钢纤维对超高性能混凝土动态压缩特性的影响

采用杆径为75,mm的分离式霍普金斯杆试验机和YAW-3000电液伺服压力试验机分别对5组不同配合比超高性能混凝土(UHPC)进行了动力压缩试验和静力压缩试验,详细分析了不同类型钢纤维和不同钢纤维掺量对超高性能混凝土动态抗压强度的影响.通过计算得出不同配合比的动态增长因子,绘制出超高性能混凝土动态增长因子曲线.结果表明:超高性能混凝土动态强度、峰值应变均随应变率的增大而增加;不同钢纤维类型和掺量对超高性能混凝土的动态抗压性能影响显著,但对其动态增长因子影响较小;同时,也清晰地观察到大长径比钢纤维对超高性能混凝土动态强度增强效果更好.     

粉煤灰-矿渣基地聚物混凝土不同龄期动态力学性能

为探究冲击荷载条件下粉煤灰\|矿渣基地聚物混凝土的动态力学响应特征,考察不同养护龄期和应变率对粉煤灰-矿渣基地聚物混凝土动态力学特性的影响,利用Φ100 mm 分离式霍普金森压杆（SHPB）装置分别对3 d、7 d、28 d龄期的粉煤灰-矿渣基地聚物混凝土进行了不同应变速率下的冲击压缩试验。结果表明：在各个龄期下,粉煤灰-矿渣基地聚物混凝土均表现出显著的应变率敏感性,动态抗压强度和比能量吸收随应变率的增加而增大,其中动态抗压强度随应变率增加呈现指数函数增长趋势;随着龄期的增长,粉煤灰-矿渣基地聚物混凝土的动态抗压强度和比能量吸收均增大,应变率敏感性逐渐增强。在对比了多个应变率增长因子（DIF）计算公式之后,提出了拟合程度更高的地聚物混凝土DIF计算模型,在应变率基础上,重点考虑养护龄期对动态强度增强效应的影响,计算结果与试验值吻合效果良好,可为粉煤灰\|矿渣基地聚物混凝土的实际应用提供参考。     

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.     

纳米再生骨料混凝土的动态力学性能试验研究

对再生混凝土以及经过1%~2%的纳米SiO_2或纳米CaCO_3改性的再生混凝土进行了霍普金森压杆(SHPB)的冲击对比试验研究.试验研究不同纳米颗粒及其不同掺量对再生混凝土高应变率作用下动态强度,动态增长因子(DIF),峰值应变,冲击韧性等力学性能的影响.试验结果表明,动态冲击荷载下纳米改性再生混凝土普遍具有比未添加纳米颗粒的再生混凝土更高的冲击强度,然而当纳米颗粒含量从1%增加到2%时,纳米SiO_2及纳米CaCO_3改性的再生混凝土受冲击强度均有所降低.相同掺量时,纳米SiO_2对受冲击强度的提高效果比纳米CaCO_3更为明显,掺入1%纳米SiO_2的再生混凝土具有最高的受冲击强度.纳米CaCO_3则表现为更有效地提高了再生混凝土的冲击韧性和变形能力.纳米改性再生混凝土均呈现出比未添加纳米材料的再生混凝土低的应变率敏感性.     

钢纤维活性粉末混凝土SHPB试验研究

采用SHPB装置对钢纤维活性粉末混凝土(SFRPC)试件进行应变率为10.s-1～120.s-1范围内的冲击压缩试验.试验结果表明:随着钢纤维掺量(Vf)的增加,SFRPC材料在冲击荷载作用下的动态抗压强度升高,而韧性则提高尤为显著.同时发现SFRPC具有明显的应变率硬化效应,并得出了SFRPC的应变率敏感阈值.     

混合纤维增强水泥基复合材料的动力性能

采用变截面霍普金森杆(SHPB)对不同配比的钢/PVA纤维混合增强水泥基复合材料(HFRCC)进行了不同应变率的冲击压缩实验,并对其抗压强度、峰值应变和韧性等动力性能进行对比分析.结果表明:HFRCC材料表现出应变率敏感性;随着PVA纤维的增加,材料的变形性能更好,而钢纤维的加入则提高了其动态抗压强度;PVA纤维含量的增加能降低材料的动态强度增长因子;在低应变率下和峰值应力之前,纤维间的相对含量对HFRCC的韧性影响不大,在高应变率下,钢纤维能有效提高其韧性.     

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。     

硅灰强化再生混凝土抗压强度尺寸效应

为研究水泥外掺硅灰浆液强化再生骨料对再生混凝土立方体抗压强度尺寸效应 的影响,以水泥外掺硅灰浆液水胶比、再生骨料取代率和试件几何尺寸为试验参数,完成了 240个再生混凝土立方体试件的抗压试验. 结果表明：采用水胶比为1.0的水泥外掺硅灰浆液 强化处理再生骨料对再生混凝土立方体抗压强度的提升和尺寸效应的降低幅度均最大. 随着 再生骨料取代率的增加,立方体抗压强度尺寸效应呈增强趋势,100%再生骨料取代率下尺寸 效应度约为普通混凝土的1.4倍;采用水泥外掺硅灰浆液强化处理再生骨料可降低尺寸效应, 强化处理后再生混凝土立方体抗压强度尺寸效应度较未处理试件降低了约 19.2%. 建立了尺 寸效应律计算公式,可用于再生混凝土立方体抗压强度的分析计算.     

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.     

应变率效应对再生混凝土动态力学性能的影响

通过约束再生混凝土单轴受压动态力学试验,研究了应变率效应对约束再生混凝土力学参数的影响.分析不同应变率下再生混凝土动态破坏特征以及受压应力-应变关系全曲线,可以发现:在不同应变率、再生粗骨料取代率或体积配箍率下,再生混凝土单轴应力-应变关系曲线的上升段基本一致,而下降段差异较为明显;随着应变率的提高或再生粗骨料取代率的增加,下降段曲线随之变陡,而随着箍筋配箍率的提高,下降段曲线明显随之趋于平缓.通过试验数据回归分析,提出约束再生混凝土受压峰值应力和峰值应变动态放大系数函数模型;随着应变率的提高,约束再生混凝土受压峰值应力和峰值应变均随之增大;而约束再生混凝土受压峰值应变动态放大系数增加幅值低于受压峰值应力动态放大系数的增加幅值;进一步分析了应变率效应对约束再生混凝土初始弹性模量的影响规律,确定了初始弹性模量和应变率的函数关系,并给出了初始弹性模量动态放大系数函数模型.随着应变率的提高,约束再生混凝土初始弹性模量动态放大系数随之增大,但其增长幅度要比受压峰值应力和峰值应变动态放大系数的增长幅度小.     

有压水环境中掺引气剂混凝土动态力学性能研究

为研究孔隙水形态对混凝土动态力学性能的影响,对不同引气剂掺量的混凝土在大气干燥环境和水压力环境下进行了动态压缩力学试验,测定了混凝土的孔隙结构和含水量,分析了混凝土的含水量、水压力和应变速率对混凝土强度的影响,结合孔隙结构进一步分析了孔隙水对混凝土强度影响的力学机理.研究发现：混凝土的应变率效应受到含气量和水压力的影响.含气量高的混凝土强度动态增强因子在水压力下呈线性增长;含气量较低的混凝土在低水压力(1 MPa)下也呈线性增长,但在高水压力(3和5 MPa)下呈非线性增加.通过对孔隙水力学效应的分析表明,在应变速率不高于10^-3/s时,混凝土孔隙结构改变对孔隙水力学效应的影响没有显著差异,孔隙水主要表现为黏滞效应;但在应变速率为10^-2/s,混凝土的孔隙率较低时,孔隙水具有超孔隙水压力的特性,能显著地提高混凝土的宏观强度.     

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。     

基于分形理论研究RTSF混凝土冲击压缩性能

为了研究回收轮胎钢纤维(RTSF)混凝土的冲击压缩性能,利用分离式霍普金森压杆对普通混凝土(F0)、工业钢纤维(ISF)混凝土和RTSF混凝土进行冲击压缩试验,统计冲击破坏后的碎块数量并计算分形维数.结果表明:RTSF混凝土冲击破坏形态分为三种类型,即周边张应变破坏、留芯破坏和整体破坏;应变率在55~125s^-1左右时,不同掺量RTSF混凝土的分形维数范围为1.33~2.25;分形维数随RTSF掺量增加出现先减小后增大的趋势,RTSF 0.75混凝土分形维数最小;不同掺量的RTSF混凝土的分形维数随应变率增加而增大;不同应变率下RTSF混凝土的动态抗压强度及断裂能均随分形维数的增加而增大;ISF 1.00的分形维数、动态抗压强度和断裂能均介于RTSF0.75和RTSF1.00之间,RTSF 0.75比ISF 1.00(纤维长度为35mm,长径比为65)能更有效提高混凝土的冲击压缩性能.     

玄武岩纤维支护砂浆动态力学性能

为研究玄武岩纤维(basalt fiber, BF)砂浆在复杂地下环境中应用于支护的可行性,做了4种不同掺量(0、0.2%、0.4%、0.6%)的BF砂浆,采用Φ74 mm的变截面霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB)装置测试动态抗压强度,万能试验机测试静态单轴抗压强度。对比分析动态抗压强度、极限韧性、峰值应变、动态增长因子,研究BF砂浆的动态力学性能。结果表明,水泥砂浆掺加BF具有较好的抗冲击性能,随着BF掺量的增加,砂浆的峰值应力,极限韧性,峰值应变,动态增长因子均有所提升。BF掺量在0.6%时,相同应变率下的峰值应力最大,80 s^-1应变率下的峰值应变提升19.26%,在65 s^-1之后极限韧性提升最大,动态增长因子增加最快。BF掺量越多,砂浆冲击后形成的碎块粒度越大,扫描电镜分析与破坏形态均能说明BF可以在砂浆内部形成良好的约束作用。     

掺加硅粉及纤维改性再生混凝土性能试验研究

再生混凝土因其能够妥善处理环境与资源的压力,而被广大学者所研究.以硅粉与纤维的不同掺量为变量,设计并制作了再生骨料取代率为30%的再生试块,并对其立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、弹性模量、峰值应变等力学与变形指标进行了研究,探寻硅粉与纤维对其性能的影响规律,为其在工程实践中的应用提供参考依据.结论表明:硅粉增加了再生混凝土的立方体抗压强度,但降低了棱柱体抗压强度,对其他参数的影响呈现出不规则的波动;纤维能够显著的提高再生混凝土的变形性能,使其他各强度值出现不同程度的降低.试验也表明,经过合理设计的硅粉与纤维掺量,能够弥补再生混凝土的缺陷,使其各方面的综合性能达到最优.     

撒布式混杂钢纤维再生混凝土梁抗裂性能

为了降低工程造价与施工难度,改变整体式钢纤维再生混凝土中钢纤维的掺入方式,同时选用最优钢纤维混杂比例,采用撒布式混杂钢纤维结构形式,分析了钢纤维掺量和纵筋配筋率对再生混凝土梁抗裂性能的作用规律。结果表明：撒布式混杂钢纤维再生混凝土梁的加载经历与基准组再生混凝土梁基本类似,都出现了弹性、开裂、屈服、破坏4个特征。随着混杂钢纤维掺量的增加,开裂荷载提高了33.3%～66.7%,裂缝数量增加了2～3条,裂缝宽度、平均裂缝间距与纵筋应变均有不同程度的减小,梁的抗裂能力逐渐增强。随着配筋率的增长,开裂荷载略有增大,极限荷载提高显著,梁破坏时的裂缝逐渐变宽,裂缝数量与纵筋应变减少,平均裂缝间距先小幅减少后增加。     

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。     

钢纤维混凝土力学性能试验研究

为有效利用钢纤维混凝土,对钢纤维混凝土的抗压强度、抗弯强度、弹性模量和断裂能等进行了试验研究.结果表明:钢纤维混凝土立方体的抗压强度、抗弯强度随着钢纤维掺量的增加而增大;在钢纤维掺量不变的情况下,钢纤维混凝土的抗压弹性模量会随着龄期的增加而提高;钢纤维对混凝土的阻裂作用很明显,而对混凝土起裂的限制作用不明显;在混凝土初凝之前,无论是普通混凝土还是钢纤维混凝土,内部温度的变化规律与外界温度的变化规律不同,并且此阶段混凝土内部应变的变幅很大,普通混凝土应变的变幅要比钢纤维混凝土应变的变幅大得多;在混凝土初凝之后,无论是普通混凝土还是钢纤维混凝土,内部温度的变化规律与外界温度的变化规律相同,并且此阶段混凝土内部应变的变幅很小.     

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.     

三维编织钢纤维增强渍浆混凝土准静态力学性能

为了优化钢纤维混凝土的各项力学性能,设计优选了大流动性细粒混凝土与长度为70mm、长细比达93.3的长钢纤维,采用三维钢纤维编织技术与渍浆纤维混凝土施工工艺,成功制备出钢纤维体积率Vf为5%和10%的三维编织钢纤维增强渍浆混凝土试件(3D-BSFC).采用微机控制电液伺服万能试验机对基体强度为C50的试件进行了准静态3种低应变率(10-6/s,10-4/s及10-2/s)下的单轴压缩试验,测出了应力-应变全曲线、强度、压缩韧性以及弹性模量,研究了其受压力学特性及钢纤维掺量和应变率对基本力学性能的影响规律.结果表明,高掺量三维正交钢纤维对基体混凝土的强度提高最高达3倍以上,同时改善其变形能力,使韧性增强最高达3.87倍;在较低应变率状态下,强度和弹性模量随着应变率的增大而增大,但增长幅度不大.