配套使用电感试验和抗折试验对钢纤维混凝土力学特性及纤维分布的研究

纤维在混凝土中的含量和方向对钢纤维混凝土(SFRC)的力学性能有很大的影响,因此研究钢纤维在基体中的分布至关重要。本文对不同纤维含量(30,45和60 kg/m3)的传统钢纤维混凝土(CSFRC)和自密实钢纤维混凝土(SFRSCC)进行抗压、抗折和电感试验,分析钢纤维掺量对混凝土抗压强度、剩余抗折强度及纤维分布的影响规律。结果表明,钢纤维对混凝土抗压强度没有明显提高作用;荷载强度达到峰值之前,混凝土剩余抗折强度与钢纤维掺量成正比,且自密实钢纤维混凝土(SFRSCC)裂后性能更好;纤维含量对其分布没有明显影响。此外,本文通过电感试验验证了纤维含量和电感值的关系,结果表明,钢纤维对混凝土抗压强度没有明显提高作用;荷载强度达到峰值之前,混凝土剩余抗折强度与钢纤维掺量成正比,且SFRSCC裂后性能更好;而纤维掺量对其分布没有明显影响。     

路用钢纤维纳米混凝土粘结性能研究

针对影响路用钢纤维纳米混凝土材料粘结强度的影响因素进行粘结实验分析,以五折线关系为基础,建立了基于钢纤维混凝土特征点的粘结强度计算模型,得到了不同钢纤维体积率的滑移-本构方程。研究结果表明:随着钢纤维掺入量与基体混凝土强度的不断提高,钢纤维纳米混凝土其所产生的粘结强度也会逐渐提高;钢纤维纳米混凝土应力-滑移曲线分为微滑移-滑移-劈裂-下降-残余五个主要阶段,得到初始滑移粘结强度钢纤维影响系数为4.49;相关系数为0.887 8;极限粘结强度下Losberg粘结试验和中心粘结试验的相关系数分别为α=15.709,α=16.528;β=0.145,β=0.168;同时,以五折线关系为基础,利用回归数学分析法,建立不同钢纤维体积率下的滑移-本构方程组,从而更好的解析路用钢纤维纳米混凝土的粘结性能。     

弯曲荷载作用下钢纤维聚合物混凝土疲劳寿命

通过三点弯曲疲劳试验测试得到了应力水平为0.4,0.5,0.6时90 d龄期普通混凝土和钢纤维聚合物混凝土弯曲疲劳寿命,通过压汞试验试得到了同龄期混凝土的微观孔结构特征参数及孔径分布,分析了钢纤维和聚合物乳液对混凝土疲劳性能的影响规律及作用机理。分析结果表明,循环荷载作用下普通混凝土和钢纤维聚合物混凝土的疲劳寿命符合两参数威布尔分布,相同应力水平下钢纤维聚合物混凝土的疲劳寿命远高于普通混凝土,并建立了失效概率为0.5时混凝土的双对数疲劳方程。弯曲疲劳荷载作用下钢纤维对混凝土疲劳性能改善的机理在于纤维拔出过程中能量耗散,纤维细化了混凝土特征孔隙尺寸,使有害孔隙减少、无害孔隙增加;聚合物乳液对混凝土疲劳性能改善的机理在于增强了钢纤维-水泥石界面黏结性能。     

钢纤维增强混凝土性能及微观结构研究

针对不同体积分数钢纤维掺量，研究其对混凝土试件抗压性能的影响，并结合真空电镜扫描图像，分析钢纤维与水泥基体相互黏结作用机理。结果表明:钢纤维增强混凝土相对普通混凝土具备更为良好的抗压性能，随着钢纤维掺量的增加，对混凝土试样本身产生了促进作用，提高了混凝土的抗压强度。     

钢纤维-水泥石界面特征对层布式钢纤维混凝土断裂性能的影响

界面特征对断裂性能的影响存在一定的随机性,研究分析了层布式混凝土的断裂性能、界面粘结强度对层布式钢纤维混凝土断裂韧度的影响以及钢纤维拉拔韧度对层布式钢纤维混凝土断裂性能的影响,研究发现,钢纤维-水泥石界面特征对层布式钢纤维混凝土的断裂性能影响显著。     

FRP筋钢纤维高强混凝土梁抗弯性能及在T型梁桥施工中的应用研究

通过在混凝土梁中加入不同含量的FRP筋钢纤维,研究其对混凝土梁的抗弯性能的影响。通过与试验对比分析,探索了FRP筋钢纤维高强混凝土梁的抗弯性能,并分析了其在T型桥施工的应用。试验结果表明:FRP筋钢纤维混凝土在受压的过程中会出现几种破坏形式,不仅有混凝土梁的受弯承载力不足,同时混凝土在受压的过程中也会出现混凝土压碎的情况;混凝土中加入FRP筋能够有效的限制混凝土的裂缝的发展,对于其抗弯承载力有很大程度的提升。FRP筋钢纤维混凝土相比普通混凝土的开裂荷载、极限荷载都有所增加,FRP筋钢纤维体积含量分别为0.2%、0.4%、0.6%、0.8%的混凝土的开裂荷载分别提高了19.1%、28.1%、57.4%、35.2%。     

层布式钢纤维混凝土足尺板板中弯沉试验研究

本试验研究是交通部联合攻关科技项目《重载作用下现有混凝土路面结构增强与排水措施的应用研究》的研究内容之一。通过室内足尺板试验,测试了上下层布式钢纤维混凝土和普通素混凝土在各级级荷载作用下,其板角、板中、板边的弯沉值,分析了上下层布式钢纤维对增强混凝土抵抗板角、板边负弯矩及荷载冲击、提高抗弯拉强度的机理,验证了钢纤维对提高水泥混凝土韧性和抗裂缝能力的效果。     

混凝土与层布式钢纤维混凝土足尺板应变的试验研究

本试验研究是交通部联合攻关科技项目《重载作用下现有混凝土路面结构增强与排水措施的应用研究》的研究内容之一。通过室内足尺板试验,测试了上下层布式钢纤维混凝土和普通素混凝土在各级荷载作用下,其板角、板中和板边的应变值,分析了上下层布式钢纤维对增强混凝土抗弯拉强度的机理,验证了钢纤维对提高水泥混凝土韧性和抗裂缝能力的效果。     

钢纤维再生混凝土碳化深度影响因素研究

将钢纤维加入再生混凝土中能够有效解决再生混凝土耐久性差、强度低等问题。通过正交试验设计试件的配合比,对不同配合比试件的抗压等性能进行研究。分析影响钢纤维再生混凝土性能的主要因素,并通过10组不同配合比试件的碳化试验分析了影响钢纤维再生混凝土碳化深度的因素。研究表明:试件抗拉强度的主要影响因素为钢纤维体积率;工作性能的主要影响因素为再生骨料取代率、钢纤维体积率;抗压强度的主要影响因素为水胶比、再生骨料取代率;钢纤维体积率小于1.8%时,抗碳化性能随着钢纤维体积率的增加而增强;钢纤维体积率高于1.8%时,随着钢纤维体积率的增加,抗碳化性能略有降低。     

FRP筋混凝土界面疲劳性能的有限元分析

为研究纤维增强复合材料FRP(Fiber Reinforced Polymer)筋混凝土界面在疲劳荷载作用下的粘结性能,利用有限元软件ANSYS建立FRP粘结式锚具组装件模型,通过对模型施加疲劳荷载,得到各参数对组装件疲劳寿命的影响。研究结果表明,有限元分析结果与试验结果吻合较好,说明该有限元模型具有良好的可靠性。得到了锚固长度、应力水平以及应力幅值等对CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)筋在活性粉末混凝土RPC(Reactive Powder Concrete)中的粘结疲劳寿命的影响规律。     

废轮胎钢纤维混凝土力学性能试验研究

为探析废轮胎钢纤维混凝土在道路工程中的应用前景,对比测试了废轮胎钢纤维和普通钢纤维体积率、基体混凝土强度等级对立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和弯拉强度等力学性能的影响。结果表明:废轮胎钢纤维对混凝土强度具有明显增强作用,同废轮胎胶粉一样,可作为绿色建材再利用;废轮胎钢纤维混凝土的强度低于普通钢纤维,若要达到相同强度,废轮胎钢纤维掺量需较普通钢纤维高40%左右。此外,混凝土强度等级对钢纤维混凝土弯拉强度增长率的影响较弱,对抗压强度、劈裂强度增长率的影响可忽略不计。     

基于ABAQUS对钢纤维混凝土界面强度分析

钢纤维对混凝土的增强效果与钢纤维-混凝土基体界面过渡区的黏结性能密切相关,因此界面过渡区的力学性能研究在钢纤维混凝土结构设计中一直是重要的研究课题。为了研究钢纤维与混凝土之间界面过渡区的力学性能,应用混凝土损伤塑性模型(CDP模型)和内聚力单元,建立了含有界面的钢纤维混凝土二维模型,得到了黏结应力滑移曲线与计算的黏结应力滑移4段式模型曲线吻合较好,说明了模型的合理性。应用此模型对钢纤维混凝土界面进行了抗剪强度和抗拉强度研究,分析了混凝土基体和界面损伤、破坏过程。结果表明:界面强度对钢纤维混凝土的力学性能影响显著,钢纤维混凝土界面的抗剪强度在1.35f_(tk)左右、抗拉强度在1.07f_(tk)左右,钢纤维和混凝土的黏结效果最好,承载能力最强;随着界面强度的增加,由界面失效逐渐转变为混凝土基体失效;当界面抗剪强度在0.84f_(tk)～1.40f_(tk)之间,钢纤维混凝土主要是界面发生失效,但混凝土基体也有微弱的刚度退化;当界面抗拉强度在0.79f_(tk)～1.07f_(tk)之间,钢纤维混凝土的界面有刚度退化,但主要是混凝土基体发生失效。通过数值分析得到的结果,可为实际工程中钢纤维混凝土的界面黏结优化设计提供参考。     

钢纤维混凝土(SFRC)的增强增韧机理及冲击特性研究

普通混凝土材料脆性大、易开裂、抗冲击性差,不适合承受高速冲击或爆炸的工程,而钢纤维混凝土(SFRC)具有优良的阻裂、增韧和抗冲击性能,将其用于抗爆结构是行之有效的。文章在分析冲击载荷下SFRC强度、韧性等动态力学性能的基础上,探讨了钢纤维的增强增韧和耗能机理,系统论述了钢纤维体积率、长径比、制作工艺、外惨料、基体混凝土、应变率效应等因素对SFRC抗冲击性能的影响,提出了提高SFRC抗冲击性能的途径,为抗爆工程中应用SFRC提供了依据。     

丁苯橡胶改性剂对SC-2快速修复材料的性能影响研究

为了研究丁苯橡胶改性剂对SC-2快速修复材料性能的影响,通过对丁苯橡胶改性SC-2快速修复材料基本性能、与旧混凝土基体界面粘结强度、混凝土强度发展、混凝土抗冲击性能进行研究分析,结果表明:丁苯橡胶改性剂对SC-2快速修复材料的凝结时间和安定性无显著不良影响,且可大幅降低的SC-2材料的标准用水量;丁苯橡胶改性剂可显著提高SC-2材料与普硅水泥胶砂基体的界面粘结性能;丁苯橡胶改性SC-2材料混凝土前期强度上升迅速,后期强度发展稳定,并无不良倒缩情况,且干燥养生环境有助于前期强度发展,潮湿环境有助于后期强度发展;SC-2混凝土中掺入15%丁苯橡胶改性剂可显著增强混凝土的抗冲击性能,可达普硅混凝土的100倍以上。     

材料特征对新浇筑混凝土与基体混凝土界面黏结性能的影响

新浇筑混凝土原材料组成及性能特征对新浇筑-基体混凝土界面黏结性能有重要影响，为此，采用自行设计加工的45°Z型斜剪、轴向拉拔夹具，开展新浇筑混凝土-基体混凝土界面剪切试验和钻芯拉拔试验测试，研究了新浇筑混凝土粗集料石粉含量、粗集料最大粒径、单掺钢纤维和聚合物乳液、复掺钢纤维和聚合物对3 d、28 d新浇筑混凝土-基体混凝土界面抗剪强度及90 d界面黏结强度的影响。研究成果表明：粗集料中石粉含量在不超过5%的情况下，有助于改善新浇筑混凝土-基体混凝土界面黏结性能；适当减小新浇筑混凝土中粗集料最大粒径能有效提高新浇筑混凝土-基体混凝土28 d、90 d界面黏结性能；粗集料最大粒径对新浇筑混凝土-基体混凝土界面黏结强度影响依次为：钢纤维混凝土>普通混凝土>钢纤维聚合物混凝土>聚合乳液改性混凝土；在新浇筑混凝土中掺入钢纤维和聚合物乳液有助于改善新浇筑混凝土-基体混凝土界面黏结性能，且钢纤维和聚合物乳液复掺效果优于单掺，新浇筑混凝土-基体混凝土界面黏结性能优劣顺序依次为：钢纤维聚合物混凝土>聚合乳液改性混凝土>钢纤维混凝土>普通混凝土。     

钢纤维混凝土桥面铺装破坏分析及其对策

钢纤维混凝土是一种性能优良且应用广泛的新型复合材料 ,钢纤维混凝土桥面铺装出现早期破坏的主要原因 ,是由于新旧混凝土间的粘结强度与抗剪强度不足造成的。要解决这一问题 ,必须改良钢纤维混凝土在新旧混凝土间的性能 ,使之具有足够的粘结强度和足够的抗剪强度。     

跨海大桥钢管复合桩基础研究综述

钢管复合桩基础具有超高性能、施工快捷、经济环保等显著优势,已成功应用于台州湾跨海大桥、苏通大桥、港珠澳大桥等超级工程。针对钢管复合桩基础承载性能及钢管与核心混凝土粘结-滑移性能等方面进行归纳总结,可为该领域研究的深入提供参考。基于已有研究成果,提出了钢管复合桩在长期荷载、地震荷载以及海浪冲击荷载作用下的工作性能研究有待深入;钢管桩混凝土粘结-滑移性能在不同混凝土强度、养护、长细比、抗剪键等因素影响的试验结果离散性较大,尚未形成统一认识。     

缓粘结部分预应力混凝土T梁裂缝宽度的试验研究

为了研究缓粘结预应力混凝土构件的受力性能和使用性能,采用2种不同的方式制作了缓粘结预应力筋,即采用增强纤维塑料布缠绕的方式和PVC塑料管灌浆的方式,并对3根缓粘结部分预应力混凝土T梁进行了试验研究和理论分析,得到了试验梁在荷载作用下的裂缝发展和分布规律,以及荷载与最大裂缝宽度之间的关系.在试验研究的基础上,结合裂缝宽度...     

钢纤维磷酸镁水泥混凝土梁受弯性能研究

磷酸镁水泥混凝土可应用于桥梁抢建工程中的受弯构件，为研究钢纤维磷酸镁水泥混凝土梁的受弯性能，对5片不同钢纤维掺量(0%、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%)的磷酸镁水泥混凝土梁进行了四点弯曲加载试验，分析了钢纤维掺量对磷酸镁水泥混凝土梁破坏形态、裂缝分布、受弯承载力以及延性等受弯性能的影响。试验结果表明：试验梁的破坏模式均为典型的弯曲破坏；在同等荷载作用下，掺有钢纤维的试验梁裂缝数量更多，但裂缝宽度更小且分布更加密集，改善了梁体开裂状况；随着钢纤维掺量的增加，试验梁的开裂荷载、屈服荷载和峰值荷载以及延性系数均得到提高，其中延性系数的提高尤为显著。基于ABAQUS有限元分析，与试验结果进行对比，并以钢纤维掺量和纵筋配筋率为参数进行了有限元参数化分析，结果表明：纵筋配筋率增加可以显著提高磷酸镁水泥混凝土梁受弯承载力，但会降低梁的延性，而提高钢纤维掺量则能显著改善梁的延性。最后，通过探究钢纤维在混凝土中的作用机理，提出了钢纤维在载荷方向上贡献的抗拉强度，建立了钢纤维磷酸镁水泥混凝土梁的受弯承载力计算公式，且计算结果与试验结果吻合良好。     

重复荷载作用下无粘结部分预应力高强混凝土梁变形及延性试验研究

通过15根单调荷载和11根低周复荷载作用下的无粘结预应力高强混凝土梁的试验，研究了影响无粘结梁变形及延性的主要因素；预应力艋配筋率，非预应力筋配筋率，跨高比、荷载作用方.工资地预应力筋和非预应力筋对无粘结梁跨中最大挠度的影响，用无粘结配筋指标和综合配筋指标之比η和换算配筋率αpρ这两个参数来反映，并且采用与国内有关规范相一致的直接双直线法，在单调荷载作用下无粘结部分预应力高强混凝土梁变形计算基础上，建立了任意荷载作用下的无粘结部分预应力高强度混凝土梁变形计算公式。试验结果表明，随着受拉区非预应力筋配筋率和预应力筋配筋率的增大，梁的延性逐渐减小；随着受压区非预应力筋配筋率的增大，梁的延性逐渐增大；荷载作用方式对梁的延性有一定影响；跨高比对延性的影响有待进一步研究。依据试验结果建立了位移延性比与综合配筋指标的关系式，计算结果与试验结果吻合较好。