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。     

铣削钢纤维混凝土性能的实证分析

通过对不同掺量钢纤维混凝土（ＳＦＲＣ）和普通混凝土进行的室内中足尺试验及强度试验的对比研究，揭示了铣削钢纤维混凝土搞弯拉强度和疲劳强度的增长规律和潜在功能，提出池与铣削刚纤维掺量有关的钢纤维混凝土抗折强度的预估方程，并对其应用范围和使用前景进行了进一步的探讨。     

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。     

废轮胎钢纤维混凝土力学性能试验研究

为探析废轮胎钢纤维混凝土在道路工程中的应用前景,对比测试了废轮胎钢纤维和普通钢纤维体积率、基体混凝土强度等级对立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和弯拉强度等力学性能的影响。结果表明:废轮胎钢纤维对混凝土强度具有明显增强作用,同废轮胎胶粉一样,可作为绿色建材再利用;废轮胎钢纤维混凝土的强度低于普通钢纤维,若要达到相同强度,废轮胎钢纤维掺量需较普通钢纤维高40%左右。此外,混凝土强度等级对钢纤维混凝土弯拉强度增长率的影响较弱,对抗压强度、劈裂强度增长率的影响可忽略不计。     

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。     

大掺量粉煤灰混凝土的试验研究

采用正交试验方法,研究了水胶比、粉煤灰掺量、激发剂硫酸钠和熟石灰掺量等因素对混凝土强度的影响规律。通过试验结果分析,明确了各因素对7 d、28 d龄期大掺量粉煤灰混凝土强度的影响效果,为粉煤灰混凝土的工程应用提供了一定依据。     

路用钢纤维再生混凝土的最佳配合比研究

从不同配合比的钢纤维再生混凝土的抗折强度出发,对其在路面工程应用中的最佳配合比进行了较为系统的研究和分析.结果表明:再生粗集料的含量和水灰比等因素对钢纤维再生混凝土的抗折强度影响较大,在设计抗折强度为6.O MPa,钢纤维的掺量在1.O%的条件下,当再生粗集料的含量小于50%,水灰比在O.44～O.47之间时,钢纤维再生混凝土28 d的抗折强度比较接近于基准钢纤维混凝土,而超出此范围时,钢纤维再生混凝土的抗折强度则会明显降低.最后结合工程应用对含30%再生粗集料的钢纤维再生混凝土的相关性能进行了检测,结果证明适当配合比的钢纤维再生混凝土能够满足I级刚性路面的抗折强度要求.     

桥梁伸缩缝用钢纤维混凝土配合比设计参数影响分析

结合汕湛高速公路云浮至湛江段及支线施工的工程实践,针对伸缩缝锚固区钢纤维混凝土施工存在的混凝土开裂、强度不足、剥落等问题,配制不同砂率与不同纤维掺量、不同纤维长度的钢纤维混凝土,进行试验研究,分析了砂率和钢纤维掺量以及钢纤维长度对钢纤维混凝土抗压强度、坍落度的影响。结果表明:在该配合比材料下,伸缩缝用C50钢纤维混凝土配合比宜选取钢纤维掺量60 kg/m3和砂率48%组合,钢纤维的长度宜为30~40 mm,坍落度宜控制在140~180 mm之间。     

无碱速凝剂对钢纤维混凝土强度影响的试验研究

在钢纤维喷射混凝土施工中,速凝剂应用越来越广泛。速凝剂的应用对钢纤维混凝土的早期和后期强度有较大的影响,本文按无碱速凝剂0%、3%、5%三种掺量来研究其对混凝土早期和后期钢纤维混凝土的抗压、劈裂抗拉强的影响。研究表明:无碱速凝剂对混凝土早期强度(24h)有较大提高,而中期强度增长速率较缓。     

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。     

不同钢纤维掺量及黏结剂对混凝土性能的影响

为揭示钢纤维掺量对混凝土的抗拉强度、抗折强度等力学性能的影响规律,该文对0.5%、1.0%、1.5%、2.0%共4种不同钢纤维掺量的混凝土开展了基本性能试验。测试了不同钢纤维掺量及黏结剂种类下界面的剪切强度。结果表明:钢纤维混凝土的最佳钢纤维掺量为1.5%,在最佳掺量下,水泥净浆界面剂对界面黏结性能的改善比水泥砂浆界面剂好。     

钢纤维混凝土路面的抗折强度与钢纤维掺量的关系

通过对抗折强度与掺量的对比,混凝土抗折强度随着钢纤维的增加而增大,但在钢纤维掺量为0.8%以后的抗折强度增长随掺量增加便不太明显,且7.65 MPa的抗折强度已经比较高(设计为5.0 MPa)。综合考虑决定在混凝土路面中钢纤维的掺量以0.8%(体积比)为宜。     

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%。     

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%。     

矩形钢管钢纤维混凝土组合柱轴压承载力有限元分析

为探明钢纤维混凝土(SFRC)强度、钢纤维体积掺量、钢材强度和长径比等对矩形钢管SFRC组合柱轴压承载力的影响规律，根据正交试验设计32根柱，开展非线性有限元分析，得到荷载位移关系曲线。研究表明：矩形钢管SFRC轴压柱承载力受钢材强度、SFRC强度和钢纤维体积掺量影响显著，其中与钢纤维体积掺量呈近似直线变化，随着钢材强度增加承载力增速有所放缓。提出了矩形钢管SFRC轴压柱的承载力计算式，与相关文献试验值吻合良好。     

钢纤维磷酸镁水泥混凝土梁受弯性能研究

磷酸镁水泥混凝土可应用于桥梁抢建工程中的受弯构件，为研究钢纤维磷酸镁水泥混凝土梁的受弯性能，对5片不同钢纤维掺量(0%、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%)的磷酸镁水泥混凝土梁进行了四点弯曲加载试验，分析了钢纤维掺量对磷酸镁水泥混凝土梁破坏形态、裂缝分布、受弯承载力以及延性等受弯性能的影响。试验结果表明：试验梁的破坏模式均为典型的弯曲破坏；在同等荷载作用下，掺有钢纤维的试验梁裂缝数量更多，但裂缝宽度更小且分布更加密集，改善了梁体开裂状况；随着钢纤维掺量的增加，试验梁的开裂荷载、屈服荷载和峰值荷载以及延性系数均得到提高，其中延性系数的提高尤为显著。基于ABAQUS有限元分析，与试验结果进行对比，并以钢纤维掺量和纵筋配筋率为参数进行了有限元参数化分析，结果表明：纵筋配筋率增加可以显著提高磷酸镁水泥混凝土梁受弯承载力，但会降低梁的延性，而提高钢纤维掺量则能显著改善梁的延性。最后，通过探究钢纤维在混凝土中的作用机理，提出了钢纤维在载荷方向上贡献的抗拉强度，建立了钢纤维磷酸镁水泥混凝土梁的受弯承载力计算公式，且计算结果与试验结果吻合良好。     

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。     

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。     

基于钢纤维增韧的钢管混凝土抗冻性能研究

以干海子钢管混凝土冬期施工为背景。干海子特大桥冬期长,平均气温-4.7℃。采用亚硝酸钠作为防冻剂,结合钢纤维与膨胀剂,制备出了含气量低、粘聚性好、包裹性佳、自密实的钢纤维微膨胀抗冻混凝土,分析了其在低温下的强度发展规律,通过SEM观测了其28d龄期水化产物形貌特征。结果表明:亚硝酸钠掺量占胶凝材料重量的0.4%时,钢管钢纤维微膨胀混凝土在-5℃不冻坏,SEM照片显示钙矾石与CSH凝胶生长状况良好。在现场低温条件下灌注了6根钢管混凝土短柱,同时利用桁架梁钢管混凝土灌注施工形成的冒浆管钢管混凝土切割出了27个短柱试件,研究了低温灌注与养护、后期升温对钢管混凝土构件承载力的影响。试验表明:低温灌注对掺0.4%亚硝酸钠钢管钢纤维微膨胀混凝土构件的承载力无明显影响,后期温度升高后其强度发展稳定,满足干海子钢管混凝土冬期施工要求。     

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。