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.     

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。     

钢纤维轻骨料粉煤灰砼抗压性能试验研究

为了研发具有绿色特质的现代高性能钢纤维轻骨料粉煤灰混凝土,试验研究了水灰比、钢纤维体积率、粉煤灰取代水泥量对混凝土拌合物工作性能和混凝土干表观密度、立方体抗压强度、轴心抗压强度和弹性模量的影响规律。结果表明:配制强度等级LC35的钢纤维轻骨料粉煤灰混凝土,可采用水灰比0.30、钢纤维体积率0.4%~1.2%和粉煤灰替代水泥量0%~20%。在该参数范围内,所配制的混凝土拌合物具有大流动性和良好的粘聚性与保水性,混凝土干表观密度符合结构轻骨料混凝土密度等级1700要求;随钢纤维体积率增加,混凝土受压破坏形态转变为塑性破坏,立方体和轴心抗压强度以及弹性模量均有所提高;粉煤灰替代水泥量对各受压性能指标影响较小;钢纤维轻骨料粉煤灰混凝土的轴心抗压强度、弹性模量的取值满足现行轻骨料混凝土技术规程的要求。     

钢纤维再生混凝土动态冲击试验破坏形式研究

试验制作了一系列具有不同体积钢纤维掺量下的再生骨料混凝土试件,利用74 mm变截面分离式的霍普金森压杆(SHPB)进行了动态冲击压缩试验,研究了不同钢纤维掺量和气压值下再生骨料混凝土材料的破坏形态与模式,分析了材料的动态应变速率敏感性.结果表明,钢纤维再生混凝土的破坏形式与钢纤维体积掺量和应变速率有较高的相关性,对进一步进行深入研究具有指导意义.     

改性钢管全再生粗骨料混凝土短柱的轴压试验

为了最大化利用再生骨料,以硅粉和钢纤维掺量为主要变化参数设计了20个圆形和方形截面钢管全再生粗骨料混凝土短柱构件进行轴压试验,观察了短柱的受力全过程和破坏形态,获取了构件的荷载―变形全过程曲线,分析了硅粉和钢纤维掺量对其承载性能的影响,试验结果表明:混凝土中的粗骨料全部采用再生骨料会降低钢管再生混凝土柱的峰值承载力及峰值应变,可以采用硅粉的填充效应及活性和钢纤维对裂缝的内部约束来改善钢管全再生骨料混凝土柱的性能,经改性后的钢管全再生骨料混凝土柱的性能和普通钢管混凝土柱的性能相当,硅粉掺量为10%、钢纤维体积掺量为1.5%的钢管全再生骨料混凝土的峰值承载力超过了普通钢管混凝土柱。并采用现有计算理论及规程计算公式对构件的承载力进行了计算和比较,得到各规程在计算钢管全再生骨料混凝土承载力时的适用性,规程EC4和试验数据更接近。     

钢纤维再生混凝土抗折强度尺寸效应试验研究

通过5组再生骨料取代率和4组钢纤维体积掺量小梁试件的四点弯曲试验,研究了再生骨料取代率和钢纤维掺量对再生混凝土抗折强度及尺寸效应的影响.结果表明:各规格小梁试件的抗折强度均存在尺寸效应,随再生骨料取代率的增加,再生混凝土抗折强度尺寸效应呈先增大后降低的规律,取代率为75％小梁试件抗折强度尺寸效应约分别为取代率为0和100％试件的1.32倍和1.09倍.钢纤维掺量对再生混凝土抗折强度尺寸效应有一定影响,当掺量为0～0.75％时,钢纤维掺量越大,尺寸效应越明显,钢纤维掺量分别为0、0.25％和0.50％时,试件抗折强度尺寸效应约分别为钢纤维掺量0.75％试件的77％、85％和94％.钢纤维掺量较大时,钢纤维掺量对尺寸效应的影响较弱,钢纤维掺量为0.75％试件抗折强度尺寸效应度约为1.00％掺量试件的99％.提出了再生混凝土抗折强度尺寸效应律计算公式,可用于再生混凝土抗折强度的分析计算.     

硅粉掺量对钢纤维混凝土抗冲耐磨性能的影响

基于钢纤维掺量为0.8%的3个不同等级的混凝土,在满足和易性要求的前提下,掺入不同量的硅粉进行配合比试验,利用HNK-3型混凝土抗含沙水流冲刷仪对多组混凝土进行抗冲耐磨试验.结果表明,混凝土抗冲耐磨强度随着硅粉掺量的增加呈现出先增强后减弱的趋势,硅粉掺量临界点10%对应其抗冲耐磨的峰值强度.对比4个硅粉掺量的钢纤维混凝土微观影像可知,临界点处的硅粉掺量能最有效的提升钢纤维、水泥和混凝土骨料之间的黏结力,使钢纤维混凝土的抗冲耐磨强度获得显著提升.     

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.     

钢纤维轻骨料混凝土的强度和变形性能

采用人造膨胀珍珠岩作粗骨料 ,同时掺入随机乱向分布的短钢纤维 ,配制成一种新型的多相材料复合的混凝土——钢纤维轻骨料混凝土 .对新型混凝土材料进行立方体抗压强度、劈拉强度、弯折强度、轴心抗压强度和弹性模量等试验 ,研究其强度、变形等力学性能 .试验结果表明 ,采用轻骨料和加入钢纤维后 ,混凝土的强度和变形等力学性能的改善 ,效果十分显著 .     

钢-聚丙烯混杂纤维超高性能混凝土受压细观数值模拟

利用ABAQUS软件建立了钢-聚丙烯混杂纤维超高性能混凝土三维细观数值模型,对其轴心受压过程进行了数值模拟。通过对比轴心受压试验结果,验证了模型的合理性。在此基础上,拓展分析纤维掺量、长径比等参数对超高性能混凝土受压特性的影响,进一步分析压力作用下纤维增强超高性能混凝土机理。结果表明：随着钢纤维体积掺量增加,超高性能混凝土损伤发展变缓,单轴受压峰值强度略有提高,峰后延性明显增加;钢纤维长径比对超高性能混凝土受压应力-应变曲线的影响较小,但是更长的纤维更好地发挥了阻裂作用;在超高性能混凝土单轴受压过程中,钢纤维在峰值点前主要发挥骨架作用,在峰值点后主要发挥阻裂作用。     

海水海砂钢纤维混凝土抗拉强度试验研究

为了考察钢纤维体积掺量对海水海砂混凝土抗拉强度影响规律,以钢纤维体积掺量、钢纤维名义长度、混凝土强度等级3参数为变量,通过掺入体积比为0.5%、1%、1.5%、2%的钢纤维混凝土,以劈裂强度间接反映抗拉强度,开展了一系列海水海砂钢纤维混凝土劈裂强度试验。试验结果表明:钢纤维掺量对海水海砂混凝土抗拉强度影响明显,随着纤维量增加,抗拉强度逐渐增加,当钢纤维体积掺量达到1.5%时,抗拉强度达到最大值,而后随着掺量增加,抗拉强度逐渐降低;钢纤维名义长度越长,界面搭链效果越好,抗拉强度越大;混凝土强度等级越高,抗拉强度越大。     

掺锂渣再生混凝土弹性模量及应力-应变曲线试验

通过改变锂渣掺量及再生粗骨料取代率,对混凝土进行轴心抗压试验。确定其弹性模量、峰值应变的计算公式;分析应力-应变曲线和应力比-泊松比曲线的变化规律;建立掺锂渣再生混凝土的本构关系。结果表明,适量再生粗骨料和锂渣可以有效提高混凝土弹性模量、峰值应力和峰值应变。再生粗骨料取代率是30%,锂渣掺量是20%时,其弹性模量和峰值应力较未掺锂渣的普通混凝土增长17.22%和48.2%。     

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。     

超高性能混凝土轴心受拉力学性能试验研究

为了研究钢纤维掺量对超高性能混凝土(UHPC)轴心受拉力学性能的影响,设计、制作了纤维掺量为0%~5%的6组8字型单轴受拉试件,标准养护28d后进行单轴拉伸试验,得到了不同纤维掺量UHPC单轴受拉应力-应变全曲线;分析了钢纤维掺量对UHPC抗拉强度、峰值应变以及受拉韧性的影响.试验结果表明:在不影响UHPC工作性能的前提下,纤维掺量可达到5%,其抗拉强度为8.50MPa,对应的应变为1 619με;随着钢纤维掺量的增加,UHPC的抗拉强度、峰值应变、抗压强度以及受拉韧性均逐渐提高.最后依据试验数据建立了UHPC单轴受拉本构方程.试验结果可为UHPC材料的工程应用提供参考.     

钢纤维增强自密实橡胶混凝土力学性能研究

采用正交试验设计的方法,研究了钢纤维掺量、橡胶粉掺量、水胶比和砂率对钢纤维自密实橡胶混凝土力学性能的影响。研究结果表明,钢纤维自密实橡胶混凝土表观密度随着钢纤维掺量的增加而逐渐增加,随着橡胶粉掺量、水胶比与砂率的增加而逐渐减小;抗压强度随着钢纤维掺量、橡胶粉掺量、水胶比与砂率的增加有逐渐减小的趋势;劈裂抗拉强度随着钢纤维掺量的增加而增加,随着橡胶粉掺量增加而减小;拉压比随着钢纤维、橡胶粉掺量的增加逐渐增加,但随着水胶比与砂率的增加,出现了波动。最终得出:钢纤维自密实橡胶混凝土的韧性优于基准自密实混凝土。     

钢纤维高强混凝土的抗折强度

在２１组抗折试件和２组轴心抗拉试件，共计６３个试件的试验基础上，对钢纤维高强混凝土的抗裂能进行了分析研究。着重讨论了不同钢纤维掺量、不同钢纤维种类、不同截面尺寸和不同截面类型等因素对抗折强度的影响，以及各因素与抗折强度的关系。为制订钢纤维高强混凝土结构设计规范中有关抗折强度部分提供依据。     

钢纤维增强再生混凝土动态冲击力学性能试验研究

为研究钢纤维增强后的再生骨料混凝土（RAC）的动态力学性能,采用?74 mm变截面分离式霍普金森压杆（SHPB）在高应变率下进行动态冲击压缩试验,分析不同钢纤维掺量下动态抗压强度、动态增长因子（DIF）、动态冲击韧性等力学参数对动态应变速率的敏感性.结果表明：与普通再生混凝土相比,钢纤维再生混凝土动态抗压强度、动态增长因子等力学参数具有明显的应变率增强效应,并且这种增强效应随着钢纤维含量的增加而增加.钢纤维再生混凝土有10%～80%左右的动力强度增幅.不同钢纤维掺量的再生混凝土应变率敏感性有一定差异,不同应变率下材料的应变率敏感性也有所不同.     

含粗骨料超高性能混凝土力学性能研究

针对超高性能混凝土(UHPC)胶凝材料用量大,前期成本高等问题,通过在UHPC体系中掺入粗骨料,用河砂代替石英砂,成功制备了具有优异力学性能的含粗骨料UHPC,并通过试验研究了粗骨料掺量以及钢纤维几何参数对含粗骨料UHPC力学性能的影响.结果表明:随着粗骨料掺量的增加(0~800kg/m3),UHPC抗压强度先增加后下降,静力受压弹性模量几乎呈线性增加;粗骨料掺量为0~400kg/m3时,UHPC抗弯拉强度和初裂强度变化较小,粗骨料掺量为400~800kg/m3时,UHPC抗弯拉强度和初裂强度明显下降;随着粗骨料掺量的增加(0~800kg/m3),UHPC弯拉荷载-挠度曲线变化明显,弯曲韧性明显下降,但均存在应变硬化过程;随着钢纤维长度增加,UHPC的抗压强度、抗弯拉强度以及弯曲韧性均增加,但是静力受压弹性模量和初裂强度变化较小.     

混杂钢纤维增强混凝土力学性能试验研究

通过试验研究了2种剪切型钢纤维和1种铣削型钢纤维按不同混杂比例掺入混凝土中,对混凝土拌合物工作性能以及混凝土立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、轴心抗拉强度和弯曲抗拉强度的影响规律.结果表明,仅长度较大的剪切型钢纤维与铣削型钢纤维混杂对混凝土各项强度具有"正混杂效应",3种钢纤维混杂但长度较大的剪切型钢纤维体积率最小时对混凝土轴心抗拉强度和弯曲抗拉强度存在明显的"负混杂效应".基于单掺钢纤维混凝土抗拉强度计算公式,提出了考虑钢纤维混杂效应的混杂钢纤维混凝土抗拉强度计算公式.