纤维砂浆抗裂性能的研究进展

运水泥制品及构件是典型的脆性材料,抗裂性能差,容易产生大量的裂缝,降低了建筑物的使用功能、抗渗性和耐久性。为了解决上述问题,建议在水泥基材料中掺入纤维以增强水泥基材料的抗裂性能,提高建筑物的工程质量。从纤维砂浆的抗裂性能方面介绍了国内外的研究进展,从工作性能方面分析了纤维砂浆存在的问题,提出了相应的解决方法,为纤维砂浆这种新型水泥基材料的科研与工程应用提供了参考意见。     

PE纤维水泥基复合材料框架梁柱节点的抗震性能试验研究

为了研究聚乙烯(PE)纤维水泥基复合材料应用于结构中的抗震性能,对PE纤维水泥基复合材料梁柱节点和普通混凝土梁柱节点进行了低周往复荷载作用下的抗震性能试验研究。对节点破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、承载力、刚度退化、强度退化和耗能等抗震性能进行了对比分析。试验结果表明:2种节点均经历了初裂、通裂、极限和破坏四个过程;PE纤维水泥基复合材料替换节点核心区附近混凝土,将混凝土框架节点从核心区剪切破坏提升为梁的弯曲破坏,对节点的初始刚度有一定提升,屈服荷载和极限承载也有所增强,节点强度和刚度始终优于混凝土节点,对节点的耗能能力没有明显影响。     

GHPFRCC轴心抗压强度和弹性模量的试验研究

绿色高性能纤维增强水泥基复合材料GHPFRCC(Green High-performance Fiber-reinforced Cementitious Composites Column)以工业废料粉煤灰代替水泥、PVA(Polyvinyl Alcohol)纤维等为主要原料配制而成,能够大大改善结构耗能能力和耐久性。对16组GHPFRCC试件(尺寸为70.7mm×70.7mm×213.8mm)进行静力受压试验,研究分析GHPFRCC棱柱体轴心抗压强度和弹性模量的影响因素及规律。试验结果表明:①水灰比对抗压强度的影响最大,要提高GHPFRCC抗压强度需减小水灰比;②对GHPFRCC弹性模量影响最大的因素为水灰比,砂胶比影响最小;③GHPFRCC抗压强度大小与普通混凝土相似,说明粉煤灰替代水泥没有明显降低其抗压强度;④由于含有PVA纤维和不含粗骨料,GHPFRCC弹性模量略低于普通混凝土;⑤给出了GHPFRCC抗压强度和弹性模量之间的数值表达式。     

超高韧性水泥基材料增强框架节点抗震性能有限元分析

为了研究超高韧性水泥基材料增强框架梁柱节点的抗震性能,采用Opensees有限元软件对3榀框架梁柱中节点进行了非线性有限元分析。通过调整混凝土本构模型中抗拉阶段的荷载-位移关系,模拟了超高韧性水泥基材料的应变硬化性能。计算得到了试件的滞回曲线、骨架曲线和能量耗散系数,并与试验结果进行了对比。两者吻合良好,表明所采用的材料本构关系和建立的非线性有限元模型能够较准确的模拟超高韧性水泥基材料增强框架节点的抗震性能。     

纤维增强钢筋混凝土柱的抗震性能试验研究

纤维与胶粉的掺入可以改善混凝土材料的阻尼性能。本文首先利用自主开发的三点弯曲梁式大尺寸材料阻尼测试装置在频率(0.5~2.0Hz)条件下测定了4种不同配比纤维增强阻尼混凝土的损耗因子与储存模量,然后利用配制的纤维阻尼增强混凝土制作了4个框架柱,通过单轴滞回特性试验研究了在相同的轴压比、配筋率、配箍率、剪压比条件下,纤维增强阻尼混凝土与普通混凝土在非线性阶段阻尼性能、抗震性能及破坏特征的差异,得出纤维增强阻尼混凝土的骨架曲线和恢复力曲线的特征点。试验结果表明:在弹性范围内,纤维可以大幅提高素混凝土的阻尼性能,使素混凝土的损耗因子提高大约80%~200%,但是当构件进入非线性阶段以后,材料阻尼对普通混凝土阻尼性能影响很小。     

PVA-ECC加固桥墩抗震性能试验与数值研究

为了全面研究工程水泥基复合材料（ECC）加固桥墩的抗震性能,对采用聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料（PVA-ECC）加固的桥墩进行了拟静力试验。并基于有限元分析软件OpenSees建立了数值模型,通过对比数值模拟结果与试验结果,验证有限元分析的有效性,在此基础上对PVA-ECC加固桥墩进行数值参数分析,探讨轴压比、新旧材料厚径比及体积配箍率变化对桥墩抗震性能的影响规律。结果表明:数值模拟的滞回曲线与骨架曲线和试验基本吻合;与普通混凝土桥墩相比,新旧材料厚径比为0.10时,即可获得优异的延性性能,ECC加固的桥墩变形性能显著提升,极限位移提高,滞回曲线更加饱满,抗震性能更加优异。对于高轴压比情况,为了确保ECC加固桥墩的延性性能,应根据实际情况增加新旧材料厚径比;ECC材料可部分替代箍筋作用,适用于箍筋配置不足的桥墩加固,PVA-ECC具有较好的工程抗震加固的作用。     

水泥基压电传感系统在混凝土结构动态监测中的应用

文中在新型水泥基压电传感器的基础上开发了一套水泥基压电传感系统,该系统由水泥基压电传感器、专门开发的小型电荷放大器、多通道数据采集仪和监测软件组成.该水泥基压电传感系统具有与混凝土的兼容性好,耐久性好,成本低廉等优点.将该系统应用到短柱模型和框架结构模型的动态响应测试中.试验结果表明:水泥基压电传感器在埋入混凝土构件后其频响特性和输入输出的线性关系不变,而且由其构成的传感系统还能够准确获得结构在简谐及地震地面运动下的内力.水泥基压电传感系统可用于混凝土结构的动态监测.     

低周往复荷载下纤维混凝土增强框架节点抗剪性能试验研究

通过4个高韧性纤维混凝土增强框架节点的低周反复荷载试验,得到了该节点的破坏形态、荷载-位移滞回曲线和骨架曲线,测得了纤维混凝土增强框架节点核心区抗剪承载力试验值,并与现行规范公式的计算值进行了比较分析。结果表明:在框架节点核心区使用高韧性纤维混凝土,可有效控制节点核心区裂缝数量和宽度;节点抗剪承载力和耗能能力均有显著提高,框架的抗震性能得到了增强;抗剪承载力试验值与理论计算值具有较好的一致性,所得结论可为实际工程中纤维混凝土增强框架节点的设计提供参考。     

低配筋率混杂纤维自密实混凝土受弯梁的延性和变形

进行了一系列不同纤维类型和掺量的纤维增强低配筋率自密实混凝土梁受弯性能试验研究,分析了梁的荷载-跨中挠度曲线、延性和钢筋及混凝土的变形,并与钢纤维增强钢筋混凝土梁进行了对比。结果表明:与按最小配筋率配筋的钢筋混凝土梁或钢纤维混凝土梁相比,混杂纤维增强钢筋自密实混凝土梁的屈服荷载和极限荷载显著增加,2种纤维协同作用时具有明显的正混杂效应;纤维掺量为40+4 kg/m~3混杂纤维并按最小配筋率配筋的梁的极限荷载与按1.5倍最小配筋率配筋的梁相当;纤维降低了按最小配筋率配筋的梁的延性,减小了梁开裂后的跨中纵筋应变和压区边缘混凝土的压应变;混杂纤维混凝土梁的阻裂效果好于钢纤维混凝土梁。     

水泥基压电传感器在交通量监测中的应用:(1)基本特性(英文)

交通量监测在公路管理养护系统中有着重要的作用。为此,一种用于监测交通量的新型水泥基压电传感器得以开发研制。该传感器能够响应由于车辆所引起的冲击荷载,而且具有耐久性好、价格低廉及全天候运行等优点。本文介绍了该传感器的制作及其基本性质。并将两个水泥基压电传感器埋置于一段混凝土梁中,以该梁作为埋入路面以下的传感单元。对该梁的测试实验表明,埋入混凝土梁的水泥基压电传感的性能没有发生变化,仍可以正确地反应各类冲击荷载。由此可见,该水泥基压电传感器对交通量的监测应用中是行之有效的。     

钢筋增强超高韧性水泥基复合材料梁受剪试验研究

超高韧性水泥基复合材料是一种新型建筑材料。为分析超高韧性水泥基复合材料构件的力学性能,制作了超高韧性水泥基复合材料简支梁,并对集中荷载作用下的超高韧性水泥基复合材料梁的受剪性能进行了试验研究,分析了梁在荷载作用下的受力及变形特点。试验共包括9根超高韧性水泥基复合材料梁和1根混凝土对比梁,试验的主要参数为配筋率、配箍率及剪跨比。对试件规格、加载方式、加载制度及量测设备等方面进行了介绍,并对试验结果进行了分析。从试验破坏现象来看,表明梁具有较好的延性破坏特征;从荷载位移曲线、抗剪强度及箍筋应变结果来看,表明梁具有较好的韧性;超高韧性水泥基复合材料梁试件具有较好的抗剪性能。     

硬化水泥石再生利用的研究

我国目前废弃混凝土总体利用效率很低,再生利用的研究主要集中于再生骨料混凝土,而对于废弃混凝土中成本最高的"精华"部分——水泥石再生利用的研究较少;而利用废弃混凝土生产再生水泥是实现我国建筑业和水泥工业可持续发展的一条"高速路"。本文介绍了国内外在硬化水泥石高温分解、脱水水泥石的再水化以及废弃混凝土制备再生水泥等方面的研究进展,总结了硬化水泥石生产再生水泥的两种途径,在此基础上提出废弃混凝土研制再生水泥的新思路。     

发展绿色高性能混凝土促进可持续发展(英文)

面对自然资源不断减少和环境污染日益严重的问题,普通混凝土已经不能很好地适应社会经济发展需要,人们对混凝土性能提出了更高要求。混凝土材料的发展须与保护环境、节约能源、节省资源综合考虑,协调发展。绿色高性能混凝土(GHPC)是近年发展起来的一种绿色、环保、符合我国可持续发展战略的新型建筑材料。本文介绍了绿色高性能混凝土的概念以及特征,分析了绿色混凝土的分类及目前的应用状况,进而提出了绿色混凝土尚存在的问题。明确地指出发展绿色高性能混凝土是混凝土材料可持续发展的必然方向。     

T形柱抗震性能的纤维增强作用对比

研究表明:异形柱柱底容易压溃,是异形柱结构的一个薄弱部位。通过反复荷载试验,研究柱底分别采用聚丙烯纤维和钢纤维增强的两组混凝土T形柱的抗震性能,并与无纤维普通混凝土T形柱进行对比,分析不同纤维对T形柱破坏特征、承载能力和位移延性、滞回性能、刚度退化等抗震性能的增强作用。研究表明:加入纤维提高柱的开裂荷载,改善T形柱柱底混凝土剥裂状态,提高异形柱的初始刚度,改善异形柱底薄弱现象。纤维增强后T形柱具有很好的承载能力和延性,综合比较钢纤维增强效果最显著。     

混凝土灌芯纤维增强石膏板T形节点构件抗震性能试验研究

本试验对4组混凝土灌芯纤维增强石膏板T形纵横墙节点构件进行了低周反复试验研究,分析了混凝土灌芯纤维增强石膏板T形节点构件在水平低周反复荷载和常竖向荷载共同作用下的抗震性能(包括承载能力、变形能力、刚度退化、滞回环和耗能能力)以及结构的破坏特征,并对不同配筋形式的构件作了相应对比分析,得出了混凝土灌芯纤维增强石膏板T形节点构件配置水平拉接筋形式可以取代配置箍筋形式和抗剪性能优于普通砌体纵横墙节点构件的结论,为混凝土灌芯纤维增强石膏板结构的纵横墙节点抗震设计提供一定的试验依据和理论指导。     

UHTCC新型梁柱节点抗震性能试验研究

为研究超高韧性水泥基材料新型梁柱节点的抗震性能,进行了6榀缩尺比例为1/2的框架中节点的低周反复载荷试验,对不同轴压比和体积配箍率下梁柱节点的受力特点、裂缝开展形式、滞回特性进行了研究。结果表明,超高韧性水泥基材料能明显改善节点核心区的抗裂性能和剪切延性,具有更好的耗能能力,可部分或全部替代节点处箍筋的抗剪作用,具有良好的经济效益。     

FRP（钢绞线）加筋混凝土梁正截面受弯承载力计算

纤维增强复合筋、不锈钢绞线等高强材料作为混凝土梁的受力筋可以充分发挥强度高、耐腐蚀性能好等优点,在土木工程中得到了广泛应用。为了分析此类高强材料加筋混凝土梁的受弯性能,在平截面假定基础上,对混凝土和受力纵筋分别采用混凝土Hongnestad模型和线弹性模型,通过平衡条件,推导了FRP（钢绞线）加筋混凝土梁受弯承载力的计算公式,并与国内外82根简支梁的试验结果进行了对比。研究结果表明：加筋混凝土梁抗弯强度试验值与理论值之比的平均值为1.07,标准差为0.14。建议公式可以较好地计算FRP（钢绞线）加筋混凝土梁的受弯承载力。实际工程构件抗弯截面设计时,建议安全配筋率取1.4倍平衡配筋率,设计截面弯矩取0.625倍理论受弯承载力,以使构件具有足够安全储备。     

低掺量三元混杂纤维混凝土弯曲韧性试验研究

借助正交试验设计方法,研究了钢纤维、聚丙烯纤维、玄武岩纤维三种因素对混杂纤维混凝土弯曲韧性的影响,并筛选出增强、增韧效果最佳的纤维组合,结合荷载-挠度曲线,对混杂纤维混凝土变形过程、破坏机理进行描述。研究表明,钢纤维含量是影响混杂纤维混凝土弯曲韧性的关键因素;钢纤维体积掺量为1.5%,聚丙烯体积掺量为0.15%,玄武岩体积掺量为0.2%,得到的混杂纤维混凝土试件在破坏前期的增强增韧效果最好;钢纤维体积掺量为2%,聚丙烯体积掺量为0.1%,玄武岩体积掺量为0.2%,得到的混杂纤维混凝土试件在破坏后期的增韧效果最好,同时结合荷载-挠度曲线借鉴复合材料理论和纤维间距理论分析了其破坏过程及增韧机理,可为实际工程设计和选材提供参考。     

混杂纤维高强高性能混凝土抗冲击性能数值仿真

采用有限元软件ANSYS/LS-DYNA分析平台,对钢纤维、聚丙烯纤维等混杂纤维混凝土(HFRHSC)试件在强动载作用下力学相响应进行了仿真分析,主要针对混杂纤维混凝土的霍普金森压杆冲击试验过程进行数值仿真。采用了HJC(Holmquist-Johnson-Cook)破坏模型,针对混凝土材料冲击损伤破坏的本构模型来计算动态冲击作用下混凝土材料的变形问题。表明了试件内部应力趋于均匀前,经历初始状态的应力震荡;相同的冲击速度下,HFRHSC试件各个时刻的破坏程度轻于没有参加任何纤维的的基本混凝土试件,基本验证了混杂纤维对混凝土力学性能的改良效用。     

基于ECC的小雁塔抗震加固性能分析

高延性纤维增强水泥基复合材料(ECC)是一种高强度、高延性的新型建筑材料,在加固工程中具有广泛的应用前景。本文利用ECC的高延性和抗剪性,提出一种采用ECC面层加固小雁塔的保护方案,以提高古塔抗震性能;通过有限元软件ANSYS进行模拟分析,比较了小雁塔加固前后的地震响应。分析结果表明:采用ECC面层加固可显著增强塔身整体的延性和承载力,有效地提高塔体损伤容限,为ECC在古塔抗震加固的实际应用中提供借鉴,可作为古塔抗震保护的新途径。