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.     

冻融循环作用下聚乙烯醇纤维增强快硬混凝土的力学性能

为了揭示冻融下快硬聚乙烯醇纤维混凝土的力学性能及其变化规律,对不同纤维体积掺量的纤维增强快凝混凝土开展了冻融循环研究,测得不同冻融循环次数后的抗压强度、抗折强度、相对动弹性模量与质量损失率,并提出了聚乙烯醇纤维早强混凝土相对动弹性模量冻融损伤模型.研究结果表明:掺入0.2%～0.4%的聚乙烯醇纤维可以有效提高混凝土整体密实度及抗冻融能力,试件从脆性破坏过渡到延性破坏;150次冻融循环后,聚乙烯醇纤维增强快硬混凝土的抗压强度损失率小于17.8%;200次冻融循环后,抗折强度损失率及纵波波速下降幅度分别小于16%和10.6%.所提指数模型具有较高的适用性及拟合精度,能较好地反映聚乙烯醇纤维快凝混凝土冻融损伤的演化规律.     

冻融循环作用下混杂纤维粉煤灰混凝土力学性能试验

为了研究混杂纤维和粉煤灰增强混凝土在冻融循环作用下的损伤程度,通过对基准混凝土、混杂纤维混凝土和混杂纤维粉煤灰混凝土试样在冻融循环条件下进行抗压强度试验及超声波检测试验,得到冻融破坏后混凝土的抗压强度和相对动弹性模量,分析抗压强度损伤量、相对动弹性模量损伤量和内部结构破坏机制,建立了基于相对动弹性模量的强度衰减方程。试验结果表明：基准混凝土、混杂纤维混凝土和混杂纤维粉煤灰混凝土的抗压强度和相对动弹性模量均随着冻融循环次数的增加而减小;经历60次冻融循环时,其抗压强度和相对动弹性模量都有不同程度的下降;混杂纤维粉煤灰混凝土抗压强度和动弹性模量的损伤量在粉煤灰掺量小于10%时整体小于基准混凝土,而在粉煤灰掺量为20%和30%时大于基准混凝土;通过对冻融循环作用下混凝土相对抗压强度与相对动弹性模量的关系拟合,得到相关系数良好的相对抗压强度与相对动弹性模量的指数函数关系表达式;分析了混凝土冻融损伤、纤维和粉煤灰增强混凝土抗冻融机理。掺入适量纤维和粉煤灰能增强混凝土的抗冻融破坏能力。     

掺稻壳灰与纤维素纤维混凝土抗氯离子渗透和抗冻性试验研究

为了研究水胶比、稻壳灰和纤维素纤维对混凝土耐久性能的影响,以稻壳灰掺量（0、10%和20%）、纤维素纤维掺量（0.7 kg/m3、1.1 kg/m3和1.6 kg/m3）和水胶比（0.37、0.41和0.45）为变量,通过9组正交试验得到3种因素对混凝土抗氯离子渗透性能和抗冻性能的影响规律,并分别建立了掺稻壳灰纤维混凝土质量损失率与相对动弹性模量的冻融预测模型. 结果表明：各因素对混凝土抗氯离子渗透性能和抗冻性能影响显著程度依次为：水胶比＞稻壳灰掺量＞纤维素纤维掺量;混凝土的抗氯离子渗透性能和抗冻性能随稻壳灰掺量的增加显著增强,随纤维素纤维掺量的增加呈先增强后减弱的趋势,在水胶比为0.37时最优;稻壳灰掺量为20%时,混凝土抗氯离子渗透性能最佳,抗冻性能最优;纤维素纤维掺量为1.1 kg/m3时,混凝土抗氯离子渗透性能最好,抗冻性能最强;增加稻壳灰掺量、添加适量的纤维素纤维可以提高混凝土基体的密实度、减少微裂缝,进而增强混凝土的耐久性能;所建立的掺稻壳灰纤维混凝土质量损失率与相对动弹性模量的冻融预测模型与试验结果吻合较好,具有一定的适用性,可为制备绿色高性能混凝土提供理论依据和支撑.     

低掺量聚乙烯醇纤维混凝土抗冻性研究

采用快速冻融法,在水、氯化钠溶液分别作用下,研究聚乙烯醇(PVA)纤维对混凝土抗冻性能影响。结果表明:在200次水冻融循环实验中,当PVA纤维掺量在0.1%~0.5%(体积分数,以下同)时,随着PVA纤维掺量的增加,混凝土的抗冻耐久性呈现先改善后劣化的趋势,PVA纤维掺量为0.3%时混凝土抗冻性能最好;在经过200次水冻融循环作用后,空白组试件完全损坏,而PVA纤维掺量为0.3%的混凝土的相对动弹性模量损失率为32%,质量损失率为1.2%,冻融后的试件仍然表现出较好的性能;氯盐溶液冻融实验与水冻融实验具有相同趋势,但是氯盐-冻融联合作用下的混凝土比水冻融破坏更加严重;低掺量PVA纤维在混凝土浆体中可以均匀分散,在水泥基体中可承受由受冻膨胀产生的拉应力,减少基体内部裂缝的出现,从而改善混凝土的抗冻耐久性。     

掺矿渣生态多孔混凝土的冻融试验

用润湿状态下的快速冻融试验方法,对矿渣掺量分别为0%、10%、20%、30%的生态多孔混凝土进行了抗冻性能试验。分析了生态多孔混凝土强度损失率、相对动弹模量及质量损失率对抗冻性能的影响。试验结果表明:掺入矿渣试验组的质量损失率明显低于基准组;试验组的相对动弹性模量随矿渣掺量的增加先增后减,且均高于基准组,表明矿渣的掺入改善了生态多孔混凝土的相对动弹模量和质量损失,提高了生态多孔混凝土的抗冻性能;矿渣掺量为20%的生态多孔混凝土抗冻性能最佳。     

沙漠砂锂渣聚丙烯纤维混凝土抗冻融性能研究

通过试验分析了在不同冻融循环次数下掺入聚丙烯纤维、锂渣和沙漠砂对混凝土试件稳定性、强度和动弹性模量的影响规律。结果表明:在锂渣掺量20%,聚丙烯纤维1.5 kg/m~3,沙漠砂替代率30%时,沙漠砂锂渣聚丙烯纤维混凝土抗冻融性能表现最优,较冻融循环150次基准组试件质量和立方体抗压强度损失率分别降低36.79%和34.78%。综合考虑混凝土稳定性、强度和动弹性模量损失率整体趋势,各因素按影响程度排序为聚丙烯纤维锂渣沙漠砂。     

PE/HPP混杂纤维混凝土的抗冻性能

采用聚乙烯纤维(PE)和聚丙烯塑钢纤维(HPP)混杂技术制备纤维混凝土,以冻融前后的质量变化、动弹性模量、抗压强度以及弯曲性能等对其抗冻性能进行评价,并结合SEM分析从微结构角度对其损伤机理进行探讨.研究表明:冻融循环后素混凝土表面受损明显,混杂纤维掺入可以提高混凝土的完整性,表面损伤剥落减少;冻融循环过程中素混凝土的质量呈先增长后降低的趋势,而混杂纤维混凝土的质量呈持续增长状态;各配比混凝土的动弹性模量先基本不变而后下降,当纤维掺量为0.8%+1.2%时经受300次冻融循环作用后的相对动弹性模量仍保持在83.63%;各组混凝土抗压强度变化规律与动弹性模量相似;PE和HPP粗细纤维的协同作用使混凝土脆性显著改善,混杂纤维混凝土的韧性指数与残余强度随纤维掺量而变化,当掺量为0.8%+1.2%时优于理想弹塑性材料;经冻融作用后,混凝土的弯曲韧性有一定的损伤,但没有出现脆性断裂,仍表现出较好的延展性.     

钢纤维煤矸石混凝土冻融后本构关系试验研究

为探讨钢纤维煤矸石混凝土的抗冻性能和冻融后的力学性能,及推广应用钢纤维煤矸石混凝土这一绿色建筑材料,通过快速冻融试验和单轴受压试验,研究了冻融环境下不同钢纤维掺量的煤矸石混凝土的质量、动弹性模量以及应力-应变曲线随冻融循环次数和钢纤维掺量的变化规律,并提出了钢纤维煤矸石混凝土冻融后单轴受压本构关系。发现相比普通煤矸石混凝土,钢纤维煤矸石混凝土的抗冻性能有一定程度的改善,主要表现为其冻融后的峰值应变和极限应变增加、耗能能力增加,但强度并无显著提升。研究结果表明,钢纤维煤矸石混凝土不宜直接用于严寒地区,但对寒冷地区和夏热冬冷地区而言,其力学性能和耐久性能都已满足工程要求。最后基于已有的混凝土损伤力学理论,考虑钢纤维在煤矸石混凝土单轴受压过程中的作用,以及冻融损伤对钢纤维煤矸石混凝土力学性能的影响,提出了具有较高精度的钢纤维煤矸石混凝土单轴受压本构关系,这为煤矸石混凝土抗冻性能的进一步研究提供了参考,也对其推广应用过程中的实际工程的结构计算有一定参考价值。     

玄武岩-聚丙烯混杂纤维混凝土抗冻性试验

为研究混杂纤维混凝土抗冻性能,采用慢冻法对纤维掺加量为0.3%、0.6%、0.9%和1.2%的玄武岩纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土以及混杂质量比分别为1:1、1:2、2:1的玄武岩-聚丙烯混杂纤维混凝土进行50次、100次、150次冻融循环试验.通过分析其强度和质量损失率,得到各种纤维混凝土50次、100次、150次冻融循环条件下的强度和质量损失的规律,并找到了各种冻融条件下对强度损失和质量损失改善最佳的纤维掺量.研究表明,加入纤维增强了基体混凝土抗冻性;混杂纤维系列纤维对混凝土抗冻性能的改善优于单掺纤维系列.     

纤维混凝土在冻融循环下的损伤研究

通过试验研究了C40普通混凝土(PC),体积率为0.8%的钢纤维混凝土(SFRC)以及掺量为1.2 kg/m3的聚丙烯纤维混凝土(PFRC)分别在0次、25次、50次、75次、100次冻融循环后的质量损失,抗拉、抗压强度,基振频率以及动弹性模量,结果表明纤维的加入能抑制冻融对混凝土的损伤作用,且聚丙烯纤维的抑制作用大于钢纤维。     

基于复合交变冻融环境下橡胶混凝土的性能分析

目的研究橡胶混凝土在盐冻环境作用下的抗冻耐久性并分析冻融后橡胶混凝土的抗弯强度变化,为完善橡胶混凝土抗冻耐久性.方法采取三种不同粒径、三种不同掺量的橡胶粉等体积取代细骨料砂制作橡胶混凝土试件,对其进行质量分数为5%Na_2SO_4溶液侵蚀下的冻融循环试验.结果试验结果表明,随着橡胶掺量的不断增加,橡胶混凝土的相对动弹性模量、抗冻性和抗弯强度都会不断下降.掺量10%、粒径0.18 mm的橡胶混凝土相对动弹性模量降低最少,100次冻融循环后降至96.1%,且高于基准混凝土的92.8%.掺量30%、粒径0.38 mm的橡胶混凝土相对动弹性模量降低最多,降至85%.在抗弯方面,100次冻融循环后基准混凝土的抗弯强度最高,为3.77 MPa,降幅5.51%.橡胶混凝土中,掺量10%、粒径0.25 min的混凝土强度最高,强度为3.55 MPa,降幅10.17%.结论掺入橡胶粉能改善混凝土的抗冻性,但是会降低混凝土的抗弯强度,橡胶混凝土的抗硫酸盐冻融性能和抗弯强度的最佳取代率为10%.     

酸雨-冻融侵蚀下透水混凝土性能损伤

为探究酸雨和冻融共同作用对透水混凝土性能的影响,采用酸雨-冻融侵蚀试验,分析不同橡胶掺量(0%、3%、6%和9%)下透水混凝土的质量、动弹性模量、超声波波速、抗压强度和透水系数等指标的变化规律,通过扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)和X射线衍射分析(X-ray diffraction, XRD)试验,从微观角度分析酸雨-冻融侵蚀机理。结果表明,透水混凝土的质量损失率、超声波波速损失率、透水系数和抗压强度损失率均呈不断上升趋势,相对动弹性模量呈不断降低趋势。掺入适量橡胶,会改善透水混凝土抗侵蚀性能。此外,利用灰色聚类分析得出透水混凝土的动弹性模量、超声波波速、抗压强度和透水系数等指标可以归为一类进行研究;结合SEM和XRD分析图谱分析得出酸雨-冻融循环试验的主要侵蚀产物为钙矾石晶体。     

端钩型钢纤维混凝土简支梁受弯承载力试验

为改善普通钢筋混凝土梁自重大、易开裂、承载力低等缺点，在混凝土中常加入钢纤维，端钩型钢纤维，作为常见的一种高性能钢纤维得到广泛关注，国内外学者针对端钩型钢纤维混凝土的基本力学性能开展了较多研究，而对端钩型钢纤维混凝土受弯构件的正截面受力性能有待深入研究。为研究端钩型钢纤维混凝土简支梁受弯性能，制作了四根端钩型钢纤维混凝土梁及一根普通混凝土梁，对其进行受弯性能试验，根据试验得到的破坏形态、承载力、荷载-挠度曲线、荷载-应变曲线，分析端钩型钢纤维体积掺量对试件受弯承载力及破坏形态的影响。研究结果表明：端钩型钢纤维混凝土简支梁与一般混凝土简支梁受弯过程类似，均经历了弹性、开裂、带裂缝工作、破坏四个阶段；端钩型钢纤维混凝土简支梁与一般混凝土简支梁受弯过程均基本符合“平截面假定”；端钩型钢纤维限制了裂缝的产生和发展，使得纤维混凝土梁变形能力增强；与一般混凝土梁相比，端钩型钢纤维混凝土梁抗裂性及极限承载力得到提高，且构件承载力与钢纤维体积掺量基本呈现正相关；基于试验数据，对现行规范中开裂弯矩及极限承载力计算公式进行优化，开裂弯矩方面考虑对截面抵抗矩塑性影响系数进行修正，极限承载力方面引入纤维混凝土正截面承载力影响系数ζ，经修正计算值可较好吻合试验值。     

复合微粉和聚丙烯纤维对再生混凝土抗冻性研究

通过正交设计试验研究了粉煤灰掺量、矿粉掺量、聚丙烯纤维掺量以及再生粗骨料掺量这4个水平因素对再生混凝土抗冻性的影响,对比分析其质量损失率和相对动弹性模量,得出满足良好抗冻性的最优配合比.同时对最优配合比与普通混凝土(基准组)及全再生粗骨料混凝土(对比组)进行应力-应变曲线分析,检验优选结果的合理性.     

粉煤灰-硅粉-聚丙烯纤维配制砂浆抗冻性能试验研究

利用宏观力学性能和SEM微观试验方法,对粉煤灰掺量分别为0％,10％,20％和30％,硅粉掺量5％和聚丙烯纤维掺量为1.2 kg/m3制备的砂浆试件进行冻融试验,研究冻融循环次数为0,20,40,60,80和100时,砂浆的抗压强度、质量损失率和相对动弹性模量变化规律.试验结果表明:随着冻融不断深入,砂浆的抗压强度、质...     

钢纤维和膨胀剂对混凝土抗碳化和抗盐冻性能的影响

采用快速碳化试验和单面冻融试验,研究了在高水胶比下相同强度等级的普通混凝土(C40)、钢纤维混凝土(CF40)和掺膨胀剂混凝土(CP40)的抗碳化和抗盐冻性能.结果表明:三者14d的碳化深度大小顺序为CF40CP40C40,即钢纤维混凝土和掺膨胀剂混凝土的抗碳化性能均低于普通混凝土.对于三者抗盐冻性能,用不同评判指标得到的评判顺序不同:若用单位测试表面面积剥落物总质量评判,抗盐冻性能优劣次序为C40CF40CP40;若用相对动弹性模量评判,其优劣次序为CF40C40CP40.在不同评价指标下,掺膨胀剂混凝土的抗盐冻性能均低于普通混凝土和钢纤维混凝土,而钢纤维混凝土的抗盐冻性能高于或低于普通混凝土.     

PVA-纳米SiO2混凝土经冻融循环后的动态抗压特性

为研究PVA纤维和纳米SiO₂对混凝土抗冻性的影响，对经历过冻融循环的PVA纤维混凝土、纳米SiO₂混凝土和PVA-纳米SiO₂混凝土施加动态压缩试验，测得抗压强度和峰值应变，以及质量损失率和相对动弹性模量，以此评价三种混凝土的抗冻性能，并以试验测得抗压强度劣化值构建了纤维混凝土冻融损伤的演化模型。研究结果表明：PVA纤维的掺入降低了混凝土冻融损伤的质量损失率，并使混凝土的延性有所提高，纳米SiO₂的掺入则明显提高了混凝土的抗压强度。掺加PVA纤维或掺加纳米SiO₂均可提高素混凝土的抗冻性，且PVA-纳米SiO₂混凝土的抗冻性优于PVA纤维混凝土，而PVA纤维混凝土的抗冻性优于纳米SiO₂混凝土。本文建立的纤维混凝土冻融损伤模型可较好地反映冻融损伤后混凝土抗压强度的劣化情况。     

多尺度聚丙烯纤维混凝土孔结构及抗冻性

选用2种尺寸聚丙烯细纤维与1种聚丙烯粗纤维,进行单掺及混掺,对9组不同纤维掺量试件进行快速冻融循环试验、抗压、劈裂试验及压汞试验,研究不同冻融次数下混凝土质量、动弹性模量变化以及冻融循环前后混凝土拉、压强度变化;研究多尺寸聚丙烯纤维对混凝土孔结构的改善情况;研究多尺寸聚丙烯纤维混凝土孔结构与抗冻性的关系,并对孔结构对混凝土抗冻性能的影响加以分析。试验结果表明:将聚丙烯纤维掺入素混凝土后,混凝土的微观孔结构和抗冻性能得到明显改善;在相同掺量条件下,聚丙烯粗纤维和多尺寸聚丙烯纤维对混凝土抗冻性有较大改善,且多尺寸聚丙烯纤维对混凝土的抗冻性改善效果最好:相比于素混凝土冻融后抗拉、压强度,单掺聚丙烯细纤维混凝土强度损失分别降低了9.95%～11.94%和4.29%～7.62%,单掺聚丙烯粗纤维混凝土强度损失分别降低了27.36%和16.67%,混掺多尺寸聚丙烯纤维混凝土强度损失分别降低了46.77%～53.23%和41.90%～50%。     

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.