钢纤维及预应力对BTRC板抗弯性能的影响

采用三点弯曲试验研究了玄武岩纤维编织网增强混凝土(BTRC)抗弯性能.试验考虑了编织网层数、编织网上预拉力水平和钢纤维掺量3个影响因素.试验结果表明:随着编织网层数的增加,BTRC板的抗弯强度和韧性增大.随编织网上预拉力水平的提高,BTRC板的开裂应力和开裂后抗弯刚度均增大,极限挠度减小,而抗弯强度变化不明显.钢纤维有助于提升BTRC板的开裂应力、抗弯强度和韧性;对编织网施加预拉力使钢纤维掺量对BTRC板的抗弯强度影响更显著.编织网层数和钢纤维的增加使BTRC板上的裂缝形态更均匀细密,但对编织网施加预拉力使板上裂缝数目减少且裂缝间距增大.     

碳纤维织物增强水泥基复合材料试验研究

采用轴向拉伸试验研究了碳纤维织物增强水泥基复合材料(TRC)的静力力学性能,试验工况考虑了配网率、短切钢纤维以及碳纤维织物上的预拉力3个因素.试验结果表明:没有掺加短切钢纤维的薄板,随着配网率的增加,碳纤维织物利用率降低,试验过程中纤维层与水泥基层逐渐分离,最终薄板发生剥离破坏;对碳纤维织物施加预拉力能使薄板的开裂应力提高,从而提高TRC构件的正常使用寿命;在薄板中掺入短切钢纤维有助于提高其界面性能,进而使薄板抗拉强度、极限应变均得以提高;与施加预拉力相比,掺入短切钢纤维对薄板力学性能的改善更加显著;对碳纤维织物施加预拉力的同时在薄板中掺入1%的短切钢纤维可显著提高碳纤维的利用率,薄板破坏时碳纤维被完全拉断.     

提高纤维编织网与砂浆粘结性能的实用方法

纤维编织网增强混凝土结构(简称TRC)的力学性能与纤维编织网和基体之间的粘结状况密切相关.采用环氧树脂浸渍纤维编织网并在其表面粘砂的方法来提高粘结强度,控制砂浆基体的开裂.通过四点弯曲试验和拉拔试验考察了不同粘砂粒径对TRC粘结性能的影响.试验结果表明,采用环氧树脂浸渍纤维编织网并在其表面粘砂的方法能够提高纤维编织网与基体之间的摩擦力,甚至产生咬合效应.因此可明显提高TRC的弯曲开裂荷载,增加裂缝数量,改善纤维编织网与砂浆之间的粘结性能.其中粘砂粒径为0.15～0.30 mm改善效果最为显著.     

改性纤维编织网增强混凝土加固钢筋混凝土柱抗震性能

为研究掺入聚乙烯醇(PVA)纤维的纤维编织网增强混凝土(TRC)对加固钢筋混凝土(RC)柱抗震性能的影响,共制作了7根钢筋混凝土柱.其中,1根为对比柱,4根方形柱,1根圆柱,1根矩形柱.除对比柱外,其余6根钢筋混凝土柱均采用TRC加固.通过对7根试件进行低周往复加载试验,分析了不同PVA纤维掺量和截面形式下各试件的抗震性能指标.结果表明:TRC能够有效约束RC柱核心混凝土,掺入一定体积掺量的PVA纤维后,TRC的限裂效果进一步增强,提高了加固柱的开裂荷载和峰值荷载;PVA纤维体积掺量在0.5%以内时,加固柱的延性得到改善,刚度退化速率减慢,耗能能力增强,但随着体积掺量继续增大,延性和耗能能力均有所降低,刚度退化速率增大;TRC加固圆柱的承载能力较低,但延性、刚度退化以及耗能能力均优于其他两种截面形式的TRC加固柱.PVA纤维体积掺量在0.5%以内较为合理,且TRC加固后圆柱的抗震性能更好.     

TRC板增强钢筋混凝土梁的抗弯性能

基于短切钢纤维增强TRC板具有较强的抗拉性能,可用于提高钢筋混凝土梁的抗弯性能,通过四点弯曲试验研究TRC板增强混凝土梁的工作机理。将TRC板中碳纤维网格层数作为研究参数设计2种增强工况,并建立对比工况,每种工况有2根相同的构件。对各工况构件的荷载-应变关系、荷载-挠度关系、承载力、梁的延性、裂缝开展及破坏模式进行分析。采用平截面假定提出相应的抗弯承载力计算公式。研究结果表明:TRC板能有效提高梁的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载,梁的极限承载力可最大提高33%;TRC板增强钢筋混凝土梁的延性有一定下降;采用抗弯承载力计算公式所得承载力计算值与试验值较吻合。     

钢-聚丙烯混杂纤维配筋混凝土抗裂性能试验

为了研究钢纤维和聚丙烯纤维对于配筋混凝土裂缝生发的影响,设计并开展了钢-聚丙烯混杂纤维配筋混凝土轴心拉伸试验.通过分析试件裂缝的形成过程、试件的初裂荷载以及平均裂缝宽度,得到不同应力水平下混杂纤维掺量对于基体混凝土抗裂性能的影响.试验结果表明:掺入混杂纤维可以明显改变有效配筋率在2%以下的混凝土的裂缝形态;混杂纤维能显著提高试件的初裂荷载并且减小试件的平均裂缝宽度;随着钢筋应力的增大,混杂纤维表现出了不同的阻裂效应;在同等纤维体积掺量下,配筋率越大则试件平均裂缝宽度越小.     

混杂纤维增强高韧性水泥基复合材料的拉伸性能

在聚乙烯纤维体积分数固定为1％的情况下,分别对掺入体积分数为0、0.3％、0.6％和0.9％的钢纤维的试件进行直接拉伸试验,研究钢纤维掺量对高韧性水泥基复合材料直接拉伸性能的影响.结果表明,钢纤维的掺入可以有效增大试件的初裂拉力和极限拉力,与不掺钢纤维的试件相比,钢纤维体积分数为0.3％、0.6％、0.9％的试件的初裂...     

预拉纤维复合板增强梁抗弯性能研究

采用四点弯曲试验研究了预拉纤维复合板板材加固钢筋混凝土梁的抗弯性能.设计了一个对比工况试验和两个加固工况试验,两个加固工况采用的预拉纤维复合板的纤维网格层数及其预拉力程度不同.试验过程中同步记录了荷载、挠度、跨中应变、纤维应变及裂缝的开展.结果表明:随着纤维网格层数的增加及纤维网格上预拉力的增大,梁的开裂荷载、屈服荷载和极限荷载均有明显提高,加固梁的极限承载力最大提高达41.5%,但延性有一定程度的下降.最后,基于截面极限平衡理论提出了一种复合板加固梁受弯承载力的计算方法.     

混杂纤维混凝土组合梁桥桥面板力学性能

针对目前钢筋混凝土桥面板在车辆荷载作用下易开裂加速了桥面板破坏的问题,提出了一种新型的提高桥面板安全性和耐久性的混杂纤维混凝土(HFRC)组合梁桥桥面板。首先,设计4个试件(2个HFRC试件,2个普通混凝土试件)分别进行单调和循环加载试验,从试件的破坏模式、裂缝发展、荷载-挠度、荷载-应变等方面分析桥面板的力学性能。然后引入HFRC本构关系,应用ABAQUS建立了HFRC桥面板基准有限元模型,研究了不同掺量(体积分数,下同)下钢纤维(0%、0.5%、1%和1.5%)和聚丙烯纤维(0%、0.05%、0.1%和0.15%)对桥面板静力性能的影响。最后根据试验和数值模拟结果,在钢筋混凝土板抗冲切承载力公式现有规范基础上,引入纤维特征值。研究结果表明：纤维的桥接作用不仅能提高桥面板的开裂荷载和极限承载力,在单调和循环加载下的承载力分别提升了9%和6%,能够起到有效的增强、增韧和阻裂作用。随着钢纤维掺量增加,桥面板的承载能力和抗裂性能得到改善,而聚丙烯纤维对桥面板的开裂荷载和极限承载力的改善效果不大,但可以改善桥面板的韧性,聚丙烯纤维和钢纤维两者混合时更能提高桥面板承载力、刚度和屈曲后的韧性。提...     

冲击荷载作用下钢纤维混凝土配筋梁性能试验

为探讨冲击荷载作用下掺有端钩型钢纤维的配筋混凝土梁的抗冲击性能,对6根简支的有不同钢纤维体积掺量和不同配箍率的试件进行了落锤冲击试验,冲击点为跨中.分析了不同钢纤维体积掺量和不同配箍率对钢筋混凝土梁的抗冲击能力的影响,并采用高速摄像机记录了各试件的开裂形态.详细分析了试件的开裂形态、跨中位移时程曲线、试件中纵筋和箍筋应变时程曲线的特征.结果表明:在相同冲击荷载作用下,配箍率较高的试件中钢筋发生屈服乃至失效的几率相对较小,随着配箍率的增加,试件承受冲击荷载时产生的最大裂缝宽度减小;在冲击荷载作用下,提高钢纤维体积掺量对构件混凝土基体强度的影响相对不大,但对于试件刚度的影响较为明显;同时,钢纤维含量的增加,会减少梁中箍筋的应变,使得钢筋混凝土梁中钢筋发挥更好的作用;钢纤维体积掺量的增加,可以明显减少试件在冲击荷载作用下裂纹的发生与开展,并改变梁本身的开裂形态,使得裂缝发生的区域相对集中,形成主要集中在试件跨中的竖直裂纹,而支座附近裂纹相对减少.     

碳纤维织物增强水泥砂浆板平面内抗剪性能

采用单点加载试验研究了碳纤维织物增强水泥砂浆(carbon textile reinforced mor-tar,CTRM)板的平面内抗剪性能,以碳纤维织物层数、钢纤维掺量两个因素对CTRM复合板力学性能进行研究.试验结果表明:随着织物层数的增加,试件的斜截面开裂荷载、极限荷载以及开裂前刚度和开裂后刚度都得到了明显的提高;提高钢纤维掺量可以有效提高试件的斜截面承载力,提高斜截面开裂荷载和极限荷载,并且可以有效改善碳纤维织物与水泥砂浆的界面性能,减轻织物与水泥砂浆的剥离破坏程度.最后,提出了CTRM板平面内抗剪承载力的计算方法.     

纤维编织网增强混凝土抗渗性能研究

研究纤维编织网增强混凝土(textile reinforced concrete， TRC)外部水分沿其内部纤维束的放置走向迁移，使混凝土基体受损抗渗性能下降.分别在宏、细观层面研究了混凝土基体水灰比、纤维编织网网格尺寸、纤维束Tex含量对纤维编织网增强混凝土抗渗性能的影响，并通过核磁共振试验引入分形维数评价混凝土的粗糙程度.结果表明:纤维编织网增强混凝土的抗渗性能会随混凝土水灰比的增大、网格尺寸的减小、纤维束Tex含量的增大而降低.基于量纲分析法与试验建立了一种TRC渗流预测模型，描述了TRC的抗渗性能.     

纤维类型及用量对沥青混合料抗裂性的影响分析

纤维类型及用量对提高沥青混合料抗裂性能有重要影响.采用间接拉伸试验方法,以破坏拉伸应变和应变能作为评价指标,通过添加聚丙烯腈纤维、玄武岩纤维和木质素纤维制成纤维沥青混合料,比较不同纤维类型和纤维掺量对沥青混合料抗裂性能的影响.结果表明:对于破坏拉伸应变和应变能指标,从大到小依次为聚丙烯腈纤维、玄武岩纤维、木质素纤维;纤维掺量在0%~0.2%范围内,纤维掺量提高对于变形能力有较大提升.     

玄武岩纤维增强轻骨料混凝土力学性能试验

为探究玄武岩纤维在增强轻骨料混凝土力学性能方面的影响,以不同玄武岩纤维体积率、陶砂代砂子率和陶粒代石子率为影响因素,应用正交试验法设计9组玄武岩纤维轻骨料混凝土(basalt fiber lightweight aggregate concrete,BF-LAC),进行抗压、劈裂抗拉及抗折强度试验.结果表明:当玄武岩体积率为0.3％、陶砂代砂子率为7％、陶粒代石子率为8％时,BF-LAC的力学性能表现最佳.玄武岩纤维掺入轻骨料混凝土中能显著提升其强度,抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的最大增幅分别为23.11％、20.64％和24.17％;玄武岩纤维是影响BF-LAC强度的显著性因素且对抗压强度的影响表现为特别显著;最后对纤维增强轻骨料混凝土的机理进行了分析并建立了BF-LAC强度与三因素之间的预测模型.     

玄武岩纤维对再生混凝土轴心受拉性能的影响

为研究玄武岩纤维对再生混凝土轴心受拉性能的影响,通过自行设计的混凝土轴拉试验装置,对不同玄武岩纤维体积掺量下(0、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％和0.5％)的玄武岩纤维再生混凝土(basalt fiber recycled aggregate concrete,BFRAC)进行了轴心受拉试验,并分别与玄武岩纤维增强混凝土(basalt fiber reinforced concrete,BFRC)进行比较.研究结果表明,随着纤维掺量的增加,BFRAC的初裂强度、轴拉强度、初裂应变、峰值应变和初始弹性模量均呈现先增加后减小的趋势,纤维掺量为0.3％时,各项轴拉性能达到最大值,对应的提升率分别为40.5％、35.4％、10.4％、22.4％和16.9％.玄武岩纤维对再生混凝土轴拉性能的提升效果要优于普通混凝土.     

玄武岩纤维改性高强自密实混凝土柱轴心受压试验

为研究玄武岩纤维的掺入对高强自密实混凝土柱轴心受力性能的影响,以玄武岩纤维体积掺量0. 1%、0. 2%和纤维长度15 mm、30 mm为参数,设计并制作了3根高强自密实混凝土(HSCC)对比柱和12根玄武岩纤维改性HSCC柱,进行轴心受压试验和ABAQUS有限元分析。结果表明:相较对照组,掺入玄武岩纤维后,HSCC柱的极限承载力有一定程度提高。纤维长度为15 mm、体积掺量为0. 1%的HSCC柱提高幅度最大,达到19. 6%;同等荷载作用下HSCC柱裂缝的出现、开展得到延缓,应变和变形减小;达到极限承载力时,对应的压应变和位移分别增大24. 3%、20. 6%,HSCC柱的延性得到显著提高;有限元模拟的结果与试验结果吻合较好,验证了模型的可靠度。     

荷载-硫酸盐共同作用下纤维混凝土柱受压性能

为研究在荷载-硫酸盐共同作用下聚丙烯纤维混凝土柱的偏心受压性能,对8个聚丙烯纤维混凝土柱和1个普通混凝土对照柱进行了偏心受压静力试验,获取了荷载-变形曲线、荷载-钢筋应变曲线以及截面应变,分析了应力比和腐蚀时间对试件破坏形态、延性以及峰值荷载等的影响.结果 表明:聚丙烯纤维的加入,可有效抑制硫酸盐的侵蚀作用;峰值荷载随应力比的增加呈先提高后降低趋势,随腐蚀时间增加亦呈先提高后降低趋势,150 d时承载力较120 d降低了15.83％;位移延性系数随应力比的增加而减小,随腐蚀时间增加呈先增加后降低趋势,150 d时位移延性系数较60 d降低了15.79％.同时考虑应力比及硫酸盐对混凝土的损伤,引入损伤因子,建立经历荷载和硫酸盐作用后的混凝土抗压强度计算公式;考虑聚丙烯纤维混凝土抗拉强度对受拉区的贡献,采用等效矩形应力图简化计算方法,引入受拉区等效系数,建立荷载与硫酸盐共同作用下聚丙烯纤维混凝土柱承载力计算公式;并考虑聚丙烯纤维和硫酸盐腐蚀的影响,建立了最大裂缝宽度计算公式.理论计算值与试验值吻合较好.