塑钢纤维增韧轻骨料混凝土空心柱抗震性能试验研究

以体积配箍率(0.67%、1.26%、2.01%)、剪跨比(2.8、3.6、4.4)及空心情况(实心、部分空心、全高空心)为变量,设计了6根塑钢纤维增韧轻骨料混凝土空心柱和1根塑钢纤维增韧轻骨料混凝土实心柱,对其施加低周往复荷载,得到滞回曲线、骨架曲线、累积耗能曲线及刚度退化曲线.对比分析可知,空心柱破坏模式分为剪切型破坏、弯剪型破坏及弯曲型破坏,其中剪跨比为2.8的试件为剪切型破坏,剪跨比为4.4及体积配箍率为1.26%、2.01%的试件为弯曲型破坏,其余试件为弯剪型破坏.相比较于体积配箍率为0.67%的试件,体积配箍率为1.26%、2.01%的试件位移延性系数增幅分别为12.8%与47.9%,相比较于剪跨比为2.8的试件,剪跨比为3.6、4.4的试件位移延性系数增幅分别为51.1%与53.1%,说明体积配箍率及剪跨比对空心柱延性影响较大.对比空心柱累积耗能及刚度退化可知,随着体积配箍率及剪跨比增加,空心柱耗能能力增强,刚度退化速度变小,空心情况对试件抗震性能影响相对较小.     

冻融环境下引气剂对钢筋与混凝土黏结性能影响的试验研究

针对冻融环境下钢筋与混凝土结构黏结性能劣化的问题开展试验研究。以引气剂掺入量和冻融循环次数为变动因素制作了3批共9组钢筋混凝土试件,采用快速冻融试验和钢筋中心拔出试验方法,研究了冻融环境下不同掺量引气混凝土与钢筋之间的黏结应力、滑移量,对比分析了引气剂对冻融环境下钢筋与混凝土黏结性能的影响规律。试验结果表明,掺入一定量引气剂可使试件的冻融损伤现象得到缓解,冻融环境下钢筋混凝土的黏结性能得到明显改善。     

不同纤维对高强轻骨料混凝土力学性能影响及微观机理研究

为改善高强轻骨料混凝土的力学性能和弯曲韧性,研究了玄武岩纤维、细聚乙烯醇纤维、仿钢纤维、聚丙烯纤维和粗聚乙烯醇纤维的掺入对高强轻骨料混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和抗弯强度的影响规律。通过4点弯曲试验获取荷载-挠度曲线,基于韧性指标对比分析了5种纤维对高强轻骨料混凝土弯曲韧性的影响。通过扫描电子显微镜观察纤维破坏前后的表面微观形貌,阐释了不同纤维的增强增韧机理。研究结果表明：掺入纤维对高强轻骨料混凝土的力学性能均有提升,主要提升高强轻骨料混凝土的抗拉性能和弯曲韧性。粗聚乙烯醇纤维提升劈裂抗拉强度和抗弯强度程度最大,分别提高了83%和220%,使高强轻骨料混凝土破坏由脆性转为高延性。纤维对高强轻骨料混凝土抗拉性能和韧性的提升与纤维表面损伤程度成正比。     

轻骨料纤维喷射混凝土动态力学特性试验

为提高轻骨料喷射混凝土喷层支护承受动态抗压强度能力,以普通C20喷射混凝土配比为基准,将3种不同掺量的陶粒与聚丙烯纤维进行组合,配制出了9组轻骨料纤维喷射混凝土(lightweight aggregate fiber shotcrete,LAFS),进行了一维分离式霍普金森压杆(SHPB)冲击及扫描电镜(SEM)试验,同时借助MATLAB数值计算软件,拟合出陶粒-聚丙烯纤维掺量与LAFS动态抗压强度预测模型.研究表明:陶粒掺量与聚丙烯纤维掺量对LAFS动态抗压强度的影响是交互的,同陶粒掺量下,不同的聚丙烯纤维掺量,对LAFS动态压缩性能有很大差异,反之亦然;混凝土基体中均匀分布的陶粒与乱向分布的聚丙烯纤维网,与混凝土基体共同受力,使得LAFS应力-应变曲线屈服平台明显、韧性增强;本试验条件下陶粒与聚丙烯纤维掺量较好的组合为:49.81 kg/m3 +0.91 kg/m3、99.67 kg/m3+ 1.82 kg/m3.拟合得到的LAFS动态抗压强度模型与研究成果可为LAFS推广及配合比确定起到参考.     

型钢轻骨料混凝土黏结滑移性能试验研究

通过推出试验,研究型钢轻骨料混凝土黏结滑移性能.采用正交试验设计,考虑了轻骨料混凝土强度、型钢埋置长度、保护层厚度、横向配箍率等因素对黏结滑移性能的影响.根据试验结果,统计回归了特征黏结强度和特征滑移值计算公式;提出了型钢轻骨料混凝土平均黏结应力于和加载端滑移SL的本构关系数学模型.研究结果表明:型钢埋置长度la与型钢截面高度d的比值和轻骨料混凝土强度对黏结强度影响较显著;型钢轻骨料混凝土相对于型钢普通混凝土有较小的黏结强度和较陡的荷载滑移下降段.     

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...     

聚丙烯纤维增强轻骨料混凝土SHPB试验

为研究聚丙烯短纤维增强轻骨料混凝土的动力特性,采用大尺寸SHPB(split Hopkinson pressurebar)装置,对聚丙烯短纤维增强轻骨料混凝土进行了冲击试验,得到了60～110 S-1应变速率下的应力—应变曲线和破坏现象.分析了该材料力学性能指标与应变速率的关系,对其静力与动力状态下的性能作了比较.试验结果表明,聚丙烯短纤维增强轻骨料混凝土是良好的抗冲击材料.     

高温下钢筋与混凝土的黏结性能试验与分析

为研究钢筋混凝土构件在高温下的黏结性能,制作了25个中心拉拔试件及8个温度场试件,同时制作了标准立方体试块.对钢筋、标准立方体试块及中心拉拔试件分别进行室温(20℃)、100℃、200℃、400℃和600℃加温,完成了高温后钢筋抗拉强度试验、高温下标准立方体试块劈裂抗拉强度试验、温度场试验及中心拉拔试验.根据温度场试验研究结果,提出一种简易的高温下中心拉拔试验的方法,阐述不同温度下钢筋强度、混凝土抗拉劈裂强度及钢筋与混凝土黏结性能的退化规律,并从混凝土的力学性能退化角度分析了高温环境对黏结强度的影响,并以割线刚度的方法定量地研究了高温对黏结刚度的影响.试验结果表明:高温后钢筋强度在低于400℃时变化不大,高温下混凝土劈裂抗拉强度基本呈线性下降,且高温下钢筋与混凝土的黏结强度变化趋势与混凝土抗拉强度衰减趋势相近.以滑移量0.015mm为临界点,黏结刚度与温度的关系曲线呈现两种不同变化形式.     

轻骨料混凝土阻尼试验研究

用长方体试件采用悬挂自由振动方式来测定轻骨料混凝土的阻尼比,研究了页岩陶粒混凝土阻尼比与强度、响应频率等参数之间的关系,并通过对粗骨料界面进行涂油弱化处理,测试处理前后轻骨料混凝土阻尼比变化情况,为研究混凝土界面与阻尼比之间关系打下了一定的基础.     

混杂纤维轻骨料混凝土配合比优选研究

随着轻骨料混凝土的广泛应用,对其性能进行综合评价凸显出必要性。主成分分析法是通过降维的过程,在保证原始数据信息损失最小的条件下,用较少的综合变量代替原有多维变量对混凝土的综合性能进行评价。试验选取了聚丙烯纤维、木质素纤维和粉煤灰为变量,并选取轻骨料混凝土的其他5项主要测试指标,采用主成分分析法对这些指标进行数值处理,得出了评价轻骨料混凝土综合性能的数学模型。     

变形钢筋与高强轻骨料混凝土的黏结-滑移性能

研究变形钢筋与轻骨料混凝土间的黏结-滑移性能,完成了9组中心拉拔试验,分析了轻骨料混凝土强度、锚固长度、粗骨料类型及钢筋的直径对黏结应力的影响.结合试验结果,采用厚壁模型,给出了轻骨料混凝土黏结强度的解析解,并建立了钢筋与轻骨料混凝土间的黏结应力-滑移曲线本构模型.结果表明:轻骨料混凝土的黏结-滑移性能主要受砂浆强度影响,使得该类混凝土与变形钢筋间的黏结应力优于普通混凝土;黏结强度随着轻骨料混凝土的强度提高而增加,随着黏结长度的降低而增加;本文提出的本构模型能够较为准确地预测试验曲线.     

特定环境下FRP与混凝土正拉黏结性能试验研究

通过纤维增强塑料(FRP)与混凝土试件的正拉黏结强度试验来研究碳化、冻融循环、盐溶液干湿循环下FRP与混凝土之间的黏结耐久性.碳化、干湿循环作用后,CFRP与GFRP试件的正拉黏结强度有一定提高,表明这两种复合材料体系可以用来加固碳化、盐溶液干湿循环作用地区的混凝土结构.冻融循环作用达到一定循环次数后,正拉黏结强度随着冻融循环次数增加逐渐降低,这与冻融降低了混凝土强度有关,冻融循环对复合材料与混凝土的黏结界面也有不利影响,因此这两种复合材料体系用于加固承受冻融作用的混凝土结构时,需要考虑耐久性问题.     

轻骨料混凝土配合比设计的试验研究

为研究轻骨料混凝土的抗压性能,以奎屯生产的陶粒为轻粗骨料,采用松散体积法设计了6种轻骨料混凝土的配合比,测定了混凝土拌和物的和易性及混凝土的立方体和轴心的抗压强度,轻骨料混凝土的和易性较相同水灰比的普通混凝土差,立方体抗压强度与轴压强度的比值约为0.72。探讨了水灰比和砂率对轻骨料混凝土的强度及密度的影响程度,水灰比与砂率对轻骨料混凝土抗压强度的影响显著,正交分析其极差≥4;水灰比的影响较砂率大,二者极差比为1.68。     

粘土陶粒轻骨料混凝土的研制

研究了利用两种类型粘土陶粒作为骨料和其它普通常规材料配制出粘土陶粒轻骨料混凝土,对配制的轻骨料混凝土的物理力学性能和热工性能性能进行了测试。试验结果表明,该粘土陶粒轻骨料混凝土具备自重轻、导热系数低等优点外,其物理力学性能也优于一般混凝土。     

轻骨料混凝土梁弯曲性能试验研究

通过对5根梁试件(2根轻骨料混凝土梁、1根纤维轻骨料混凝土梁和2根普通混凝土梁)的试验,研究了轻骨料混凝土受弯梁在单调荷载作用下的基本力学性能,包括破坏形态、正截面承载力、挠度变化规律和裂缝开展过程等,对轻骨料混凝土梁、纤维轻骨料混凝土梁和普通混凝土梁的受力性能进行了对比.结果表明:轻骨料混凝土梁、纤维轻骨料混凝土梁均能满足JGJ12—2006《轻骨料混凝土结构技术规程》的挠度限值要求;按照现行规程进行使用荷载下最大裂缝宽度的验算是足够安全的,但应用于纤维轻骨料混凝土梁时,宜作适当修正.     

高温后钢-PVA混杂纤维高性能混凝土与变形钢筋黏结性能试验

为研究高温后钢-聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohols,PVA)混杂纤维高性能混凝土(Hybrid Fiber High Performance Concrete,HFHPC)与变形钢筋的黏结性能退化规律,以200℃、400℃、600℃、800℃为目标温度,选取钢纤维体积率、PVA纤维体积率、矿粉掺量为正交试验因素设计并制作了25组HFHPC试件,完成了单调荷载下的中心拉拔试验。结果表明:高温后各组HFHPC试件黏结破坏形态均表现为钢筋拔出破坏;试验温度范围内,对HFHPC试件黏结强度的影响程度均为:钢纤维体积率最大、矿粉掺量次之、PVA纤维体积率最小;随着温度的升高,HFHPC试件黏结强度逐渐下降,且在相同温度条件下,HFHPC试件黏结强度和峰值滑移相比于未掺纤维的混凝土试件均有所提升,其中,200℃时HFHPC试件的黏结强度提升最为显著,分别提升了33.69%、35.76%、37.54%和46.03%;混杂纤维能显著提高高温后高性能混凝土与钢筋的峰值界面能,明显改善黏结延性和耗能能力;提出的考虑温度作用后的混杂纤维混凝土与钢筋黏结-滑移模型与试验实测结果吻合较好,可为火灾后混杂纤维高性能混凝土结构损伤评估及加固方案提供参考。     

钢筋轻骨料混凝土框架节点的试验研究

本文论述了四个钢筋轻骨料混凝土框架梁柱节点组合体在低周反复荷载下的试验结果。分析了梁端塑性饺区和节点核心区的强度、变形和粘结锚固性能。提出了设计建议。     

高强轻骨料混凝土收缩和徐变试验

对大跨桥梁等结构中强度等级为48.7~72.2MPa的高强轻骨料混凝土的收缩和徐变进行应力试验。试验持续时间270~1080 d。结果表明:轻骨料的含水率直接影响轻骨料混凝土收缩的发展速度,对徐变影响则较小。高含水率的轻骨料混凝土早期收缩小于相同强度的普通混凝土,但最终收缩大于普通混凝土;低含水率的轻骨料混凝土收缩始终大于普通混凝土。轻骨料混凝土的徐变系数小于普通混凝土,但由于轻骨料混凝土的弹性模量低于普通混凝土,徐变应力仍可能大于普通混凝土。     

高强轻骨料混凝土收缩和徐变试验

对大跨桥梁等结构中强度等级为48.7-72.2MPa的高强轻骨料混凝土的收缩和徐变进行应力试验。试验持续时间270-1080d。结果表明,轻骨料的含水率直接影响轻骨料混凝土收缩的发展速度,对徐变影响则较小。高含水率的轻骨料混凝土早期收缩小于相同强度的普通混凝土,但最终收缩大于普通混凝土;低含水率的轻骨料混凝土收缩始终大于普通混凝土。轻骨料混凝土的徐变系数小于普通混凝土,但由于轻骨料混凝土的弹性模量低于普通混凝土,徐变应力仍可能大于普通混凝土。