混杂纤维高性能混凝土配合比优化设计

研究低掺量情况下混杂(钢-聚丙烯)纤维混凝土各组分对混凝土性能的影响及程度,采用正交试验设计方案,找出混杂纤维低掺量情况下,混凝土在满足强度、工作性(施工性能)、耐久性各方面优良性能时的较优配比,对混杂纤维高性能混凝土进行优化设计。     

高性能纤维素纤维及其混杂纤维混凝土的弯曲疲劳特性

系统研究了高性能纤维素纤维、钢纤维、纤维素纤维及钢纤维混杂纤维混凝土的弯曲疲劳特性,探讨了龄期对纤维素纤维增强粉煤灰混凝土疲劳性能的影响。试验表明:纤维素纤维混凝土疲劳强度比素混凝土提高6.8%;纤维素纤维与钢纤维联合使用后,构件的弯曲疲劳性有了较为显著的改善,钢纤维掺量64 kg/m3与纤维素纤维掺量1.3 kg/m3混掺时,混杂纤维混凝土比单掺钢纤维64 kg/m3的混凝土疲劳强度提高15.4%。即混杂纤维将会充分发挥各种纤维的优势,对改善疲劳性能的作用比单掺钢纤维和纤维素纤维都显著。纤维素纤维增强粉煤灰混凝土70 d时疲劳强度比34 d提高11%。     

碳-聚丙烯混杂纤维混凝土力学性能试验研究

纤维混凝土以其增强、阻裂、增韧的独特优势,在混凝土结构的修复、增强和更新等领域应用越来越广泛。对碳-聚丙烯混杂纤维的"混杂效应"进行了研究,结果表明,混杂纤维的掺入增加了混凝土的抗压强度和劈拉强度。这种"正混杂效应"来源于两种纤维在不同的结构层次和性能层次上充分发挥了自身的尺度效应和性能效应,对于纤维混凝土的应用是一个较好的方向。     

基于模糊正交试验的纤维混凝土纤维参数优选

该文以钢纤维体积率、长径比、外形和聚丙烯纤维体积率为因子,安排正交试验研究了混杂纤维各因素对高性能混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度的影响,并利用模糊数学理论对正交试验结果进行了分析,得到了混杂纤维混凝土的较优配比。结果表明:纤维各物理参数对纤维高性能混凝土综合性能的影响程度从大到小依次为:钢纤维外形、聚丙烯体积率、钢纤维体积率、钢纤维长径比;基准混凝土中加入长径比为70、体积率为1.5%的端钩形钢纤维和体积率为0.055%的聚丙烯纤维混杂时,对高性能混凝土增强和增韧效果最优。     

UHPC中钢纤维的应用研究进展

钢纤维是超高性能混凝土（UHPC）的主要增强纤维，其在提升UHPC力学性能方面较其他纤维更好。为进一步促进钢纤维对UHPC性能的优化，加速UHPC在工程领域的推广和应用，从钢纤维的取向与分布、形状特征、掺量、改性及与其他纤维的混杂等方面出发，对UHPC中钢纤维研究的一些重要成果进行介绍和评述。结果表明：①关于钢纤维顺向及乱向分布下的力学模型、纤维取向的无损检测技术及其流变控制技术有待进一步研究；②关于钢纤维形状-加载速率对基体力学性能的耦合作用、UHPC中不同掺量骨料及其粒径与钢纤维长径比之间的匹配关系及一定纤维掺量和性能前提下，纤维长径比对该性能提升的临界点等方面还有待进一步研究；③关于纤维改性过程中的成本、改性程度控制阈值及其可能带来的副作用还有待于进一步探索；④发展有效、合理的数值方法来预测钢纤维UHPC的断裂行为等仍处于探索阶段，具有较高的研究价值；⑤钢纤维的研究主要注重于单一因素对不同性能的影响，建议按UHPC工程实际情况、性能需求、现场环境及成本划分权重，开展基于权重的纤维特性及掺量的研究；⑥关于钢-合成纤维混杂后其协同作用的定量描述、高强基体与柔性纤维的匹配问题以及基于多种不同尺度和不同性能耦合的混杂纤维组合的研究具有良好的研究价值。     

PVA／钢混杂纤维对水泥混凝土弯曲韧性的影响

通过设置3个不同的水胶比：0.30、0.35、0.40和3种纤维体积掺量：0、1.0％、1.5％,研究PVA/钢混杂纤维对混凝土韧性的影响。试验结果表明：结果表明：水胶比越大,混凝土脆性越大;纤维掺量是影响纤维增强水泥混凝土韧性的主要因素,纤维掺量越大,纤维混凝土变形硬化现象越明显,并且韧性指数值也越大,从荷载-挠度曲线中可以看出 PVA/钢纤维混凝土的变形硬化现象较 PVA纤维混凝土的显著。     

纤维品种和掺量对桥面板高性能混凝土耐久性能及微观结构的影响

为了系统研究纤维高性能混凝土的力学性能、抗冻性能、疲劳特性,将不同掺量的聚丙烯纤维、钢纤维、聚乙烯醇纤维掺入到掺加粉煤灰的C50高性能混凝土中,基于坍落度试验、抗压强度试验、抗除冰盐冻循环试验、冻融循环试验、弯曲疲劳试验,分析了纤维品种和掺量对高性能混凝土的力学性能、抗冻性和疲劳耐久性的影响,利用扫描电子显微镜从微观结构角度分析了力学性能试验的结论。结果表明,聚丙烯纤维、钢纤维和聚乙烯醇纤维掺量越高,高性能混凝土的工作性越差;掺加纤维能够改善高性能混凝土的抗压强度和弯拉强度,显著提高高性能混凝土的抗盐冻侵蚀性能、抗冻性能和抗疲劳耐久性能。聚丙烯纤维、钢纤维、聚乙烯醇纤维对高性能混凝土力学强度、抗冻性能和疲劳性能的影响存在界面增强效应、加筋阻裂效应的双重作用,从而有效延缓微裂纹的扩展和阻滞宏观裂缝的发生。适宜的聚丙烯纤维、钢纤维、聚乙烯醇纤维掺量应控制在0. 6～0. 9、1. 2～1. 5、0. 9～1. 2 kg/m3,建议工程实践中优先选择掺加聚乙烯醇纤维,研究成果为甄选纤维和确定经济合理的纤维掺量具有重要意义。     

不同几何尺寸纤维对混凝土的性能影响

研究了不同尺寸聚丙烯纤维混杂对水泥混凝土的力学性能、自由收缩、抗裂性能及抗渗性能的影响。结果表明:掺入纤维可以明显改善其性能,而不同尺寸纤维的混杂优于单一纤维,且不同长短纤维的最佳混杂比例介于5∶5~7∶3之间。从不同尺寸的纤维在相应结构层次上的叠加效应角度来阐述纤维混杂的作用机理。     

纤维混凝土断裂性能试验研究与数值模拟

为研究纤维对水泥混凝土断裂性能的影响,选用几种不同类型、不同规格的纤维,在各种纤维的常规掺量下,对带切口的单掺或混掺纤维混凝土试件进行了三点弯曲试验,并与素混凝土试件进行了对比。试验得到素混凝土、单掺PVA纤维混凝土、单掺普通钢纤维混凝土、单掺超细钢纤维混凝土及三元混杂纤维混凝土共5组试件的荷载-张口位移曲线,理论计算得到各组试件的断裂能、断裂韧度及临界张口位移等断裂特征参数。利用Abaqus软件基于扩展有限单元法模拟了各组试件三点弯曲加载时的开裂行为,追踪了裂纹的扩展情况。试验及数值模拟结果表明:在常规纤维掺量下,不同类型的纤维混凝土表现出的断裂韧性差异显著;相对于素混凝土和PVA纤维混凝土,钢纤维和三元混杂纤维混凝土的荷载-变形曲线更加饱满,部分试件的曲线在达到峰值荷载进入下降段后甚至会再次上升并出现二次峰值现象,表现出良好的断裂韧性;扩展有限元法也能较好地模拟纤维混凝土的开裂行为,且由数值模拟得到的各组混凝土试件的加载曲线、破坏形态及断裂参数与试验情况都能吻合较好;扩展有限元法可以时刻追踪裂纹扩展情况,从而确定裂纹长度随加载时间和加载点位移的变化关系,合理地预测裂纹潜在的扩展途径。     

IHFRP布约束混凝土棱柱轴压力学性能试验研究

通过21个混凝土棱柱的轴心抗压性能试验,研究了碳、玻纤维层内混杂纤维布(IHFRP)约束混凝土柱的破坏形态、应力-应变全曲线、峰值应力、峰值应变和变形性能.试验结果表明:(1) IHFRP显著提高了柱的承载力,对于相同层数纤维布约束试件随着混杂纤维布中碳纤维含量的增加,承载力增长越显著;(2)基于试验数据线性回归得到了混杂纤维布约束混凝土棱柱的强度计算公式,IHFRP约束混凝土棱柱的强度约束系数为5.45; (3)IHFRP显著改善了柱的延性性能,通过延性指数较好地分析了约束混凝土棱柱的变形性能.     

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。     

混合配筋混凝土梁裂缝宽度试验及计算方法探讨

为了研究FRP筋与普通钢筋（HRB筋）混合配筋混凝土梁在受弯过程中的裂缝开展机理及其计算方法，设计制作8根混合配筋混凝土梁和3根普通钢筋混凝土梁。通过改变FRP筋种类、FRP筋直径、钢筋强度、FRP筋和钢筋配筋面积比以及截面配筋率等参数，对比分析试验梁抗弯承载力、裂缝分布、平均裂缝间距和裂缝宽度的变化规律。给出FRP筋与钢筋混合配筋混凝土梁抗弯承载力建议计算公式，并结合相关试验数据对其预测值和试验值进行分析，证明建议计算公式的精确性和合理性。根据传统的钢筋混凝土梁裂缝宽度计算理论，结合现有试验结果，对21根混合配筋混凝土梁的受弯开裂特性进行综合分析，提出正常使用阶段平均裂缝间距l_m和受拉纵筋应变不均匀系数ψ的计算公式，修正裂缝宽度短期扩大系数τ_s，并在此基础上提出短期最大裂缝宽度的建议计算公式。结果表明：混合配筋混凝土梁正截面仍符合平截面假定；随截面配筋率的增大，混合配筋混凝土梁的平均裂缝间距和最大裂缝宽度均逐渐减小；单层配筋混合配筋混凝土梁的最大裂缝宽度比双层配筋大；平均裂缝间距建议计算公式精度较好；短期最大裂缝宽度建议公式的计算值与实测值吻合较好。相关研究成果可为混合配筋混凝土梁的设计提供一定的参考。     

加筋泡沫轻质混凝土路桥过渡段动力特性研究

为研究加筋泡沫轻质混凝土的力学性能及其用于路桥过渡段的动力特性，首先开展了加筋泡沫轻质混凝土抗压强度和弹性模量试验，其次运用ABAQUS建立了轨道-路基-过渡段三维数值模型，分析了加筋泡沫轻质混凝土过渡段的动力特性。结果表明:加筋泡沫轻质混凝土无侧限抗压强度和弹性模量随着纤维含量增加呈现先增加后减小趋势，密度大于700 kg/m3的加筋泡沫轻质混凝土可满足高速铁路路桥过渡段的填料性能要求；采用加筋泡沫轻质混凝土填筑过渡段时能够减少结构的振动，随着过渡段加筋泡沫轻质混凝土填料密度的提高     

预应力TRM加固混凝土梁最优预应力计算方法

为了扩大纤维织物网增强水泥聚合物砂浆加固技术(TRM)在钢筋混凝土梁加固上的应用范围,深入研究预应力TRM的力学机理,探索纤维预应力的合理取值范围,提高加固设计计算精度。基于预应力TRM加固混凝土梁模型试验与非线性损伤数值试验交互验证,对比分析了原结构和加固结构承载全过程力学机理,在参数影响规律研究的基础上,建立了分析模型,提出了计算方法,得到以下结论：预应力TRM可以有效改善被加固梁截面的受力状态,提高纤维材料强度的利用率;随着纤维预应力的增大,被加固梁承载力存在一个极值点,此极值点对应的纤维预应力即为最优预应力。最优预应力率并非定值,它随纤维加固量的增大而增大,随混凝土强度的增大而减小,初始荷载对其影响可以忽略。以受拉钢筋屈服、受压混凝土压溃、TRM达到设计强度,即3种材料强度均得到发挥,为最优破坏模式,给出的预应力TRM加固混凝土梁正截面承载力的计算方法及其参数优化后的简化计算公式,并进行了精确性验证,可直接应用于设计计算。研究揭示了TRM加固混凝土梁最优预应力的力学机理,提出了可直接应用预应力TRM加固混凝土梁的计算分析方法。     

聚丙烯纤维混凝土力学耐久性能研究

通过试验研究聚丙烯纤维对混凝土的力学性能和耐久性能的影响,主要探讨聚丙烯纤维对混凝土立方体抗压强度、抗折强度、劈拉强度、脆性性能、抗渗性、抗冻性的影响规律,并进行机理分析,为纤维混凝土的理论研究积累试验数据,为聚丙烯纤维混凝土在工程中进一步推广和使用提供依据。     

水胶比对钢纤维混凝土性能的影响

为了研究水胶比对钢纤维混凝土性能的影响,文章通过对不同水胶比(保持用水量不变,调整胶凝材料用量)条件下钢纤维混凝土物理性能、抗压强度以及抗冻性进行测试分析。结果表明,随着水胶比的增大,钢纤维混凝土的流动性增大,表观密度先增大后降低,抗压强度和抗冻性呈现降低现象。     

单坡型桥梁混凝土护栏裂纹防撞性能影响分析

由于混凝土材料抗拉强度低的特点,单坡型桥梁钢筋混凝土护栏通常是带裂纹工作的。为了研究裂纹对于单坡型桥梁钢筋混凝土护栏防撞性能的影响,总结了单坡型桥梁钢筋混凝土护栏裂纹特点,并进一步分析了单坡型桥梁钢筋混凝土护栏裂纹的类型。在此基础上,本文采用文献资料调研、理论分析以及计算机仿真方法分析了单坡型桥梁钢筋混凝土护栏裂纹对其防护能力的影响,认为虽然混凝土材料在裂纹处不连续,但由于钢筋的存在,不会影响护栏作为纵向的连续结构整体发挥安全防护作用,因此裂纹对单坡型桥梁钢筋混凝土护栏的防护能力没有影响。本文最终通过实车碰撞试验对分析结果进行了验证。     

新型复合粘结技术加固RC梁的抗剪试验研究

针对外贴纤维增强复合材料(FRP)布加固钢筋混凝土构件通常发生FRP与混凝土表面之间的剥离破坏,使得FRP的强度不能充分利用的问题,提出了一种将外贴法与机械锚固法相结合的新型复合粘结技术(HB-FRP).为了研究复合粘结技术对试验梁的抗剪加固效果,结合在役钢筋混凝土桥梁的损伤特点,本文对16根抗剪试验梁进行了研究,分析...