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.     

单轴受压下钢纤维再生骨料混凝土本构模型

通过150mm×150mm×300mm钢纤维再生骨料混凝土棱柱体的单轴受压试验,研究了水胶比、再生骨料取代率和钢纤维体积率等参数对钢纤维再生混凝土轴压应力-应变全曲线的影响,揭示了钢纤维再生混凝土的破坏机理和参数变化对钢纤维再生混凝土单轴受压力学性能影响的规律.结果表明,钢纤维改变了再生混凝土的破坏形态,随着钢纤维体积率增大,试件由劈裂破坏转变为剪切破坏,剪切面与荷载垂线的夹角增大,峰值应力和峰值应变均有一定程度的提高.相同钢纤维体积率下,钢纤维再生混凝土峰值应力受再生骨料取代率变化的影响较小;但是,随着再生骨料取代率的增加,钢纤维再生混凝土峰值应变增大,初始弹性模量减小.与普通混凝土类似,随水胶比的减小,钢纤维再生混凝土应力应变曲线下降段的斜率增大.基于对试验数据的综合分析,建立了考虑再生骨料取代率、钢纤维体积率影响的钢纤维再生混凝土轴压本构模型.     

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.     

钢筋与钢纤维再生混凝土锚固性能研究

目的研究钢筋与钢纤维再生混凝土的锚固性能,以现行《混凝土结构设计规范》(GB50010—2010)中月牙纹外形热轧钢筋的极限粘结强度计算公式为基础,提出极限粘结强度计算公式,为此类构件粘结锚固性能的研究提供理论与试验基础.方法对不同钢筋直径、再生粗骨料取代率及钢纤维体积掺量的16组64个粘结锚固试件进行拉拔试验,分析各参数变量对钢筋和再生混凝土粘结性能的影响.结果随着再生粗骨料取代率的增加,粘结强度变化较小;粘结强度随着钢纤维体积掺量的增加而增大;钢筋直径对粘结强度产生一定的影响,当钢筋直径为28 mm时,粘结强度提升较为明显.结论笔者所推出的钢筋与钢纤维再生混凝土的粘结强度计算公式,能够为再生混凝土的相关规范编写及其工程应用提供可靠的理论依据和设计参考.     

钢纤维再生粗骨料混凝土的力学性能试验研究

基于再生混凝土本身存在一些特性缺陷,试验设计从钢纤维体积率、再生粗骨料置换率以及混凝土的水灰比对钢纤维再生混凝土试块进行力学试验.结果表明:掺入钢纤维的再生混凝土强度值均有所增加;再生骨料置换率和水灰比与钢纤维混凝土的力学强度呈负相关;通过对再生骨料置换率影响下钢纤维再生混凝土劈裂抗拉强度与抗压强度之间的关系,做出拟合曲线,并得出数据模型.     

掺入不同尺寸钢纤维的高强混凝土深梁抗剪性能

高强混凝土与不同尺寸钢纤维的混合使用,可以极大的提升材料本身的性能,得到高强度、高韧性的深梁构件.本文对1个高强混凝土深梁和4个掺入不同尺寸钢纤维(混合钢纤维)的高强混凝土深梁进行了受剪试验,通过改变混合钢纤维体积掺量和分布钢筋配筋率,研究了构件的破坏模式、承载能力、变形能力和钢筋应变,分析了混合钢纤维对试件的增强机理...     

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.     

钢纤维再生砖骨料混凝土损伤本构模型研究

基于应变等效原理与钢纤维再生砖骨料混凝土(SFRBC)微元强度服从Weibull统计分布的规律,建立了SFRBC的统计损伤本构模型.为更好地反映SFRBC实际受压情况,考虑材料残余强度修正系数与损伤应变阈值对模型的影响.基于分布参数模型曲线,拟合出考虑纤维掺量的纤维因子与分布参数的表达式,得出了以纤维因子为变量的统计损伤本构曲线,并与试验结果进行对比.结果表明:修正后的理论曲线与试验曲线符合较好,能有效反映钢纤维掺量的增加、SFRBC的韧性增强及宏观平均强度提高等特点.通过分析SFRBC的累计损伤演化过程可知:纤维掺量的增加可有效延缓SFRBC在峰后的累计损伤发展以及损伤发展速率,模型曲线的下降度应变硬化明显,其韧性及延性随纤维掺量的增加而得到不同程度的增强.     

钢纤维混合骨料混凝土轴心抗拉性能试验研究

本文运用正交设计的试验方法,通过轴心抗拉试验,分析了水胶比、轻骨料掺量、钢纤维体积掺量等因素对钢纤维混合骨料混凝土轴心抗拉强度的影响,并论述了钢纤维对混凝土的增韧作用。     

大骨料混凝土动态双轴拉压强度试验研究

为了研究不同应变速率下混凝土双轴动态受力状态的力学性能,在大型静、动态三轴试验机上,对大骨料混凝土和湿筛混凝土试件进行了不同应变速率和应力比下的双轴动态拉压试验,系统研究了应变速率和应力比对混凝土双轴拉压强度的影响.试验结果表明:两种混凝土双轴拉压强度均低于单轴拉伸或单轴压缩强度,其变化规律不但与应力比有着密切的联系,还随应变速率的增大而增大.在主应力空间建立了考虑应变速率和应力比的混凝土双轴拉压破坏准则,为水工结构物的非线性分析提供了试验依据.     

废弃PP纤维再生混凝土基本力学性能试验

目的 针对纤维体积掺量、长径比、再生骨料取代率等因素,探究废弃PP纤维对再生混凝土力学性能的影响,提高废弃纤维利用率。方法 以废弃PP打包带制成不同长径比的纤维作为筋材,以不同体积掺量与不同再生骨料取代率的再生混凝土混合制成11组废弃PP纤维再生混凝土试块,对其进行抗压和抗拉试验。结果 立方体抗压、抗拉强度最佳时的废弃PP纤维体积掺量为1.5%,长径比为47.85;废弃PP纤维再生混凝土的立方体抗压、抗拉强度与再生骨料取代率有关,其强度与再生骨料取代率近似呈线性关系。结论 废弃PP纤维的掺入可以提高再生混凝土的立方体抗压强度和抗拉强度。     

基于紧密堆积理论的风积沙-再生复合微粉UHPC配合比设计及验证

利用再生复合微粉和风积沙，分别部分取代水泥和天然河砂制备超高性能混凝土.基于紧密堆积理论，采用修正的安德森模型对UHPC胶凝材料和细骨料的颗粒配比进行计算，得到紧密堆积状态下UHPC颗粒的计算配比.通过正交试验分析再生复合微粉、风积沙、钢纤维、水胶比和胶砂比5种因素分别对UHPC的流动度、抗压强度和抗折强度的影响，结合试验结果确定5种因素的最优组合：再生复合微粉掺量为10%～15%(质量分数),风积沙掺量为30%(质量分数),钢纤维掺量为2.5%(体积分数),水胶比为0.16,胶砂比为0.8～1.1.试验最优组合与计算配比结果吻合程度较好，验证了修正的安德森模型用于此环保型超高性能混凝土配合比设计的适用性和准确性.     

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.     

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.     

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.     

自保温再生混凝土的配合比优化设计

研究了不同再生细骨料取代率和玻化微珠体积掺量对再生保温混凝土性能的影响.对28 d龄期各组试块的立方体抗压强度、导热系数和密度进行了测试,对试验结果进行了分析,综合28 d立方体抗压强度和导热系数两个指标对自保温再生混凝土的配合比进行了优化.结果表明:随玻化微珠体积掺量增加,28 d立方体抗压强度、导热系数和密度均降低;再生细骨料取代率和玻化微珠体积掺量同28 d立方体抗压强度、导热系数和密度的关系可由多项式拟合;再生细骨料取代率为50%、玻化微珠体积掺量为110%时的配合比为优化配合比.     

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.     

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。