定侧压混凝土双轴拉-压疲劳累积损伤试验研究

在对有限预应力混凝土桥梁结构进行损伤分析与剩余寿命估算时,为了解混凝土在双轴波动拉-压应力作用下的疲劳强度和损伤特性,通过室内小尺寸的变截面棱柱体试件的双轴疲劳试验,得到了定侧压下混凝土等幅和变幅重复荷载作用下的轴心拉-压疲劳方程和疲劳变形特性。由等幅疲劳变形模量定义了损伤变量,拟合试验结果得到了相应的损伤演化方程;依据损伤演变与损伤状态、加载条件间的相关性,建立了相应的疲劳损伤模型。研究表明:极限疲劳割线模量衰减率可作为混凝土发生拉-压疲劳破坏的标志;用规范化的疲劳变形模量定义损伤变量,建立的损伤累积模型,用于疲劳损伤分析和剩余寿命预测时具有较高的精度。     

纤维混凝土抗盐冻性能试验研究

为提高季冻区路用水泥混凝土的抗盐冻性能,以钢纤维、玄武岩纤维、PVA和聚丙烯纤维混凝土和素混凝土为研究对象,进行盐冻条件下的弯拉强度及冻融循环试验,分析200次冻融循环作用下混凝土的弯拉强度损失、相对动弹模量、质量损失及疲劳寿命。研究结果表明:纤维的掺入可显著提高混凝土的弯拉强度(聚丙烯纤维除外)、抗盐冻性能及疲劳性能;钢纤维、玄武岩纤维、PVA和聚丙烯纤维4种纤维掺入后,混凝土的弯拉强度分别比素混凝土弯拉强度增加14.3%、7.9%、20.6%和-4.8%;抗盐冻性能由高到低为聚丙烯纤维钢纤维PVA玄武岩纤维;200次冻融循环作用下,疲劳寿命由大到小为钢纤维PVA聚丙烯纤维玄武岩纤维素混凝土路面。4种纤维中,钢纤维混凝土弯拉强度和抗盐冻性能良好,且冻融前后疲劳性能最佳,因而在季节性冰冻地区水泥混凝土路面材料设计时应当优先推荐使用钢纤维。     

聚丙烯纤维混凝土修补水泥混凝土路面的试验研究

通过聚丙烯纤维混凝土与冻害混凝土的黏结性能试验研究,主要考察了聚丙烯纤维掺量、界面剂类型及冻融循环作用等对聚丙烯纤维与冻害混凝土黏结性能的影响.试验结果表明,冻融循环作用对新混凝土与损伤混凝土黏结性能的损伤程度较大;聚丙烯纤维的加入明显提高了新混凝土与损伤混凝土的黏结劈拉强度及黏结面的抗冻融循环作用的能力;同时,界面剂类型对新混凝土与损伤混凝土的黏结强度有一定的影响,采用混凝土界面剂的试件的黏结劈拉强度及黏结面的抗冻融作用的能力高于采用水泥净浆的试件.     

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。     

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。     

钢纤维特性对UHPC轴拉性能与弯拉性能的影响及对比研究

为定量地研究钢纤维特征参数对超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete,UHPC）受拉性能的影响规律,现对同一纤维体积掺量（2%）下不同纤维长径比（59~100）、不同纤维类型（端钩型与平直型）及无钢纤维的UHPC试件分别开展了轴拉试验与四点弯拉试验。通过选取拉伸全曲线上的初裂点、峰值点及其他几个特征点,定量地分析了UHPC拉伸过程中的轴拉性能与弯拉性能,并对2种拉伸试验下的初裂强度与峰值强度进行了对比与分析,最后利用ABAQUS软件对2种拉伸全曲线进行了有限元倒推分析。研究结果表明：①随着一定范围内的纤维长径比的增加,与轴拉试验相比,UHPC试件的拉伸强度和拉伸韧性在弯拉试验中提升得更明显;②无论是端钩型还是平直型纤维试件,轴拉应变达到3 000×10^-6时的应力均高于7 MPa,且大弯拉变形状态下的强度均仍为弯拉初裂强度的1.17~2.43倍;③有无钢纤维对UHPC轴拉性能与弯拉性能均具有不同程度的裂后增强效果,其中后者优于前者;④在UHPC结构设计中可用考虑尺寸效应修正后的弯拉初裂强度来估算轴拉初裂强度,且扣除纤维取向的影响后,基于ABAQUS有限元软件倒推输入的三折线轴拉本构与实测的轴拉本构基本相符。     

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。     

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。     

聚丙烯纤维混凝土力学耐久性能研究

通过试验研究聚丙烯纤维对混凝土的力学性能和耐久性能的影响,主要探讨聚丙烯纤维对混凝土立方体抗压强度、抗折强度、劈拉强度、脆性性能、抗渗性、抗冻性的影响规律,并进行机理分析,为纤维混凝土的理论研究积累试验数据,为聚丙烯纤维混凝土在工程中进一步推广和使用提供依据。     

UTW路面用混凝土试验研究

对普通混凝土、钢纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土和网状聚丙烯纤维混凝土进行强度性能和疲劳性能的室内对比试验，结果表明：钢纤维和Fibermesh网状聚丙烯纤维对混凝土抗弯拉强度改善明显；掺入三种纤维后提高了混凝土的柔韧性，尤其是网状聚丙烯纤维和单丝纤维，改善效果很明显，这对改善UTW路面应力状况非常有利；网状聚丙烯纤维混凝土在0.65～0.90应力水平范围内，疲劳寿命增长均很明显，而且相对比较稳定，说明网状聚丙烯纤维的增韧作用更加明显，适宜于UTW路面使用。     

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。     

高掺量大长细比聚丙烯纤维自密实混凝土性能试验研究

采用坍落扩展度试验、L形仪试验和抗压强度、劈拉强度、弯拉强度试验,研究了0.15 %掺量下19 mm大长细比聚丙烯单丝纤维对自密实混凝土的施工性能和强度的影响。结果表明:高掺量大长细比聚丙烯纤维对工作性影响较大,使混凝土拌合物流动性降低,但通过提高胶凝体与减水剂用量,可以达到流动性要求;高掺量大长细比聚丙烯纤维能有效提高自密实混凝土的劈拉、弯拉强度。     

水镁石纤维混凝土在高速公路隧道路面中的应用试验研究

研究了水镁石纤维混凝土在高速公路隧道路面中的应用技术问题.通过水泥强度等级筛选、水泥用量及纤维用量试验以及配比调整,确定了隧道路面混凝土的施工配合比.并与钢纤维混凝土进行了对比.研究结果表明,在满足工程设计要求的情况下,与钢纤维混凝土相比,水镁石纤维混凝土在所用水泥强度等级降低,水泥用量及纤维用量减少的情况下,抗弯拉强度还有较大提高,而材料成本不足钢纤维混凝土的1/3.     

BFRP约束损伤混凝土柱轴压力学性能试验研究

为了研究玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)约束有初始损伤的混凝土圆柱体的轴压力学性能,对26个直径150mm、高300mm的圆柱体试件进行了轴压试验,包括24个BFRP约束混凝土试件和2个素混凝土试件。研究的主要参数是BFRP约束层数(1、3、5层)和试件初始损伤程度。其中18个混凝土试件在包裹BFRP之前分别轴压加载至3种不同的应力水平然后卸载,分别代表轻微、中等和严重损伤。试验结果表明:BFRP约束完好及初始损伤混凝土试件相比于素混凝土试件,峰值强度和极限应变均有明显提高,初始损伤会影响BFRP约束试件的峰值强度,但对极限应变影响很小。在试验结果的基础上,提出了一个修正强度模型和应变模型来预测初始损伤对BFRP约束混凝土柱轴压力学性能的影响,预测值与试验结果吻合较好。     

沥青混合料拉压疲劳损伤试验

为研究沥青路面结构实际处于拉压应力作用下的疲劳损伤特性,针对沥青混合料AC-13开展了连续式交变正弦波形加载的小梁拉压疲劳试验。依据损伤力学基本理论,采用唯象学方法分析了沥青混合料的拉压疲劳损伤特性。介绍了拉压疲劳试验方法及影响因素,根据疲劳试验结果得到了拉压疲劳方程;基于弹性模量定义的损伤变量,建立了拉压疲劳损伤模型,拟合疲劳试验结果确定了损伤参数,获得了考虑应力水平的拉压疲劳损伤演化方程。研究结果表明:疲劳损伤参数α、β随应力水平增大而增大,且近似呈线性关系;拉压疲劳损伤演化大致呈3阶段变化规律,即损伤萌生、损伤稳定增长和损伤失稳破坏阶段;应力水平越大的损伤演化曲线越靠下,随寿命比变化疲劳损伤演化速度越缓和。     

大掺量矿物掺合料砼基本力学性能的试验研究

采用高效减水剂、高效引气剂、活性掺合料、高性能混杂纤维以及膨胀剂等复合技术和合理的养护工艺制备出不同强度等级的大掺量矿物掺合料砼,测定了其基本力学性能.结果表明,外加剂(膨胀剂及引气剂)混杂与二元纤维混杂(聚丙烯纤维 普通钢纤维)多元复合均能不同程度地提高大掺量矿物掺合料砼的抗压强度、抗弯强度和抗劈拉强度,而与三元纤维混杂(聚丙烯纤维 聚酯纤维 普通钢纤维)多元复合则表现出不同的规律,砼的抗弯强度在各龄期均有所提高,而抗压和抗劈拉强度有所降低.     

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。     

纤维陶粒混凝土冻融性能及损伤模型试验研究

针对聚丙烯纤维陶粒混凝土,开展系列冻融损伤试验、不同冻融损伤次数后的抗压及劈裂抗拉破坏试验,观察冻融损伤试验现象,证实了纤维可以有效改善陶粒混凝土的抗冻性能,并可延缓陶粒混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度的衰减.通过测试冻融损伤参量的变化与发展过程,总结归纳出各冻融损伤参量的演变规律.分别以质量、相对动弹性模量、抗压强度、劈...     

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。