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%。     

高锆耐碱玻璃纤维混凝土弯曲疲劳特性试验研究

为了掌握高锆耐碱玻璃纤维对混凝土疲劳性能的改善效果,研究了不同应力水平、不同体积掺率的高锆耐碱玻璃纤维混凝土的弯曲疲劳特性。对比了高锆耐碱玻璃纤维与钢纤维、粗聚丙烯纤维增强混凝土弯曲疲劳寿命的差异。试验结果表明:在低应力水平为0.63时,体积掺率分别为0.25%、0.45%和0.75%的高锆耐碱玻璃纤维混凝土GF25、GF45和GF75的疲劳寿命比素混凝土分别提高了68%、171%和243%;中等应力水平0.67时,GF25、GF45和GF75的疲劳寿命比素混凝土分别提高了59%、154%和209%;较高应力水平为0.70时,GF25、GF45和GF75的疲劳寿命比素混凝土分别提高了53%、76%和115%。当中等应力水平为0.67时,GF75的疲劳寿命比同体积掺率为0.75%的粗聚丙烯纤维混凝土PPF75提高了130%,GF45的疲劳寿命比同体积掺率为0.45%的钢纤维混凝土SF45提高了104%。可见掺加了高锆耐碱玻璃纤维显著改善了混凝土的疲劳性能;在中等应力水平、同体积掺率下,高锆耐碱玻璃纤维对混凝土弯曲疲劳性能的改善效果优于钢纤维与粗聚丙烯纤维。     

纤维混凝土的抗弯冲击性能

纤维的最显著优势是提高了混凝土的动载性能,过去对动载性能的研究很少,掌握纤维混凝土的动载性能对设计承受冲击、撞击荷载的结构非常重要,有助于配制性能优良的纤维混凝土。本文采用自制的落锤抗弯冲击试验装置,测定了玻璃纤维、全掺钢纤维、层布钢纤维混凝土的抗弯冲击性能。研究证明:层布钢纤维混凝土破坏时的冲击次数比全掺钢纤维混凝土高,全掺钢纤维、层布钢纤维混凝土的抗弯冲击性能优于玻璃纤维。     

新型纤维增强混凝土梁的抗弯冲击特性

为了研究纤维增强混凝土梁的抗弯冲击特性．利用自制的自由落锤抗弯冲击试验装置，测定了不同体积掺率下细直径的腈纶纤维、聚酯纤维、玻璃纤维，粗直径的聚丙烯纤维和哑铃形钢纤维增强混凝土梁的抗弯冲击力学性能。试验表明：纤维增强混凝土梁的冲击次数与纤维品种和体积掺率有关；当细直径纤维的体积掺率为0．07％～O．27％时，纤维增强混凝土梁的初裂、破坏冲击次数分别为素混凝土的1．1～4．5倍和1．1～4．4倍；当粗直径纤维的体积掺率为O．5％～1．4％时，纤维增强混凝土梁的初裂、破坏冲击次数分别为素混凝土梁的2．4～4．6倍和5．2～31．0倍。细纤维增强混凝土梁的初裂冲击性能优于粗纤维增强混凝土梁．粗纤维增强混凝土梁的破坏冲击性能和冲击延性明显优于细纤维增强混凝土梁。     

耐碱玻璃纤维混凝土的抗弯冲击性能研究

耐碱玻璃纤维在混凝土中分散性良好,显著改善了混凝土的抗弯冲击性能。由梁弯曲冲击试验发现:当玻璃纤维掺量为1.6~2.7 kg/m3时,纤维掺量2.7 kg/m3(G 3)的初裂冲击次数比掺量2.0 kg/m3(G 2)和1.6 kg/m3(G 1)时分别提高1.97倍和2.81倍,比素混凝土提高10.97倍;G 2的初裂冲击次数比G 1提高28%,比素混凝土提高3.03倍。G 3的破坏冲击次数比G 2提高1.95倍,比G 1提高2.78倍,比素混凝土提高11.01倍;G 2的破坏冲击次数比G 1提高28%,比素混凝土提高3.08倍;G 1的破坏冲击次数比素混凝土提高2.18倍。纤维质量掺量由2.0 kg/m3提高到2.7 kg/m3时,对改善混凝土抗弯冲击性能效果十分显著。玻璃纤维显著改善了混凝土的抗弯冲击性能,可以用于机场道面、桥面等工程。     

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。     

纤维增强混凝土抗冻性试验研究

设计4种混凝土,即基准混凝土、钢纤维增强混凝土、耐碱玻璃纤维增强混凝土及聚丙烯纤维增强混凝土,以此4种混凝土为研究对象,进行混凝土抗冻性试验。试验结果表明:纤维增强混凝土的抗冻性能好于基准混凝土的抗冻性能;本试验的3种纤维增强混凝土中,抗冻性能最好的是聚丙烯纤维增强混凝土,其次是耐碱玻璃纤维增强混凝土,再次是钢纤维增强混凝土。     

纤维增强混凝土抗渗性试验研究

设计4种混凝土,即基准混凝土、钢纤维增强混凝土、耐碱玻璃纤维增强混凝土及聚丙烯纤维增强混凝土,以此4种混凝土为研究对象,进行混凝土抗渗性试验。试验结果表明:纤维增强混凝土的抗渗性能好于基准混凝土的抗渗性能;本试验的3种纤维增强混凝土中,抗渗性能最好的是聚丙烯纤维增强混凝土,其次是耐碱玻璃纤维增强混凝土,再次是钢纤维增强混凝土。     

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。     

混合梁斜拉桥C55高性能混凝土配合比设计研究

鄂东长江大桥为混合梁斜拉桥, PC宽箱梁及钢-混凝土结合段采用C55高性能混凝土.要求PC宽箱梁混凝土具有高工作性、高抗裂性及高耐久性,钢-混凝土结合段混凝土具有大流态、高粘聚性,收缩小、刚度大、韧性好、疲劳强度高.分别考察胶凝材料、掺合料及水胶比、砂率、聚丙烯纤维及微膨胀剂、水化热降低剂、减缩剂、钢纤维等对混凝土工作性及强度的影响.介绍在强度、防裂、长期收缩和徐变性能、耐久性能等方面的研究成果.确定PC宽箱梁采用单掺粉煤灰或粉煤灰矿粉复掺混凝土配合比,钢-混凝土结合段混凝土采用钢纤维增强混凝土配合比.     

纤维对C50防水混凝土抗裂及防渗性能的影响研究

通过试验研究了单掺聚丙烯纤维、钢纤维和复合钢纤维与聚丙烯纤维对C50防水混凝土力学、防渗及抗裂性能的影响。结果表明:纤维的掺入对混凝土的抗压强度影响不大,可明显提高其劈拉强度和抗裂性能,但会降低其抗水渗透和抗氯离子渗透性能,适量的聚丙烯纤维与钢纤维复掺可改善其防渗性能;复合钢纤维-聚丙烯纤维混凝土的性能优于单掺两种纤维的混凝土;1.05%体积掺量的钢纤维和0.15%体积掺量的聚丙烯纤维复合时,混凝土性能最佳。     

玻璃纤维改善砾石沥青混合料路用性能

为了改善砾石沥青混合料的路用性能,以推广砾石在道路工程中的应用,选用价格低廉、增韧效果强、取材方便的玻璃纤维来改善砾石沥青混合料的黏附性,并通过冻融劈裂试验、浸水马歇尔试验、车辙试验、弯曲疲劳试验来评价玻璃纤维对砾石沥青混合料路用性能的改善作用。冻融劈裂试验和浸水马歇尔试验结果表明:掺加玻璃纤维后的砾石沥青混合料的水稳定性能有明显改善,残留稳定度MS0、冻融劈裂强度比TSR都随玻璃纤维掺量的增加呈现先增大后减小的趋势,当玻璃纤维掺量为0.35%时,砾石沥青混合料水稳定性达到最佳,其中,MS0达到91.0%,TSR达到89.6%,分别比不掺加纤维的砾石沥青混合料提高了15.5%,24.3%。由0.35%纤维掺量下砾石沥青混合料的车辙试验及疲劳试验结果可知:掺加玻璃纤维后的砾石沥青混合料的高温性能和疲劳性能也有明显改善,其中,动稳定度提高46.9%;应力水平为0.5时,疲劳寿命提高了67.9%;应力水平为0.7时,疲劳寿命提高了80.9%。可见,纤维掺量为0.35%时,玻璃纤维对于AC-25砾石沥青混合料的路用性能改善作用最佳,一定条件下可将玻璃纤维砾石沥青混合料应用于高速公路沥青路面下面层之中。     

超长复合型纤维水泥混凝土路用性能试验研究

以两组不同体积掺量的辅特维纤维(超长复合型纤维)水泥混凝土、钢纤维水泥混凝土及一组素混凝土进行路用性能试验研究,结果表明:辅特维纤维掺加到混凝土中后,能使抗折和抗压强度与素混凝土相比略有提高;180 d抗压弹性模量值略低于素混凝土,远远低于钢纤维混凝土,180 d抗折弹性模量值均大于素混凝凝土;温度收缩值、干缩量及质量损失率要远远低于素混凝土及钢纤维混凝土;且随着辅特维掺量的增加,其干缩量及质量损失率也在下降;辅特维混凝土的抗冲击性能、抗磨性能、抗冻性能与素混凝土相比,得到很大提高,但掺加两种纤维的混凝土其疲劳性能都差于素混凝土,而且体积掺量越大,辅特维纤维混凝土的抗折疲劳性能越差.辅特维纤维能否取代钢纤维以作为一种新的加强筋得以利用,还要考察辅特维纤维混凝土在实际应用中的情况,应铺筑试验路段,进行实际检测.     

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。     

钢纤维对混凝土强度的影响分析

通过室内试验,研究了钢纤维掺量对混凝土28 d抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度和折压比的影响。试验结果表明,在混凝土中加入钢纤维可以提高混凝土强度,改善混凝土弯曲韧性;但钢纤维掺量并不是越多越好,当钢纤维掺量为1.5%时混凝土的强度最大,弯曲韧性最优。     

聚丙烯腈纤维增强水泥混凝土的抗弯性能

为了研究将体积掺率0．085％～0．17％的聚丙烯腈纤维(PAN)掺入水泥混凝土后，对硬化混凝土力学性能的效用，试验研究了新拌纤维混凝土的坍落度和容重，测定了纤维混凝土的抗压强度、弹性模量、抗劈裂强度；基于美国ASTM及日本JCI方法，用四点弯曲梁测得了抗弯初裂强度、抗弯拉强度和抗弯韧性等。试验证明：聚丙烯腈纤维能够均匀地分散在混凝土中，纤维混凝土无离析现象；该纤维对混凝土具有良好的增韧效应和一定的增强效应。腈纶纤维使混凝土由脆性破坏变为有较好的延展性，可用于修建高等级水泥混凝土路面、桥梁面板、机场道面、堆石坝面板和抗震防爆结构等。     

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。     

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。     

隧道钢纤维混凝土衬砌支护实验与应用研究

进行了钢纤维喷射混凝土材料力学性能实验,得到不同钢纤维掺量下的试验梁力学性能。实验得出钢纤维掺量从40 kg/m~3增加到50 kg/m~3过程中,试件初裂强度提高10.1%,最大荷载提高18.3%,整体抗压性能显著提高;试件综合弯曲韧度指数先增大后降低,钢纤维掺量为45 kg/m~3时刻试件综合弯曲韧度指数达到最大。依托摩天岭隧道工程进行了湿喷15 cm厚钢纤维混凝土单层衬砌支护结构三维数值模拟,结果表明围岩塑性区主要影响范围显著减小,钢纤维喷射混凝土具备薄壁壳体特性,提高了单层衬砌支护结构稳定性;计算得到钢纤维混凝土衬砌支护结构最大支护轴力为7 640 kN,产生在洞口边墙顶端,最大弯矩为111.95 kN·m,产生在边墙角部,二者均满足15 cm厚钢纤维混凝土设计荷载要求。     

纤维增强AC-16I型沥青混合料疲劳性能试验研究

通过对AC-16I型沥青混合料采用控制应力的加载模式的室内小型疲劳试验,对比分析了聚酯纤维（Bonifbers~）、玻璃纤维、矿物纤维（Fiberand~）及不掺加纤维的沥青混合料的疲劳性能,讨论了纤维对沥青混合料疲劳性能的改善机理,试验结果表明掺加纤维后沥青混合料的疲劳性能得到显著改善,三种纤维中聚酯纤维（Bonifbers~）对混合料的疲劳性能提高幅度最大,玻璃纤维对混合料疲劳性能的影响最小,且聚酯纤维（Bonifbers~）方便施工,经济性好。