤维自密实混凝土的配制进行了系列试验,得到纤维自密实混凝土的配制方法及纤维的适宜掺量。试验结果表明,当聚丙烯腈纤维掺量不高于1.2 kg/m3、钢纤维体积掺量不高于1.5%的情况下,通过适当调整外加剂的掺量、类型以及砂率,可以使混凝土达到自密实的工作性能。纤维自密实混凝土的28 d立方体抗压强度、劈拉强度试验表明,聚丙烯腈纤维掺量对自密实混凝土抗压强度的影响较小,劈拉强度随掺量增大而提高,但当掺量达到1.2 kg/m3时,将导致其劈拉强度的降低,因此聚丙烯腈纤维的掺量宜控制在0.9 kg/m3时为佳;钢纤维体积率变化对自密实混凝土劈拉强度的增强效果明显,混杂纤维的掺入对自密实混凝土抗压强度的影响较小,但对劈拉强度有一定影响,即掺量越大,劈拉强度越高。纤维自密实混凝土早期抗裂性能试验结果表明,在自密实混凝土中掺入纤维,将有助于早期抗裂性能的提高。     

纤维协同效应下超高性能混凝土的弯曲性能

为研究钢-聚丙烯粗纤维对超高性能混凝土（UHPC）的弯拉性能影响，采用四点弯曲试验，得到不同掺量（钢纤维与聚丙烯粗纤维掺入体积分数分别为0、0.5%、1.0%、1.5%）组合下的荷载-挠度曲线，从试件破坏形态、抗弯强度、弯曲韧性等方面进行阐述，并且利用单掺纤维拟合公式引出一个可行性较高的评价模型，并利用该模型对混杂纤维的协同效应进行分析，最后结合扫描电子显微镜（SEM）对混杂纤维UHPC微观结构进行观测。试验结果表明：钢-聚丙烯粗纤维的掺入显著提高了UHPC的抗弯强度，提高幅度为17.8%～101.2%；同时利用提出的模型发现混杂纤维的协同效应在总纤维掺入体积分数为1.5%～2.0%时呈现正协同效应，并在钢纤维与聚丙烯粗纤维掺入体积分数为1.0%时取得最好的正协同效应；另外，与不掺纤维的试件相比，钢纤维与聚丙烯粗纤维的加入分别使基体试件的初裂韧度提升了51.8%～98.2%与33.9%～48.2%，同时在钢纤维掺入体积分数为1.0%和聚丙烯粗纤维掺入体积分数为1.0%的搭配比例下，对UHPC弯曲韧性的改善效果最优，进一步验证了纤维协同效应评价模型；最后在微观层面揭示了纤维混杂产生的协同...     

大体积纤维混凝土抗压及收缩性能研究

对钢纤维和玻璃纤维混凝土的抗压强度,以及收缩性能进行了研究,设置8组纤维体积掺量在0～1.2%之间的混凝土试件组,探究不同的纤维添加量对早龄期的混凝土试件抗压强度和收缩率的影响.试验结果表明,掺入纤维能够较大幅度提高混凝土的7 d抗压强度,试验所得的提升量最高达到29.53%;此外,由于纤维的掺入,混凝土的变形得到了有效抑制,当钢纤维和玻璃纤维掺量均为0.6%时,对混凝土收缩有最好的抑制效果,其收缩率较未掺入纤维的普通混凝土减小了57%.     

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。     

新型棒状聚丙烯纤维混凝土抗剪性能试验与比较

针对最新引进日产棒状聚丙烯纤维和喷射混凝土衬砌中常用的钢纤维,通过18组72个混凝土试样的双面剪切试验,研究了不同基体强度、不同纤维掺量混凝土抗剪强度变化特性.试验结果表明:①棒状聚丙烯纤维混凝土抗剪强度随着纤维掺量增加呈现先增大后减小的趋势,钢纤维混凝土抗剪强度随着纤维掺量增加而增大;②纤维掺量在0.5%以内,棒状聚丙烯纤维混凝土抗剪强度增大幅度接近钢纤维混凝土,纤维掺量在0.5%以上,棒状聚丙烯纤维混凝土抗剪强度增大幅度低于钢纤维混凝土;③两种纤维对C30混凝土抗剪强度的改善一般比C50混凝土大.最后,基于回归分析理论得到纤维混凝土抗剪强度拟合计算公式,公式计算结果与试验结果比较一致.     

多壁碳纳米管与钢纤维对混泥土抗压强度与抗冲击性能的影响

研究了掺碳纳米管、钢纤维、碳纳米管及钢纤维混掺时对混凝土抗压强度和抗冲击性能的影响。结果表明：掺入碳纳米管和钢纤维均能提高混凝土抗压强度;单掺碳纳米管的最优质量分数为0.1%、单掺钢纤维的最优体积分数为2%;单掺或混掺纤维对钢筋混凝土的抗冲击性能的提升更为明显,同时当混掺两种纤维时对试件抗压强度和抗冲击性能均表现为正混杂效应。     

界面剂对新旧混凝土界面粘结性能影响的试验研究

为研究界面剂对新旧混凝土界面粘结强度的影响及其粘结机理,进行未涂刷界面剂与涂刷水泥净浆、掺10%粉煤灰水泥浆、掺10%U型膨胀剂水泥浆、掺10%丁苯乳液水泥浆等5组Z形试件的直剪试验,测定各试件新旧混凝土界面的剪切强度;同时,采用显微硬度仪与扫描电子显微镜,分析界面过渡区的显微硬度值分布规律、微观结构形貌以及水化产物种类与分布特征.试验结果表明,新旧混凝土界面为薄弱区域,涂刷合适的界面剂可优化孔结构,改善界面密实度,增大新旧混凝土在微观层面上的机械咬合作用.此外,常用的4种界面剂中,水泥净浆和掺U型膨胀剂水泥浆的性价比相对较高.     

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-玄武岩混杂纤维道面混凝土力学性能试验研究

结合道面混凝土的使用特点及要求,为提高道面混凝土的基本力学性能,对钢-玄武岩混杂纤维道面混凝土(steel-basalt hybrid fibers reinforced pavement concrete,简称SBHFRPC)的工作性及基本力学性能进行了比较系统的试验研究。试验通过对比分析研究了钢纤维以0.9%、1.2%、1.5%、1.8%四种体积掺率和玄武岩纤维以0.05%、0.10%、0.15%三种体积掺率相互混杂对机场道面混凝土抗折、抗压强度性能的影响规律,同时,对钢-玄武岩混杂纤维机场道面混凝土的基本力学增强机理进行了一定的分析。试验结果表明:混杂纤维对道面混凝土有较好的力学增强性能,在钢纤维掺量为1.5%,玄武岩纤维掺量为0.10%时达到最佳。     

钢-聚丙烯混杂纤维配筋混凝土抗裂性能试验

为了研究钢纤维和聚丙烯纤维对于配筋混凝土裂缝生发的影响,设计并开展了钢-聚丙烯混杂纤维配筋混凝土轴心拉伸试验.通过分析试件裂缝的形成过程、试件的初裂荷载以及平均裂缝宽度,得到不同应力水平下混杂纤维掺量对于基体混凝土抗裂性能的影响.试验结果表明:掺入混杂纤维可以明显改变有效配筋率在2%以下的混凝土的裂缝形态;混杂纤维能显著提高试件的初裂荷载并且减小试件的平均裂缝宽度;随着钢筋应力的增大,混杂纤维表现出了不同的阻裂效应;在同等纤维体积掺量下,配筋率越大则试件平均裂缝宽度越小.     

基于车辆超载预警系统的导电混凝土导电性能研究

通过正交实验设计，进行了基于车辆超载预警系统的不同导电材料掺量比条件下导电混凝土导电性能探究.实验结果表明：1.2 MPa荷载以内，导电性能随着荷载的增大而增强，但增强趋势逐步衰减；通过压敏性分析，得出钢纤维体积分数0.15%、石墨体积分数1.00%、碳纤维体积分数0.35%、硅灰质量分数3.50%为导电材料的最佳掺量比；4种导电材料对导电混凝土压敏性和电阻的影响由强到弱分别为钢纤维、硅灰、石墨、碳纤维和硅灰、钢纤维、碳纤维、石墨；随着碾压次数的增多，试件的压敏性降低而压力敏感特性趋于稳定，第4次实验后压敏性下降3.5%,电流-荷载曲线均呈现先增大后减小的趋势.     

纤维自密实混凝土性能试验研究

为了研究不同掺量的钢纤维与聚丙烯纤维对自密实混凝土工作性能和强度的影响,对掺入聚丙烯纤维、钢纤维以及两种纤维混杂的自密实混凝土进行工作性能、抗压强度、抗拉强度试验和混杂效应分析。试验结果表明:工作性能随着纤维掺量的增加而降低,且钢纤维对工作性能的影响更加明显;钢纤维对混凝土抗压强度、抗拉强度的提高大于聚丙烯纤维;两种纤维混杂时更能有效改善自密实混凝土脆性破坏特征,当钢纤维掺量为0.6%,聚丙烯纤维掺量为0.2%时,抗压强度的增幅最大,当钢纤维掺量为0.6%,聚丙烯掺量为0.15%时,抗拉强度的增幅最大;抗压强度与劈裂抗拉强度均部分呈现正混杂效应,且劈裂抗拉强度存在最优混杂效应。     

低掺量下钢纤维混凝土抗拉和抗折性能试验研究

为研究低掺量下钢纤维对混凝土劈裂抗拉强度以及抗折强度的影响,以钢纤维体积掺量、钢纤维类型、混凝土基体强度等级为主要参数,进行了钢纤维混凝土立方体劈裂抗拉标准试验以及小梁抗折标准试验研究.结果表明:钢纤维的掺入对混凝土劈裂抗拉强度以及抗折强度有显著提高,钢纤维体积掺量为0.9%时,劈裂抗拉强度提高37%,抗折强度提高18%;钢纤维的掺入显著改善了混凝土抗拉及抗折破坏形态,试件破坏后整体性较好;波纹型钢纤维和端钩型钢纤维的劈裂抗拉性能及抗折性能要优于螺纹型钢纤维.     

钢-PVA混杂纤维高性能混凝土高温后残余力学性能试验研究

为探究3种因素钢纤维、聚乙烯醇(polyvinyl alcohol, PVA)纤维和矿粉对钢-PVA混杂纤维高性能混凝土(hybrid fiber high performance concrete, HFHPC)高温后残余力学性能的影响。对钢纤维、PVA纤维和矿粉3种因素各取3个水平,采用L₉(3³)方案进行正交设计,测试HFHPC遭受高温作用后的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度,并进行极差与方差分析。结果表明：钢纤维体积分数为2.0%时可以有效提高HFHPC的各项强度。PVA纤维能够抑制混凝土爆裂,与钢纤维混杂可体现优势互补。800℃时,当钢纤维体积分数为2.0%、PVA纤维体积分数为0.3%、矿粉掺量为10%时,HFHPC的抗压强度残余率与劈拉强度残余率达到最高,分别为60.23%和74.5%。当矿粉掺量大于10%时,HFHPC抗压强度可显著提高,而劈拉强度与抗折强度略有下降。最后分别建立了HFHPC立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的预测模型。     

高温对玄武岩纤维筋混杂纤维再生混凝土粘结性能的影响

通过中心拉拔试验研究玄武岩纤维(basalt fiber reinforced polymer, BFRP)筋与混杂纤维再生混凝土高温后粘结性能。选取体积掺量均为0.15%的玄武岩和纤维素纤维混掺再生混凝土中,目标温度为20、100、200、300、400和500℃。试验研究结果表明：相同温度条件下,混杂纤维的掺入有效提高了粘结强度;再生混凝土与BFRP筋的粘结弹性模量随着温度升高而逐渐降低;峰值粘结强度随温度升高出现先上升后降低的趋势;未掺入混杂纤维的随温度升高峰值粘结强度逐渐降低。建立了粘结-滑移曲线,且与试验结果吻合较好,可为BFRP筋与混杂纤维再生混凝土粘结性能研究提供一定的参考。     

混杂纤维超高强混凝土抗裂性能试验研究

采用改进的平板法进行聚丙烯、玄武岩纤维掺量对超高强混凝土抗裂性能影响的试验研究,并将掺量为6 kg·m-3的玄武岩纤维和体积掺量为1%的钢纤维分别与不同掺量的聚丙烯纤维进行混杂,研究混杂纤维超高强混凝土的抗裂性能.试验结果表明,纤维掺入超高强混凝土中能改善超高强混凝土的早龄期抗裂性能,并且混杂纤维混凝土的抗裂性能要明显优于单掺一种纤维的混凝土,体现出正混杂效应.     

混杂纤维混凝土抗压强度正交试验研究

随着混杂纤维混凝土的广泛应用,探究其抗压强度的影响因素尤为重要。为研究纤维种类、纤维尺寸、纤维掺量等因素对混杂纤维混凝土的抗压强度的影响,设计正交试验,开展混杂纤维混凝土立方体试件抗压试验研究,并对试验结果进行极差分析、方差分析和灰色关联分析。结果表明：混杂纤维的掺入能明显提高混凝土的抗压强度,较素混凝土试件抗压强度最大提高39.2%;各因素对抗压强度的影响程度由强到弱依次为：纤维种类、纤维尺寸、钢纤维掺量、其他纤维掺量。最后,结合各因素对抗压强度的影响规律分析,建立了混杂纤维混凝土抗压强度的GM(1,5)预测模型,模型预测的平均相对误差为7.08%。     

混杂纤维对活性粉末高温后力学性能的影响

研究了聚丙烯纤维体积掺量为0.3%时,不同钢纤维掺量对活性粉末混凝土高温后轴心抗拉强度、抗压强度、抗折强度、拉压比、折压比的影响及其随温度的变化规律。结果表明：聚丙烯纤维能够有效抑制爆裂、改善活性粉末高温后的性能;混掺聚丙烯纤维和钢纤维能够提高高温后混杂纤维活性粉末混凝土力学性能,500℃之前损伤率较小,500℃之后损伤率较大;混掺2%钢纤维的混杂纤维活性粉末混凝土高温后的拉压比、折压比提高较多,混杂纤维可以优势互补。     

钢筋与钢纤维再生混凝土锚固性能研究

目的研究钢筋与钢纤维再生混凝土的锚固性能,以现行《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)中月牙纹外形热轧钢筋的极限粘结强度计算公式为基础,提出极限粘结强度计算公式,为此类构件粘结锚固性能的研究提供理论与试验基础.方法对不同钢筋直径、再生粗骨料取代率及钢纤维体积掺量的16组64个粘结锚固试件进行拉拔试验,分析各参数变量对钢筋和再生混凝土粘结性能的影响.结果随着再生粗骨料取代率的增加,粘结强度变化较小;粘结强度随着钢纤维体积掺量的增加而增大;钢筋直径对粘结强度产生一定的影响,当钢筋直径为28 mm时,粘结强度提升较为明显.结论笔者所推出的钢筋与钢纤维再生混凝土的粘结强度计算公式,能够为再生混凝土的相关规范编写及其工程应用提供可靠的理论依据和设计参考.