表层嵌贴CFRP-混凝土界面粘结性能简化分析

为深入研究表层嵌贴碳纤维增强复合材料(CFRP)加固混凝土结构的界面粘结性能,采用试验与理论分析相结合的方法,分析了混凝土强度、粘结长度和槽边距等因素对界面粘结性能的影响,提出了考虑残余摩擦力的三折线粘结滑移本构模型,并将其简化为无上升段的双折线模型,建立了其界面粘结应力微分方程,通过求解方程得出了解析解的一般形式,推导出界面粘结应力、界面滑移量的分布函数,进而得到了界面粘结承载力的计算公式.最后通过试验对双折线粘结滑移模型进行了验证,并与三折线粘结滑移模型进行了对比分析.研究结果表明:由简化的双折线粘结滑移模型得到的界面粘结行为曲线和基于三折线模型的差异不大,并与试验结果吻合较好;提出的简化分析方法能够较好地描述表层嵌贴CFRP与混凝土的粘结行为.     

钢筋与钢纤维再生混凝土黏结滑移性能及模型

为了推广钢纤维再生混凝土在道路、桥梁等工程中的应用,以再生骨料取代率(0%、30%、50%和100%)和钢纤维体积率(0%、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%)为试验参数,设计了11组不同配合比的钢纤维再生混凝土,制作了33个钢筋与钢纤维再生混凝土黏结试件,进行内贴应变片的钢筋与钢纤维再生混凝土黏结试件的拔出试验。结果表明:钢筋与钢纤维再生混凝土黏结应力沿黏结区段的分布存在2~3个峰值,黏结段内的黏结刚度沿黏结长度变化是引起黏结应力和滑移沿黏结段不均匀分布的主要原因;黏结刚度分布的均匀性随再生骨料取代率的增加而提高,再生骨料取代率为50%时的黏结刚度分布均匀性较好;掺入钢纤维后,黏结刚度均匀性得到了提高,但钢纤维体积率2.0%试件的黏结刚度均匀性变差;加载端滑移随再生骨料取代率的增加而增大,随着钢纤维体积率的增加而降低;黏结应力分布均匀性随再生骨料取代率和钢纤维体积率的增加而提高,距离自由端最近的峰值应力随再生骨料取代率的增加而增大,钢纤维体积率的影响较小;钢筋与钢纤维再生混凝土黏结应力滑移曲线的形状不随黏结位置的变化而改变。最后,提出了考虑再生骨料取代率和纤维体积率影响的钢筋与钢纤维再生混凝土黏结-滑移本构模型。     

钢纤维混凝土在桥梁工程中的应用与试验研究

结合白河特大桥工程实例,对强度等级为CF50的钢纤维混凝土进行劈裂抗拉强度、抗折强度和弯曲韧性试验研究,通过对相应强度指标和韧性指数的计算,分析钢纤维体积率的影响,探讨钢纤维混凝土作为新型桥面铺装材料的优点,并介绍了钢纤维混凝土在桥面铺装中施工工艺。试验研究和工程实践表明钢纤维混凝土作为桥面铺装和伸缩缝填充材料,满足工程要求具有良好的经济效益。     

FRP筋与混凝土粘结性能试验研究

进行了FRP筋与混凝土粘结性能的拉拔试验,试件的破坏形式为FRP筋滑移拔出及FRP筋断裂。试验结果表明,随着FRP筋表面加肋,锚固长度减少,混凝土强度提高,FRP筋与混凝土的平均粘结强度都有了提高。同时,对带肋FRP筋与光圆FRP筋的粘结滑移本构模型进行了分析。     

定向分布纤维增强混凝土的制备和力学性能分析

研究了超高性能纤维增强混凝土(UHPFRC)中纤维的取向与分布及对混凝土力学性能的影响规律;利用磁化法控制钢纤维在混凝土中的取向与分布,探究UHPFRC中钢纤维取向与分布对机械强度的影响。结果表明:在最优钢纤维掺量0.9Vol%时,UHPFRC抗压强度先增大后减小,UHPFRC抗折强度持续增大;钢纤维定向分布UHPFRC的最大抗压强度/抗折强度均远大于钢纤维随机分布UHPFRC,抗压强度提升14.10%,抗折强度提升48.02%;当取向系数αs=0.509时,钢纤维定向分布UHPFRC的抗压强度/抗折强度略小于钢纤维随机分布UHPFRC。     

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。     

掺聚合物的橡胶混凝土路用性能研究

为研究聚合物对橡胶混凝土性能的改善作用,比较了不同橡胶掺量的聚合物改性混凝土路用性能。通过密度、抗折强度、抗压强度及劈裂强度试验,分析了掺聚合物的橡胶混凝土基本力学性能及物性的变化规律,并通过冲击试验分析了混凝土的抗冲击韧性;参照混凝土抗折强度试验方法,研究了掺聚合物的橡胶混凝土的粘结性能;采用噪声仪及超声波仪分析了橡胶混凝土的减振降噪效果。结果表明:替代粗集料的橡胶体积分数不超过30%时,可获得路用性能及减振降噪效果较优的橡胶混凝土路面材料。     

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。     

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。     

钢纤维混凝土配合比试验研究

由于影响钢纤维混凝土强度的因素很多,运用正交试验法对钢纤维混凝土的水灰比、钢纤维体积率、砂率与钢纤维混凝土强度的关系进行了讨论,从而找到钢纤维混凝土的最佳配合比,并采用直观法和方差法对结果进行处理。     

钢纤维形状对超高性能混凝土力学性能的影响

试验选用平直形、扭曲形和弯钩形3种形状的钢纤维,在相同掺量下,各成型10组超高性能混凝土试件,进行抗压、抗折强度试验。研究表明:钢纤维形状对混凝土抗压强度有一定影响,其中掺弯钩形钢纤维试件的数据偏差较大,强度不易保证;钢纤维形状对混凝土抗折强度有较大的影响,其中弯钩形钢纤维在提高混凝土抗折强度上的表现最优,较掺平直形钢纤维试件提升了23%。     

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。     

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。     

硅灰改性橡胶混凝土路用性能研究

为减少环境污染及改善水泥混凝土路面的韧性,研究了硅灰改性橡胶混凝土的路用性能。通过密度、抗折强度、抗压强度及劈裂强度试验,研究了掺硅灰的橡胶混凝土基本力学性能及物性的变化规律,试验分析了混凝土的冲击韧性;采用噪声仪及超声波仪研究了橡胶混凝土的减振降噪效果。试验研究表明,硅灰的掺加,提高了普通混凝土的抗折强度、抗压强度及劈裂强度;随着橡胶颗粒体积掺量的增加,橡胶混凝土的密度、抗折强度、抗压强度、劈裂强度与压折比逐渐降低;橡胶颗粒的掺加提高了混凝土的冲击韧性,噪声水平有所下降;随着橡胶掺量的增加,混凝土的阻尼降噪效果越明显;当橡胶颗粒体积掺量不超过30%粗集料时,可获得路用性能较优的橡胶混凝土路面材料。     

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。     

道路多纤维混凝土力学性能及耐磨耗性能的研究

文章研究了不同掺量钢纤维混凝土的抗压强度、抗折强度、耐磨耗性能，论述了掺钢纤维对混凝土抗压强度、抗折强度及磨耗性能的影响，探讨和分析了钢纤维复合材料抗压强度、抗折强度及耐磨耗性能提高的机理。试验证明，混凝土中掺钢纤维能显著减少混凝土的磨耗和提高混凝土的抗折强度，可应用于路面工程中。     

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.     

钢纤维对超高性能混凝土施工及力学性能的影响研究

为探讨不同钢纤维掺量、长径比及形状对超高性能混凝土的施工及力学性能的影响,首先通过室内试验设计并制备了10组不同钢纤维的超高性能混凝土试件,然后分别对各试件依次进行扩展度、抗压强度及抗折强度测试,得出以下结论:①随着钢纤维掺量的增大,超高性能混凝土的扩展度逐渐减小,抗压强度则逐渐增大,而抗折强度呈先增后减变化;②随着长径比的增大,超高性能混凝土的扩张度逐渐减小,抗压强度和抗折强度则逐渐增大;③钢纤维形状对超高性能混凝土的扩展度、抗折强度和抗折强度均有一定的影响。因此,在工程应用中需根据实际施工需求选择合适的钢纤维掺量、长径比及钢纤维形状。     

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。     

胶乳改性橡胶混凝土路用性能研究

基于提高橡胶混凝土的路用性能,研究了橡胶等体积代替细集料,5%丁苯胶乳为改性剂对橡胶混凝土路用性能的改性效果,以基本力学试验为基础,计算出不同橡胶掺量的橡胶混凝土的拉压比及折压比,并测试了超声波在混凝土中的传播速度,并计算出动态模量,建立了超声波传播速度的预测模型。试验表明:胶乳能填充混凝土内部空隙,提高橡胶混凝土的基本力学性能,并提高混凝土拉压比和折压比,从而增强混凝土的韧性,降低超声波在混凝土中的传播速度和动态模量,起到了路用降噪的效果。橡胶粒径对于橡胶混凝土的路用性能及胶乳改性效果有重要影响,掺细橡胶粉的混凝土其力学强度较低,但韧性较好,且动态模量值较低。