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。     

型钢-钢纤维混凝土黏结应力组成及影响因素分析

为了研究型钢-钢纤维混凝土界面的黏结应力组成,以截面类型、界面锚固长度、钢纤维掺量和钢纤维混凝土保护层厚度为变化参量,完成了34根试件的推出试验,分析了试件的损伤破坏及裂缝发展形态,获得了加载端和自由端的荷载-滑移曲线。基于荷载-滑移曲线上的4种临界状态,根据界面黏结应力与外荷载的平衡关系,提出了黏结应力各组成部分的计算公式,最后分析了各因素对界面黏结应力的影响规律。研究结果表明：黏结界面的失效可分为3个阶段,即界面无损阶段、界面黏结部分失效及裂缝发展阶段、界面黏结完全失效及试件破坏阶段;型钢与钢纤维混凝土界面的黏结应力是由化学胶结应力、摩擦应力和机械咬合应力3种应力共同组成,黏结应力沿界面长度方向呈非均匀分布状态,其中化学胶结应力只存在于固定黏结扩散区;界面黏结应力组成中,化学胶结应力所占比重最大,摩擦应力次之,机械咬合应力最小;化学胶结应力随界面锚固长度的增加而减小,摩擦应力随钢纤维混凝土保护层厚度和钢纤维掺量的增加而增大,机械咬合应力随钢纤维混凝土保护层厚度的增加而增大。     

高强钢筋与高体积率微钢丝钢纤维混凝土黏结性能试验研究

为提升混凝土与钢筋之间的黏结性能,充分发挥高强钢筋的强度特性,选用直径0.2 mm的镀铜微钢丝钢纤维制备一种纤维体积掺量高达6%,工作性和强度兼备的高体积率微钢丝钢纤维混凝土,研究其与高强钢筋的黏结性能。参考已有的钢筋-混凝土黏结性试验规程相关建议,设计了高强钢筋-混凝土中心拉拔试验,分别研究高强钢筋与高体积率微钢丝钢纤维混凝土和普通混凝土对比组的黏结破坏过程,获得其典型破坏模式、加载端荷载位移曲线和极限黏结强度,进而得到加载端荷载-位移关系模型,并采用数值模拟方法对试验结果进行验证。试验结果表明,高强钢筋-高体积率微钢丝钢纤维混凝土拉拔试件破坏模式由普通混凝土对比组的混凝土劈拉破坏转变为高强钢筋的受拉屈服破坏,黏结强度较普通混凝土对比组试件提高125.5%以上,充分发挥了高强钢筋的强度特性,黏结性能显著改善,数值分析与试验结果较吻合。     

掺贝壳粉再生混凝土抗渗及耐水性能试验研究

以贝壳粉掺量0、5%、10%、15%、20%和再生粗骨料取代率0、50%、100%作为试验变量,制作不同配合比混凝土试件,对龄期28d外掺贝壳粉再生混凝土开展抗渗性能和耐水性能试验研究,并分析了再生混凝土失水率和吸水率随贝壳粉掺量增加的变化规律。结果表明:再生混凝土抗渗等级为9级,增加贝壳粉掺量,可提高再生混凝土抗渗性能,增加再生粗骨料取代率,可使抗渗性能减弱;贝壳粉掺量在0%～10%的再生混凝土耐水性均较好;再生混凝土失水率随贝壳粉掺量增加呈先减小后增大,吸水率是不断增大的,二者均随粗骨料取代率的增高而变大。综合考虑最优配比为:掺加再生粗骨料50%、贝壳粉5%～10%左右,再生混凝土抗渗及耐水性能较好。     

锈蚀钢筋粘结性能对比试验研究

为研究钢筋锈蚀、钢筋类型和直径对钢筋与混凝土间粘结性能的影响,设计制作了变形钢筋和光圆钢筋混凝土粘结试件,并进行了实验室通电快速锈蚀。通过快速锈蚀两种粘结试件的拔出试验,得到了钢筋与混凝土间粘结应力-滑移曲线,分析了锈蚀率、钢筋直径以及钢筋类型对粘结应力-滑移曲线影响,探讨了不同锈蚀率下两种类型钢筋混凝土粘结试件破坏模式。试验研究表明:光圆钢筋与混凝土间粘结性能对钢筋锈蚀更敏感,随锈蚀率变化,其最大粘结力及相应的滑移量变化幅度更大;变形钢筋与混凝土间粘结性能对钢筋直径更敏感,锈蚀率接近的情况下,直径不同,其粘结应力-滑移曲线差异显著。     

钢筋锈蚀率对RC构件粘结性影响的试验研究

为获得钢筋锈蚀率不同的混凝土试件,对钢筋混凝土试件中的钢筋开展电化学快速锈蚀,通过钢筋开槽、内贴应变片的拔出试验,得到了不同位置处的钢筋应变实测值,由此计算出钢筋与混凝土间的粘结应力;探讨了钢筋锈蚀率与粘结应力的关系;绘制出混凝土试件的粘结应力-滑移曲线,并进一步分析了锈蚀率对滑移的影响。     

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。     

装配式空心板铰缝界面抗剪性能试验与数值模拟

为了掌握空心板铰缝新旧混凝土界面抗剪性能,并为新旧混凝土界面抗剪数值模拟提供参考,提出了铰缝新旧混凝土界面黏结的数值模拟方法以及界面黏结参数的合理取值。首先,结合国内外新旧混凝土抗剪性能试验研究方法,根据空心板铰缝的结构与受力形式,选择推出试验对空心板铰缝新旧混凝土界面破坏机理与抗剪性能进行了研究,推出试验共3组试件,每组试件由左、中、右3块试件组成,按1∶2的比例进行缩尺设计。在总结新旧混凝土界面受力性能的数值模拟方法基础上,提出了数值模拟空心板铰缝推出试验所采用的单元、本构关系和结合面的黏结强度,并对黏结滑移刚度及最终滑移值与峰值应力对应的滑移值的比值进行了分析,最后用推出试验结果验证该数值模拟方法的正确性。研究表明,当铰缝推出试验达到极限强度时,试件将沿铰缝新旧混凝土界面发生脆性破坏,平均抗剪强度为1.1 MPa,以平均剪应力等于0.5 MPa为界限,平均剪应力-滑移曲线近似由直线的弹性阶段和曲线的弹塑性阶段组成;数值模拟过程中铰缝混凝土本构关系采用损伤塑性模型,钢筋本构关系采用理想弹塑性模型,新旧混凝土结合面采用面面接触技术模拟,其中黏结滑移刚度取5 MPa/mm,最终滑移值与峰值应力对应的滑移值之比为2,该方法可获得较好效果。     

不同配箍率和钢纤维掺量UHPC柱抗震性能试验

为明确超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete,UHPC）柱中配箍率和钢纤维掺量对抗震性能的影响,对不同配箍率（0%、0.25%和0.5%）与钢纤维体积掺量（0%、1%和2%）的5根超高性能混凝土足尺柱试件进行了抗震性能试验研究,分析了配箍率和钢纤维掺量对超高性能混凝土柱耗能能力、自复位能力、强度退化性能、刚度退化性能以及弯矩曲率关系的影响规律。基于对超高性能混凝土柱构件性能、箍筋应变以及等效侧向约束力的分析,提出钢纤维体积掺量与配箍率的等效计算公式。研究结果表明：①配箍率对正截面破坏超高性能混凝土柱的延性、耗能能力以及自复位能力均有影响,当配箍率从0%提高到0.5%时,柱试件的延性系数提高15%,耗能能力提高55%,自复位能力提高32%;②钢纤维体积掺量对超高性能混凝土柱破坏形态的影响显著,随着钢纤维体积掺量的增加,混凝土的压碎剥落现象得到明显改善,延缓了受压钢筋屈曲现象的发生,从而提高了柱的延性,当钢纤维体积掺量从0%提高到2%时,柱试件的延性系数提高45%,耗能能力提高142%,自复位能力提高42%;③对于正截面破坏的受压构件而言,采用钢纤维代替箍筋具有一定的可行性。对于所研究的超高性能混凝土柱而言,2%的钢纤维体积掺量可等效于0.51%的配箍率。     

钢纤维对再生粗骨料水泥混凝土力学性能影响研究

通过对3种类型(铣削型、波纹型、端钩型)钢纤维再生粗骨料混凝土的力学性能试验,探讨体积分数分别为0、0.5%、1%、1.5%对再生粗骨料水泥混凝土的抗压强度、劈拉强度、抗折强度及抗冲击性能的影响。试验结果表明:钢纤维掺入使再生粗骨料水泥混凝土的力学性能明显增强,端钩型钢纤维对再生粗骨料混凝土的性能影响最大;钢纤维掺量对劈拉强度和抗折强度影响显著,对抗压强度影响较小,同时能提高抗冲击性能,当钢纤维掺量为1%时,再生粗骨料混凝土的初裂冲击次数能提高将近300%。该研究对同类再生粗骨料混凝土中添加钢纤维后的力学性能研究具有一定参考和借鉴意义。     

基于ANFIS的RPC中钢筋搭接性能预测

为明确活性粉末混凝土(Reactive Powder Concrete,简称RPC)中钢筋搭接连接性能,以搭接长度、RPC强度和配箍率为试验参数,对13个RPC中钢筋搭接连接试件进行了对拉试验,获得了各试件的搭接应力-滑移曲线。将10个试件的试验结果进行样本训练,建立基于ANFIS且考虑搭接长度、RPC强度和配箍率影响的搭接应力-滑移曲线模型。并利用其他3个试件的试验结果对ANFIS模型进行检验。结果表明:ANFIS模型具有较好的适用性。利用得到的ANFIS模型对不同参数下各试件的RPC中钢筋搭接试件的试验结果进行预测,并分析各参数对搭接性能的影响。结果表明:搭接强度随RPC强度、配箍率的增加而增加,随搭接长度的增加而降低。     

基于响应面分析法的钢纤维再生混凝土耐磨性试验研究

通过试验分析再生骨料取代率、钢纤维掺入率和水胶比对钢纤维再生混凝土耐磨性的影响。运用Design Expert 7.0软件的响应面分析法对上述因素建立预测模型。结果表明:使用响应面分析法可以很好地契合钢纤维再生混凝土耐磨的实际情况。     

再生混凝土物理力学性能研究综述

通过阅读大量国内外文献,对再生混凝土应用状况、基本力学性能等方面进行了综述和对比分析,包括再生混凝土的物理性能、质量指标、配合比以及基本力学性能等。研究表明,再生混凝土的抗压强度取决于再生粗骨料取代率、水灰比、表观密度等,其抗拉强度较普通混凝土低,但峰值拉应变比普通混凝土略高;再生混凝土的弹性模量随再生粗骨料取代率的增加而下降;与普通混凝土相比,再生混凝土的耐久性较差。对再生混凝土耐久性的研究和施工技术等方面提出了一些建议。     

掺钢纤维和矿渣的高性能再生混凝土性能研究

为了研究钢纤维和矿渣对高性能再生骨料混凝土性能的影响,首先从抗压强度为40和80 MPa的母体混凝土中提取再生混凝土骨料(RCA),采用50%和100%两种掺量的RCA替代天然粗集料、30%的矿渣(GGBS)替代部分水泥以及通过向再生混凝土中掺加钢纤维的方式,研究其对高性能混凝土性能的影响,主要包括再生混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度、弯拉强度、吸水率、电阻率和收缩性能等。结果表明:在混凝土中采用30%GGBS取代水泥对混凝土的强度影响不大,而GGBS的加入使混凝土的吸水率和收缩率降低,混凝土的电阻率显著提高;在再生骨料混凝土中加入1%钢纤维可使劈裂抗拉强度提高60%,28 d时弯拉强度提高88%;采用高强度RCA可以制备出性能优良的高性能混凝土。     

钢纤维掺量对混凝土抗拉疲劳性能影响的试验研究

当前混凝土材料疲劳问题突出,钢纤维混凝土疲劳研究更是少之又少,为研究钢纤维混凝土(SFRC)构件在重复荷载作用下的疲劳性能,该文利用电液伺服材料试验机,通过4种钢纤维体积率、每种8个应力水平的SFRC试件单轴疲劳试验研究,对试验数据进行回归处理,得出了较高疲劳强度对应的钢纤维合理体积率,拟合得到S-N疲劳寿命曲线,并推导出考虑钢纤维体积率的SFRC材料疲劳方程。试验结果表明:钢纤维体积率1.0%时,SFRC材料的疲劳强度为0.775 1 MPa,较普通混凝土增大19.59%,疲劳强度增幅很大且体积率合理,因此实际工程中承受疲劳荷载的钢纤维混凝土构筑物,在其他力学性能亦满足要求的情况下,选取合理体积率1.0%即可,疲劳应力也可根据文中疲劳方程计算。     

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。     

粉煤灰再生混凝土鲍罗米公式的试验研究

通过对16组粉煤灰再生混凝土试件的试验，考虑了粉煤灰与再生骨料的影响，经多元回归计算建立了灰水比、再生骨料取代率、粉煤灰取代率与28d抗压强度之间的关系，并探讨了灰水比、粗骨料压碎指标、粉煤灰取代率与抗压强度的关系。对普通混凝土的鲍罗米公式进行修正，得到了适用于粉煤灰再生混凝土配合比设计的鲍罗米公式。     

再生细骨料混凝土力学性能试验研究

为探明再生细骨料对混凝土力学性能的影响，促进再生细骨料混凝土的推广应用，文章通过试验研究，采用数理统计等方法，针对不同强度等级再生细骨料混凝土，研究再生细骨料替代率对混凝土主要力学性能的影响。结果表明：随再生细骨料替代率增大，普通再生细骨料混凝土抗压强度降低，降幅约10%～30%，而高强再生细骨料混凝土抗压强度的最大降幅则小于10%；普通再生细骨料混凝土劈裂抗拉强度随再生细骨料替代率的增加而降低，降幅约5%～16%，而高强再生细骨料混凝土劈裂抗拉强度受再生细骨料替代率的增加影响较大，最大降幅接近20%；普通再生细骨料混凝土静力弹性模量随再生细骨料替代率增大而降低，且下降趋势明显，最大降幅达38%，而高强再生细骨料混凝土静力弹性模量受再生细骨料替代率增加影响较小；通过回归分析，分别提出再生细骨料素混凝土劈裂抗拉强度及静力弹性模量的预测公式。     

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。     

FRP加固对腐蚀钢筋与混凝土黏结性能的影响

纤维增强聚合物(FRP)具有轻质、高强、抗腐蚀、耐疲劳和施工方便等突出优点,因此,采用FRP加固腐蚀混凝土结构具有广泛的应用前景。从试验方法、拉拔曲线、黏结强度等方面总结了国内外关于FRP加固对腐蚀钢筋-混凝土黏结性能影响的最新研究成果。已有研究表明:FRP横向约束可将钢筋拉拔试件由脆性的混凝土劈裂破坏转变为延性的钢筋拔出破坏;当腐蚀率较小时,FRP约束对保护层较厚试件的黏结强度影响较小,但FRP约束对减缓试件拉拔曲线中黏结应力下降速度,维持黏结应力较为有效,可提高抗震耗能。同时,本文分析了未来研究中需要关注的几个关键问题。