钢-聚丙烯混杂纤维混凝土动力学性能的SHPB试验

为研究不同纤维类型、组合方式和掺量对混凝土静态抗压强度的影响,通过分离式SHPB实验装置对3种HFRC(AS-CSHFRC、AS-PHFRC、CS-PHFRC)进行不同气压下的动态力学性能实验。试验结果表明:与素混凝土相比3种HFRC材料的破坏形态在动态荷载作用下均表现出了明显的应变率增强效应,其中聚丙烯纤维可以改善混凝土的脆性破坏,AS-PHFRC和CS-PHFRC在破坏形态上优于AS-CSHFRC。对比3种HFRC混凝土,AS-CSHFRC的动态压缩变形能力最好,且峰值应变随纤维掺量的变化无较大的波动。     

某隧道地基岩体的应变率效应研究

依托广州如意坊放射线系统工程,利用万能试验机（DDL300）和分离式霍普金森压杆（SHPB）对水下拟建隧道岩体进行钻孔取样,进行静态力学试验和冲击试验;研究其静动态力学性能和应变率效应。结果表明:岩体试样脆性大,静态抗压强度为29.23 MPa,应变率敏感性较大,应变率在24～73 s?1范围内;动态抗压强度为45.30～74.14 MPa,动态增长因子（DIF）为1.55～2.53,抗压强度、抗拉强度和动态增长因子随应变率的上升而增强和上升,表现出正应变率效应。     

纤维沥青混凝土的动态参数试验研究

通过动态抗压试验和动态劈裂试验研究了不同纤维掺量沥青混凝土的动态性能参数。选用5种聚酯纤维掺量的沥青混凝土圆柱体试件和马歇尔试件,每种纤维掺量制作4个试件,在MTS810材料试验机上进行试验。通过试验确定不同纤维掺量沥青混凝土的动态抗压模量和劈裂回弹模量,对纤维沥青混凝土的动态性能机理进行了分析,并且讨论了动静态抗压模量之间的关系以及纤维掺量与动态模量之间的关系。结果分析表明,加入纤维后的沥青混凝土表现出与普通沥青混凝土相似的动态响应规律,沥青混凝土的动态模量与纤维掺量之间存在较好的相关性,适量的加入纤维会改善沥青混凝土的动态模量等主要动态参数,从而有效增强其综合路用性能。根据动、静态分析结果的基础上给出此种聚酯纤维沥青混凝土的合理纤维掺量在0.20%~0.25%之间。     

纤维素纤维加筋土的力学特性

为提高上海地区黏土的工程特性,采用纤维素纤维改良黏土的方法,通过击实试验、直接剪切试验和无侧限抗压强度试验,来探究不同加筋条件下纤维素纤维对上海黏土的最优含水率、最大干密度、抗剪强度以及抗压强度等力学特性的影响。试验结果表明:纤维素纤维可增大黏土的最大干密度,减小黏土的最优含水量,且随着纤维加筋率和含水率的增大,影响逐渐降低。与素土相比,纤维素纤维加筋土的抗剪强度明显增强,最优加筋率为0.6%。当纤维素纤维加筋率低于0.6%时,不同垂直荷载下的抗剪强度均随着纤维含量的增加而提高,当纤维素纤维加筋率高于0.6%时,加筋土的抗剪强度则逐渐下降。直接剪切试验中,垂直荷载为50 k Pa和100 k Pa时,多数应力应变曲线呈现应变软化型;150 k Pa和200 k Pa时,多数应力应变曲线呈现应变硬化型。当纤维素纤维加筋率为0.6%时,纤维素纤维可明显提高黏土的抗压强度,纤维加筋率过高时,纤维素纤维对黏土无侧限抗压强度的影响减弱。纤维素纤维可增强黏土整体性、受外力作用时的稳定性,纤维加筋率过高时,抗压强度和抵抗变形的能力减小。由此说明,纤维素纤维可在一定程度上增强黏土的密实度、抗剪强度和抗压强度,优化黏土破坏形态。同时,过量的纤维素纤维将引起反作用。     

纤维增强沥青混凝土低温性能研究

通过一系列低温试验,比较了GoodRoadⅡ聚酯纤维增强沥青混凝土与普通沥青混凝土的低温性能指标。结果表明,加入纤维后沥青混凝土的弯曲应变能提高,脆化点温度降低,低温蠕变速率增大,J 积分试验的应变能增大,纤维的加入使沥青混凝土的低温抗裂性能得到改善。并解释了其改善机理。     

碳纤维增强混凝土的单轴拉伸特性

试验研究了碳纤维增强混凝土在单轴拉伸荷载下的力学性能.试验发现:当纤维体积掺量为0.1%时,纤维混凝土的抗拉强度比基准混凝土提高11%,极限拉伸应变提高24%,断裂能提高47.8%.纤维混凝土特征长度增加,即纤维混凝土脆性降低.试验证明:碳纤维具有良好的阻裂性能,增强了硬化混凝土的抗裂性能.     

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。     

纤维沥青混凝土五单元八参数粘弹性力学模型

为了准确描述纤维沥青混凝土的粘弹性变形性能,在分析其蠕变全过程变形特征和常用粘弹性模型的基础上,提出了纤维沥青混凝土五单元八参数粘弹性力学模型。通过不同纤维体积率和长径比的纤维沥青混凝土小梁弯曲蠕变试验,求解模型参数,研究纤维体积率和长径比对模型参数及沥青混凝土粘弹性能的影响,建立了五单元八参数模型表征的考虑纤维含量特征参数影响的纤维沥青混凝土粘弹性本构方程,并进行了粘弹性分析。研究结果表明:五单元八参数模型能表征纤维沥青混凝土蠕变全过程的粘弹性变形特征,与蠕变试验结果具有较好的相关性;纤维含量特征参数能综合反映纤维体积率和长径比对沥青混凝土粘弹性能的影响,在所研究的试验范围内,纤维沥青混凝土最佳纤维体积率为0.348%,长径比为324,纤维含量特征参数为1.128。     

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。     

聚酯纤维沥青胶浆流变特性研究

采用粘度试验、动态剪切试验和动态蠕变试验研究了聚酯纤维对沥青胶浆流变特性的影响,并分析了聚酯纤维的作用机理.试验结果表明:聚酯纤维掺入后能增大沥青胶浆的粘度,当纤维掺量超过0.5%时增粘效果明显;聚酯纤维沥青胶浆的复合剪切模量增大并且相位角降低,表明纤维发挥增强作用的同时,还能增加沥青胶浆的弹性性质;高温时聚酯纤维沥青胶浆的车辙因子明显高于基准样,并且在蠕变试验加载过程中产生的总应变和永久应变大幅度降低,表明聚酯纤维能有效改善沥青胶浆与混合料抗永久变形的能力.     

纤维沥青混合料在多年冻土地区的应用

通过两种纤维沥青混合料的马歇尔、低温抗裂、冻融劈裂、高温车辙等试验与试验路修筑观测,分析了纤维沥青混合料在多年冻土地区的适用性。研究得出,在相同沥青含量下,纤维沥青混合料的密度明显减小,空隙率和矿料间隙率增大,沥青饱和度、稳定度和流值有所降低。纤维沥青混合料的蠕变速率及其对沥青含量的敏感性减小,弯拉应变增大,柔性明显增强。在相同沥青含量下,纤维沥青混合料的抗冻性有所降低,但实际应用中通过提高最佳沥青用量,可以缓解这种不利的影响。纤维沥青混合料的动稳定度明显增大,对改善沥青混合料的高温稳定性十分有利。纤维沥青混凝土试验路的裂缝间距明显增大,使用状况良好。结果表明,纤维沥青混合料在多年冻土地区有良好的使用价值。     

混凝土动、静弹性模量相关试验研究

从不同骨料类型、径粒大小、3种强度等级的混凝土的特性入手,采用弹性波试验与标准轴心抗压强度、静力弹性模量的试验相结合的方法,得到相应混凝土的各种物理力学参数和声学参数;在此基础上,采用非线性拟合,建立不同骨料类型及径粒大小的混凝土动态弹性模量与静态弹性模量的相关关系,为现场原位检测混凝土弹性模量的研究提供了基础。研究表明:混凝土试件用超声波脉冲法得到的动态弹性模量与静力法得到的静态弹性模量均有一定差异,但在同一参数水平下,混凝土的动-静态弹性模量呈二次多项式函数关系。     

不同钢纤维掺入率的混凝土疲劳试验研究

利用电液伺服材料试验机,进行钢纤维混凝土的疲劳试验研究,得到不同钢纤维掺入率的混凝土试件在疲劳荷载作用下的疲劳寿命以及应力、应变变化规律。根据试验数据,作出钢纤维混凝土的疲劳寿命曲线,并得到不同钢纤维掺入率的混凝土试件的疲劳应变与寿命的关系对比曲线。结果表明:钢纤维混凝土的疲劳性能明显高于普通混凝土,其疲劳强度较普通混凝土提高20%左右。     

吸能防护材料力学性能分析

以泡沫混凝土与EPS混凝土作为吸能防护材料的主体,分析了强度、纤维、容重等因素对泡沫混凝土与EPS混凝土静态吸能效率的影响。研究结果表明:泡沫混凝土的强度随其表观密度增大而增大;表观密度相同时,纤维的掺入提高了混凝土的韧性、抗变形抗裂能力,吸能效率增大;EPS混凝土抗压强度小于4 MPa时,随着抗压强度的增加,混凝土的吸能效率先升高再降低,约2.8 MPa时,出现较高的应力应变平台,达到最佳吸能效果。该研究结果可为吸能防护材料制备提供设计依据。     

冲击载荷下Hybrid Ⅲ假人颈部应力与应变

为研究对假人颈部软材料在冲击载荷下的动态力学响应,模拟了摆锤冲击工况和佩戴三点式安全带的Hybrid Ⅲ假人滑车正面碰撞工况。模拟中,基于验证的Hybrid Ⅲ 50百分位男子假人有限元模型,使用了非线性动态显示有限元仿真分析方法。在两种结构、两类载荷下,比较了颈部橡胶材料的局部应力和应变。结果表明:法规认证的颈部试验载荷工况比滑车碰撞工况严重。因此,为准确表征假人橡胶材料的力学行为,需要设计一种能够反映整车碰撞环境下假人颈部变形特征的材料试验;试验中,要求应变达到1.5,且应变率达到50 s-1;其应力状态包括单向拉伸/压缩、纯剪切、双向拉伸/压缩,以及体积压缩。     

碳纤维包裹下混凝土的动态力学性能研究

为研究在强动载冲击下、径向碳纤维布约束条件下的混凝土动态力学性能,采用SHPB(分离式霍普金森杆)技术对C40混凝土试件及碳纤维布包裹的C40混凝土试件进行累计冲击压缩试验,测试出试件在不同冲击加载条件下的平均应变率、破坏应力、破坏应变等。同时采用表面直透法对试件进行损伤检测,并用多次冲击有效试验来讨论累计损伤特性。通过对两者特性对比分析,得出混凝土在碳纤维包裹下延性和强度均得到提高,且延性增加的更为明显,同时得出D值与破坏形态的对应关系。对比素混凝土,证明碳纤维布能提高混凝土抗冲击能力。     

聚丙烯纤维在高性能混凝土中的应用

在高性能混凝土中掺加聚丙烯纤维可以大幅度提高混凝土韧性,从而提高了混凝土的耐久性。文章研究了纤维对增强高性能混凝土品质的影响。试验结果表明,掺加体积率为0.9%聚丙烯纤维的C60纤维增强高性能混凝土较基准混凝土在抗折强度、疲劳特性、抗渗、抗冻等方面都有很大的提高。纤维增强高性能混凝土有很广阔的发展前景。     

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。     

3D打印工程塑料力学特性分析

为了3D打印工程塑料被更合理地使用,通过试验了解3D打印工程塑料的特殊力学性能,并建立其力学模型。首先将3D打印工程塑料根据不同的方向与不同的纤维直径,利用3D打印设备打印出狗骨状试件,然后按照试验标准利用INSTRON 5966材料试验平台对其进行材料拉伸试验。发现其力学性能具有明显的各向异性,在纤维方向具有弹塑性的特点;垂直纤维方向有弹脆性的特点;在垂直纤维方向纤维直径越大则失效应变越大;在纤维方向时,纤维直径等于0.25 mm时屈服强度和极限载荷有着明显的提高,纤维直径等于0.3 mm时破坏位移/应变是最大的。并利用Mazars损伤模型描述了3D打印工程塑料的力学本构模型。最后分析了3D打印工程塑料的特殊力学特性对其使用的特殊要求与运用。     

聚丙烯纤维混凝土直接拉伸性能的试验研究

重点研究聚丙烯纤维增强混凝土在单轴直接拉伸荷载下的力学性能和纤维混凝土的单轴拉伸应力变形全曲线。提出单轴拉伸相对应力裂缝宽度曲线的理论方程式。由单轴拉伸全曲线得到了纤维混凝土的应力裂缝宽度曲线、断裂能及特征长度等。试验发现:当纤维体积掺量为0 14%时,纤维混凝土的轴心抗拉强度比基准混凝土提高20%,极限拉伸应变提高49%,断裂能提高68%,临界断裂时的最大裂缝宽度增加55%。聚丙烯纤维具有良好的阻裂性能,增强了硬化混凝土的能量吸收能力。