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。     

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。     

混杂纤维对活性粉末混凝土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。     

贮存核废料用混杂纤维混凝土弯曲性能试验研究

 为确保核废料运输安全以及长期耐久性,采用正交化配比设计,在混凝土中单掺和混掺钢纤维、聚丙烯纤维、粉煤灰,分别在常温下和受热150℃后进行弯曲韧性试验,通过极差和方差分析,量化了各掺料类型和掺量对于混凝土韧性的影响效果：纤维类型和掺量对于高性能混凝土开裂后力学性能的改善效果更加明显,受热后这-特征更为显著;长度较长、剪切螺纹型的钢纤维A在受热前后阻裂增韧效果均最佳;随着纤维掺量的增加,混掺钢纤维混凝土的弯曲性能基本呈现增强趋势,若总掺量相近,常温下混掺钢纤维混凝土弯曲性能优于单掺,受热后二者性能相近。     

超高性能海水海砂混凝土的组成设计与纤维增强增韧

基于单纯形重心设计法对超高性能海水海砂混凝土（ultra-high performance seawater sea-sand concrete, UHPSSC）进行了配合比设计优化,并研究了短切超高分子量聚乙烯（ultra-high molecular weight polyethylene, UHMWPE）纤维和钢纤维对UHPSSC工作性能和力学性能的影响. 结果表明：在综合考虑UHPSSC的流动度、抗折强度和抗压强度的情况下,胶凝材料组成的最优配比确定为水泥、硅灰、粉煤灰的质量比为0.75∶0.15∶0.10. 随着短切纤维掺量的增加,UHPSSC的流动度逐渐降低,抗折强度、抗压强度和弯曲韧性均逐渐增加. UHMWPE纤维对UHPSSC流动度的影响程度更大,而钢纤维对力学性能的提升效果更明显. 随着UHMWPE纤维体积分数的增加,UHPSSC的弯曲破坏模式逐渐由脆性破坏转变为韧性破坏. 当UHMWPE纤维掺量为1.0%时,二次峰值荷载会高于初裂荷载. 此外,当同时混掺钢纤维和UHMWPE纤维时,UHPSSC的流动度略有下降,抗折强度、抗压强度及弯曲韧性均大幅提高. 本研究成果可为UHPSSC的设计和工程应用提供一定的参考.     

混杂纤维锂渣混凝土力学性能研究

锂渣粉掺入混凝土中可有效提高混凝土的耐久性能,但是对其延性影响较小。在C50锂渣混凝土中掺入聚丙烯纤维和钢纤维以研究纤维对混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度的影响。聚丙烯纤维对普通混凝土抗压强度呈不利影响,但0.9kg/m3时有助于提高混杂纤维混凝土的抗压强度,此外掺量在3.6kg/m3时,抗拉强度达到峰值。钢纤维可有效提高混凝土抗压、拉强度,单掺时抗压、拉可提高47.66%、94.50%。两种纤维复掺时表现出更优的性能。另外还对纤维混凝土作用机理进行了分析。     

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.     

混杂纤维掺量对再生混凝土力学性能的影响研究

试验研究了钢纤维和聚丙烯纤维单一掺入,以及混合掺入时对再生混凝土力学性能的影响。结果表明:在再生混凝土中掺入钢纤维后,其各项力学性能都有所提高;单掺入聚丙烯纤维后其抗压强度有所降低,但显著提高了其劈裂抗拉强度和弹性模量;掺入混杂纤维后其抗压强度介于单掺钢纤维和单掺聚丙烯纤维之间,弹性模量受钢纤维掺量的影响较大,劈裂抗拉强度有显著提高,最高增强率达53.8%。加入纤维后,再生混凝土由脆性破坏变成塑性破坏。     

钢纤维混凝土复合层路面材料的力学性能

研究了钢纤维掺量为0～2.0%时对C40混凝土的力学性能的影响,并研究了最优配合比条件下不同组合尺寸的复合式混凝土的力学性能及经济性.结果表明:钢纤维混凝土的抗压强度随钢纤维掺量增加而增大,在钢纤维掺量为1.5%时,抗压强度提高27%,弯拉强度提高50%;钢纤维的掺入使混凝土的荷载位移关系由弹性变形破坏为主转变为弹塑性变形破坏形式,混凝土路面易脆性断裂的不良性能得到改善;钢纤维掺量为1.5%的钢纤维混凝土与普通混凝土按照1∶3的厚度比例组合成的两层式复合钢纤维混凝土具有良好的强度、抗变形性能和经济效益.     

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-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。     

预加荷载作用下粉煤灰/硅灰纤维混凝土氯离子渗透性能研究

采取氯离子渗透性试验(NEL法)和微观扫描电镜(SEM)试验相结合的方法,研究未加载及施加不同应力水平轴压荷载时单掺聚丙烯纤维、单掺复合矿物质(粉煤灰/硅灰,质量比4∶1),以及混掺聚丙烯纤维和复合矿物质时混凝土中氯离子扩散系数,进而研究混掺聚丙烯纤维与复合矿物质混凝土抗氯离子渗透性能.研究表明:未加载时,混掺适量的复合矿物质与聚丙烯纤维,混凝土试块在微观结构上表现为骨料和水泥石间的密实性提高,裂纹数量和宽度明显减小;在宏观性能上表现为氯离子扩散系数降低,与单掺聚丙烯纤维和单掺复合矿物质相比,混凝土的抗氯离子渗透性有显著提高.混凝土的抗氯离子渗透性的最优配比是:混掺0.1%聚丙烯纤维和25%复合矿物质.加载条件下,氯离子扩散系数呈现先略微下降再上升趋势.在相同应力比下,混掺聚丙烯纤维和复合矿物质混凝土的氯离子扩散系数最小.     

不同纤维种类及掺量的RPC抗压强度试验研究

在混凝土中添加适当的纤维可改善混凝土的强度与韧性,故研究不同纤维种类及掺量的活性粉末混凝土(reactive powder concrete,RPC)在标准养护28 d条件下的抗压强度,并通过扫描电镜分析其微观形态。结果表明:钢纤维-混凝土界面存在薄弱层,当钢纤维的含量为2%时,抗压强度低于不掺加钢纤维的RPC混凝土;当聚氯乙烯纤维(polyvinyl chloride,PVC)含量为0.9%、水胶质量比为0.2时,RPC抗压强度较高。研究结果可为实验室制备掺纤维混凝土提供参考。     

高温下复掺纤维RPC立方体抗压性能研究

完成了108个70.7mm×70.7mm×70.7mm复掺纤维活性粉末混凝土(RPC)立方体试块高温下抗压试验.考察了聚丙烯纤维(PPF)和钢纤维复掺对RPC高温爆裂的抑制效果,研究了温度和复掺纤维掺量对高温下RPC立方体抗压性能的影响.结果表明:体积掺量2%的钢纤维和0.2%的PPF复掺能有效防止RPC爆裂,高温下立方体RPC的抗压强度也相对较高.100℃时RPC的立方体抗压强度比常温低,200～500℃时立方体抗压强度相比100℃时有所升高,600～800℃时立方体抗压强度相对500℃时降低.若钢纤维掺量相同,则20～300℃时,立方体抗压强度随PPF掺量增大而降低;400～800℃时,立方体抗压强度随PPF掺量增大而提高.若PPF掺量相同,则20～100℃时,立方体抗压强度随钢纤维掺量的增大而提高;200～800℃时,立方体抗压强度随钢纤维掺量的增大而降低;100～400℃时复掺纤维RPC的立方体相对抗压强度低于普通混凝土和高强混凝土,400～800℃时复掺纤维RPC的相对抗压强度则较大.基于试验结果,拟合出了不同纤维掺量的RPC高温下立方体抗压强度随温度变化的计算公式.     

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。     

混杂纤维混凝土抗弯冲击性能

文章研究了掺加异型塑钢纤维、钢纤维以及这两种纤维混杂的混凝土梁的抗弯冲击性能。测定了在不同纤维掺量下混凝土梁的初裂冲击次数．破坏冲击次数以及冲击能。试验结果表明：混掺纤维此单掺纤维显著提高了混凝土的冲击能和延性,但对初裂性能影响不大。     

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。     

振动搅拌工艺制备轻质高强钢纤维混凝土

通过一种新型的振动搅拌方式制备轻质高强钢纤维混凝土(SFHSLC),设置5组钢纤维体积掺量,并与普通强制搅拌方式对比,探讨不同搅拌方式对SFHSLC坍落度、干表观密度、抗压强度、劈裂抗拉强度和弯曲韧性的影响。研究结果表明:与普通搅拌相比,振动搅拌下纤维混凝土坍落度增加10 mm以上,混凝土干表观密度增加明显;钢纤维掺量从0增加至2.0%时,普通搅拌制备的SFHSLC抗压强度在纤维掺量为1.0%时达到最大,而振动搅拌制备的SFHSLC抗压强度随纤维掺量增加持续增长;2种搅拌方式制备的SFHSLC劈裂抗拉强度都随纤维掺量增加而提高,但不同掺量条件下的劈裂抗拉强度都是振动搅拌比普通搅拌的大。在相同钢纤维掺量下,振动搅拌可以明显提高SFHSLC的抗弯强度和裂后韧性。振动搅拌方式可以改善钢纤维的分布状况,比普通搅拌更适合用于SFHSLC的制备。     

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。     

多尺度聚丙烯纤维混凝土单轴拉伸试验

采用环氧粘贴法对21个100 mm×100 mm×250 mm混凝土和聚丙烯纤维混凝土试块进行单轴抗拉试验,研究不同尺度聚丙烯纤维及其混杂对混凝土单轴抗拉性能的影响,分析不同尺度聚丙烯纤维混凝土的单轴拉伸应力应变全曲线。试验结果表明：单掺及混掺粗细聚丙烯纤维对混凝土抗拉强提高幅度为11%～27%;单掺粗聚丙烯纤维混凝土及粗细混掺聚丙烯纤维混凝土在单轴拉伸过程中出现了低应力应变硬化现象,单掺及混掺粗细聚丙烯纤维混凝土应力应变曲线下降段所包围面积大于素混凝土应力应变曲线下包面积。不同尺度聚丙烯纤维混凝土抗拉韧性增强效果排序：混掺粗细纤维混凝土＞单掺粗纤维混凝土＞单掺细纤维混凝土＞素混凝土。