路面纤维混凝土韧性试验研究

为获取纤维混凝土的荷载-挠度曲线,研究纤维对纤维混凝土韧度的影响,配制8组混杂纤维混凝土试件进行韧度试验,利用独立于试验机的数据采集装置获取试件的荷载-挠度曲线,分析不同纤维种类和掺量对纤维混凝土韧度指数的影响,并研究了韧度指数同弯拉强度的关系。结果表明：钢纤维对弯拉强度的贡献较大;铣削型钢纤维与仿钢丝聚丙烯纤维的组合对韧度的贡献最大,针状钢纤维混凝土的韧度随着纤维掺量的增加而增大;韧度指数随着纤维体积率和纤维根数的增加而增加;韧度指数高的试件弯拉强度不一定大,弯拉强度为6.7MPa对应着韧度指数的最低值。     

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。     

路用层铺式钢纤维混凝土力学性能与破坏特征分析

路用层铺式钢纤维混凝土是采用钢纤维分层铺设在素混凝土内部的一种混凝土结构形式。文中通过采用不同掺量和不同位置布置钢纤维混凝土与普通素混凝土进行力学性能对比试验,分析层铺式钢纤维混凝土的力学性能与破坏特征。结果表明,随着钢纤维掺量的增加,钢纤维混凝土的抗压强度和抗折强度发生变化,尤其是双层层铺式钢纤维混凝土抗折强度更要优于素混凝土,当双层钢纤维掺量在0.6和1.2kg/(m2·层)时,层铺式钢纤维混凝土的抗折强度比普通素混凝土分别提高了13.4%和17.7%。根据能量耗能原理以及混凝土试件抗折破坏特征,得出钢纤维对抑制混凝土的早期裂缝和受载后保持混凝土基体的整体性有重要作用。     

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%。     

纤维增强生态混凝土弯曲疲劳特性

系统研究了全掺钢纤维、玻璃纤维、腈纶纤维及全掺腈纶纤维混凝土梁底撒布一层钢纤维等结构形式的弯曲疲劳特性,探讨了粉煤灰对纤维混凝土疲劳性能的影响。试验表明：粉煤灰能显著改善纤维混凝土弯曲疲劳性能;玻璃纤维对混凝土疲劳性能的改善效果比腈纶纤维和钢纤维稍差;掺粉煤灰时,当腈纶纤维掺量为1．0kg／m^3时,全掺纤维混凝土的疲劳强度比基准混凝土提高了约12％,素混凝土梁底层撒布一层2．6kg／m^2的钢纤维时,纤维混凝土梁的疲劳强度比基准混凝土提高了12％,在腈纶纤维掺量为1．0kg／m^3纤维混凝土梁底部撒一层2．6kg／m^2时,纤维混凝土的疲劳强度比基准混凝土提高了17％,即钢纤维与腈纶纤维联合使用后,构件的弯曲疲劳性有了较为显著的改善,对于道路及桥梁采用这一结构形式比较理想。     

UHPC单轴受压力学性能及本构关系研究

为了解纤维掺量不同的超高性能混凝土(UHPC)试件单轴受压力学性能,考虑PVA纤维、钢纤维及其混杂纤维的掺量及水胶比,制作4组普通混凝土试件和11组UHPC试件进行单轴受压试验,分析各组试件单轴受压破坏形态、韧性等受力特性,并根据试验结果研究UHPC受压本构关系。结果表明:随着纤维掺量的增加,试件的破坏形态由脆性向塑性转变,UHPC试件开裂后韧性增加,相较未掺纤维的韧性指数I_1.5、I_2.0、I_3.0均提高为原来的1.6倍以上;相同纤维掺量下,钢纤维对UHPC的阻裂效果优于PVA纤维。经无量纲化处理的UHPC受压应力～应变曲线具有明显的非弹性段,纤维掺量较高时部分试件的曲线会出现应力台阶;所提出的UHPC开裂变形计算方法可避免常规作图法人为因素的影响,UHPC受压本构模型考虑了纤维种类及掺量,能较好地模拟各纤维掺量下的结构受力。     

钢管纤维混凝土的体积稳定性与力学性能研究

制备了包裹性好、流动性佳、自密实的钢纤维微膨胀混凝土,研究了其抗压、抗折、劈裂抗拉等力学性能;采用自主研制的钢管混凝土限制膨胀率测定仪,研究了在钢纤维与钢管双重约束下微膨胀混凝土的体积变形规律;制作了12根钢管混凝土短柱,测试了钢纤维与膨胀剂复合对其承载力的影响。结果表明:掺钢纤维对微膨胀混凝土的劈裂抗拉与抗折强度提高显著,分别为78%与64.7%,对其抗压强度提高不明显;膨胀剂掺量40kg、钢纤维体积掺量不超过1%时,钢纤维微膨胀钢管混凝土可产生稳定的膨胀变形;钢纤维与膨胀剂复合能使钢管混凝土试件的屈服与极限荷载分别提高7%与8%。     

隧道单层衬砌高强喷射混凝土试验研究

近年来,单层衬砌作为新的隧道结构形式,由于其具有经济、低碳、环保特点,广泛应用于隧道及地下工程中。但对于组成单层衬砌结构主要材料的喷射混凝土的力学和耐久性能要求比以往喷射混凝土要求更高。该文围绕提高喷射混凝土强度和密实度进行了相关的试验研究,研究证实采用聚羧酸高性能减水剂、无碱速凝剂和低水胶比以及单掺或双掺矿物掺合料可有效提高混凝土的强度和密实性。     

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。     

成型方式对钢纤维混凝土力学性能的影响

选取钢锭铣削型(700级)和端钩钢丝型(1000级和1300级)钢纤维,采用两种成型方式获得钢纤维混凝土力学试件,研究钢纤维类型、掺量及成型工艺对混凝土力学性能的影响,采用CT技术研究圆柱体和长方体试件中的钢纤维分布形态。研究结果表明:随着基体强度提高,钢纤维对混凝土初裂弯拉强度的增强效果减弱,对极限弯拉强度改善作用的增强趋势几乎不受影响。在提高初裂弯拉强度方面,钢锭铣削和超高强(1300级)钢丝较优;在提高极限弯拉强度和弯曲韧性方面,钢丝切断型要优于钢锭铣削型。钢纤维对室外切割成型试件力学性能的提高效果大于室内试模成型试件力学性能的提高效果,建议面板类钢纤维混凝土力学试验所需试件采用板块浇筑、切割成型的方式获取。     

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。     

硫酸盐-冻融共同作用下隧道衬砌支护喷射混凝土劣化性能研究

为研究地铁隧道衬砌支护结构在恶劣环境下的劣化问题,以西部地区地铁隧道服役过程中典型的气候条件和腐蚀环境为背景,研究冻融和盐溶液侵蚀情况下隧道衬砌支护结构的耐久性能。依据兰州秋冬环境温度和地下水中硫酸盐的离子质量浓度设计室内硫酸盐-冻融侵蚀试验,研究不同掺量的粉煤灰和玄武岩纤维对衬砌支护喷射混凝土在不同冻融循环次数作用下的质量损失率、相对动弹性模量和抗压强度耐蚀系数的影响,并根据试验结果建立考虑粉煤灰掺量和玄武岩纤维掺量的抗压强度衰减模型。结果表明： 1）粉煤灰和玄武岩纤维对衬砌支护喷射混凝土性能提升的最优掺量分别为20%和0.1%。2）混凝土的质量损失率随冻融循环先增大后降低,到后期又持续增大;随着粉煤灰和玄武岩纤维掺量的增大,衬砌支护喷射混凝土的质量损失率降低,当粉煤灰和玄武岩掺量分别达到30%和0.15%时,对质量损失率的降低出现负效应。3）喷射混凝土的相对动弹性模量和抗压强度耐蚀系数随着冻融循环次数的增大在初期损失较小,之后迅速增大。     

玄武岩纤维路面混凝土断裂参数实验研究

为探讨玄武岩纤维对水泥混凝土路面断裂参数的影响,以双K模型为理论依据,对4组不同配合比的水泥混凝土路面试块,在7d龄期进行了楔入劈拉实验,得到了FH~V曲线及断裂参数(起裂韧度及失稳韧度),并与相关文献进行了值域对比。结果表明:玄武岩纤维水泥混凝土路面FH~V曲线在裂纹未扩展、稳定扩展和失稳扩展三个阶段,呈现明显不同的特征。玄武岩纤维掺量从0增加到2.0kg/m~3,起裂韧度及失稳韧度分别由0.472MPa·m~(1/2),0.953 MPa·m~(1/2)提升至0.757 MPa·m~(1/2),1.453 MPa·m~(1/2)。玄武岩纤维的掺入有效提高了混凝土的断裂性能,但若增加纤维以提高断裂韧度为目的时,建议纤维的最优掺量为1.5kg/m~3。玄武岩纤维与碳纤维对断裂韧度的增益效果相当时,经济效果明显优于碳纤维。     

剪切型超短超细钢纤维增强砂浆性能的试验研究

在砂浆中加入钢纤维可以显著地改善砂浆的各种力学性能,不同掺量、不同长度的钢纤维对砂浆性能的影响也不同.对11种不同比例的剪切型超短超细钢纤维(长度:6 mm,直径:0.2 mm)掺入量和6种不同比例的普通钢纤维掺入量的砂浆试件进行试验,研究了不同钢纤维掺入量对钢纤维增强砂浆的荷载-挠度规律的影响和其对弹性模量、弯曲断裂...     

基于现场试验的超大双曲面穹顶洞库支护体系研究

为解决硬岩中超大型地下工程复合式衬砌二次衬砌模筑混凝土施工困难、模板工程复杂、混凝土圬工量大等问题，以某地下储油库为依托，应用有限差分计算软件与现场原位试验的方法，对大型地下工程进行力学机制研究及支护体系优化。研究结果表明： 1）在围岩条件较好的岩体中开挖大型地下洞室，在支护参数选择合理、施工质量得以保证的前提下，使用单层喷射混凝土衬砌可提高施工效率，减少混凝土用量； 2）采用聚丙烯纤维喷射混凝土支护+低预应力锚杆的优化支护体系相较于Q系统岩石支护表所得的支护参数可更好地控制围岩变形，减少支护结构与围岩的拉应力区，达到与复合式衬砌接近的支护效果； 3）现场试验后发现优化后的支护体系在变形与应力方面可达到预期效果，穹顶最大变形约8 mm，支护结构安全可靠。     

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。     

路面层铺式钢纤维混凝土力学强度分析

上下层铺式钢纤维混凝土路面是一种新型的路面结构形式,该文通过不同掺量钢纤维混凝土与素混凝土的对比试验,分析了钢纤维混凝土力学性能的改善状况,研究了该种路面结构的可行性。     

有效纤维量和层数分布对SFRC基本力学性能影响研究

为研究层布式钢纤维混凝土中有效纤维量和层数分布对其基本力学性能的影响,通过分析钢纤维混凝土单轴受力破坏机理及钢纤维混凝土中存在无效钢纤维量的合理性,确定了有效纤维量的数学表达方法,并进行了试验验证.在此基础上,确定了层布式钢纤维混凝土中钢纤维的最佳层数"N"的数学模型,"N"与钢纤维的体积掺量Vf成正比、与最佳层面密度...     

钢纤维和聚丙烯粗纤维喷射混凝土性能研究

研究了钢纤维和聚丙烯粗纤维喷射混凝土的力学性能和耐久性能,特别是对其抗碳化及抗氯离子侵蚀耐久性进行了比较。结果表明,在适量的掺量条件下,钢纤维喷射混凝土的力学性能较聚丙烯粗纤维要好,但从长期耐久性来看,在碳化和氯离子腐蚀环境中钢纤维喷射混凝土将有一个失效的过程,而聚丙烯粗纤维喷射混凝土可长期有效。因此,在腐蚀环境条件下,当力学性能满足设计要求时,聚丙烯粗纤维完全可以替代钢纤维。     

路面PE纤维混凝土韧性和耐磨耗性试验研究

从提高混凝土路面韧性和耐磨耗性出发,分析了不同体积掺量(0,0.5%,1%)聚乙烯纤维和不同取代量(0,30%,50%)粉煤灰对混凝土弯拉强度、弯韧度指数、裂后强度以及耐磨耗性的影响。结果表明:聚乙烯纤维对弯拉强度和韧度的贡献较大;试件FFFO弯韧度指数比FFFZ高1.8倍;高掺粉煤灰(50%)和聚乙烯纤维(体积分数为1%)组合的28 d强度满足公路设计要求;聚丙烯纤维与粉煤灰(30%)的组合对耐磨耗性贡献最大;耐磨耗性随纤维掺量的增多而增强,与纤维掺量有二次函数的关系;纤维掺量对弯韧度指数和裂后强度的影响有相同的倾向。