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钢纤维混凝土韧性指数评价方法对比研究

建筑结构 2007年第12期37卷 90-92页

作者：卫明山李利莎郑全平丁巧爱总参工程兵科研三所洛阳471023 太原理工大学 030024

综合分析了国内外几种常用的评价钢纤维混凝土韧性指数的定义及其计算方法,推导并分析了各种韧性指数计算公式的物理含义。通过钢纤维混凝土标准受弯试件挠度试验结果的计算对比分析,指出各种计算方法的优缺点及适用范围,给出了实际工... 详细信息

综合分析了国内外几种常用的评价钢纤维混凝土韧性指数的定义及其计算方法,推导并分析了各种韧性指数计算公式的物理含义。通过钢纤维混凝土标准受弯试件挠度试验结果的计算对比分析,指出各种计算方法的优缺点及适用范围,给出了实际工程中的使用建议。

关键词：钢纤维混凝土韧性指数对比研究

冲击荷载作用下改性聚丙烯纤维高强珊瑚混凝土的动力特性

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材料导报 2024年第5期38卷 91-97页

作者：程雨竹马林建王磊耿汉生高康华谭仪忠湖南科技大学土木工程学院湖南湘潭411201 中国人民解放军陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾全国重点实验室南京210000 桂林理工大学土木建筑工程学院广西桂林541000 92656部队海南三亚572000

利用100 mm分离式霍普金森压杆装置对改性聚丙烯纤维高强珊瑚混凝土进行冲击压缩试验,分析了三种不同纤维掺量的改性聚丙烯纤维高强珊瑚混凝土试样的动态压缩强度、变形特性及吸能性能。结果表明:不同纤维掺量的改性聚丙烯纤维高强珊瑚... 详细信息

利用100 mm分离式霍普金森压杆装置对改性聚丙烯纤维高强珊瑚混凝土进行冲击压缩试验,分析了三种不同纤维掺量的改性聚丙烯纤维高强珊瑚混凝土试样的动态压缩强度、变形特性及吸能性能。结果表明:不同纤维掺量的改性聚丙烯纤维高强珊瑚混凝土的动态抗压强度、破碎状态、韧性指数等均具有明显的应变率效应。随着纤维掺量的增加,改性聚丙烯纤维高强珊瑚混凝土的破坏程度逐渐减轻,峰值应变增大,韧性指数逐渐增大,能量吸收也呈现上升趋势。改性聚丙烯纤维的掺入能够有效增强增韧并降低珊瑚混凝土的脆性破坏特征。

关键词：高强珊瑚混凝土改性聚丙烯纤维动态抗压强度韧性指数能量耗散

再生PET塑料骨料砂浆的弯曲韧性及阻尼特性

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复合材料学报 2023年第4期40卷 2343-2354页

作者：鲍聪赵晓钦樊伟梁超锋占海华绍兴文理学院土木工程学院绍兴312000 浙江精工钢结构集团有限公司绍兴312030 同济大学建筑工程系上海200092 绍兴文理学院纺织服装学院绍兴312000

为研究再生聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料骨料砂浆(RPAM)的弯曲韧性及阻尼特性,利用废弃PET塑料制备再生PET塑料骨料(RPA),以RPA取代率为参变量,开展了RPAM三点弯曲加载试验和悬挂梁弯曲自由振动试验,分析了三点弯曲RPAM荷载-挠度全曲... 详细信息

为研究再生聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)塑料骨料砂浆(RPAM)的弯曲韧性及阻尼特性,利用废弃PET塑料制备再生PET塑料骨料(RPA),以RPA取代率为参变量,开展了RPAM三点弯曲加载试验和悬挂梁弯曲自由振动试验,分析了三点弯曲RPAM荷载-挠度全曲线与弯曲韧性、弯曲振动一阶阻尼比与频率随RPA取代率的演变规律,并通过SEM测试RPA界面特征,分析其阻尼机制。结果表明:随RPA取代率增加RPAM延性增加,荷载-挠度曲线上升段和下降段斜率逐渐降低,初裂强度和抗弯强度降低;RPA的掺入使得RPAM破坏更具延性,初裂挠度和峰值挠度均明显增大,韧性指数I_(5)、I_(10)、I_(20)分别比普通砂浆提高4.17倍、5.65倍、5.89倍,且RPAM的剩余强度随RPA取代率增加逐渐增大;随RPA取代率增加,RPAM一阶频率降低9.0%~25.9%,阻尼比增加11.3%~58.1%;RPA与水泥基体之间的界面过渡区(ITZ)微观结构疏松,ITZ界面滑移与摩擦作用及RPA的黏性增加了RPAM的阻尼耗能;RPA最佳用量为15.5vol%~17.2vol%。

关键词：再生PET塑料骨料砂浆荷载-挠度曲线韧性指数延性阻尼比频率界面过渡区阻尼机制

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钢纤维地质聚合物混凝土冲击力学性能研究

振动与冲击 2023年第3期42卷 1-11页

作者：叶建峰刘宪成颜桂云黄冠骅庄金平福建工程学院福建省土木工程新技术与信息化重点实验室福州350118

通过控制粉煤灰、矿渣用量制备基准强度分别为C50、C60和C70的普通地质聚合物混凝土试件,再掺入不同体积量(0.3%, 0.6%, 0.9%和1.2%)的钢纤维制备出钢纤维地质聚合物混凝土试件。采用霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB)... 详细信息

通过控制粉煤灰、矿渣用量制备基准强度分别为C50、C60和C70的普通地质聚合物混凝土试件,再掺入不同体积量(0.3%, 0.6%, 0.9%和1.2%)的钢纤维制备出钢纤维地质聚合物混凝土试件。采用霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB)对试件在不同冲击气压(对应不同应变率)下的抗冲击性能进行研究,探讨钢纤维掺量、应变率及混凝土基准强度对试件动态抗压强度和韧性指数的影响;采用ABAQUS软件进行数值模拟,对模拟与试验结果加以分析和验证;建立钢纤维地质聚合物混凝土动态应力-应变本构模型。结果表明:各组试件的动态抗压强度随着应变率、混凝土基准强度地提高逐渐增大,而钢纤维掺量仅对强度较低地质聚合物混凝土产生较大影响;应变率的提高使试件完整性逐渐变差,而随着钢纤维掺量与混凝土基准强度的提高,试件完整性逐渐变好,冲击耗能与韧性逐渐增加;数值分析与试验结果吻合较好,验证了结果的可靠性;钢纤维地质聚合物混凝土动态应力-应变本构模型计算结果与试验结果整体吻合较好,可用于预测冲击荷载下钢纤维地质聚合物混凝土的力学性能。

关键词：钢纤维地质聚合物混凝土动态抗压强度韧性指数有限元分析应力-应变本构模型

ECC–XPS夹心复合墙板界面黏结性能试验

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工程科学与技术 2023年第1期55卷 232-242页

作者：李雨珊尹世平徐世烺侯向明王宇清李传秀中国矿业大学江苏省土木工程环境灾变与结构可靠性重点试验室江苏徐州221116 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点试验室江苏徐州221116 浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 山西五建集团有限公司山西太原030013

因建筑外围护结构面层开裂脱落导致保温隔热性能下降,从而引起建筑能耗大等问题已经受到了广泛关注,并且现存的外墙保温方法难以保证墙体具有与建筑同样的寿命。基于此,本文提出了一种以工程水泥基复合材料(ECC)作为饰面层和结构层、挤... 详细信息

因建筑外围护结构面层开裂脱落导致保温隔热性能下降,从而引起建筑能耗大等问题已经受到了广泛关注,并且现存的外墙保温方法难以保证墙体具有与建筑同样的寿命。基于此,本文提出了一种以工程水泥基复合材料(ECC)作为饰面层和结构层、挤塑聚苯乙烯(XPS)保温板作为保温层的夹心复合墙板,并对其进行了双面剪切试验。在此基础上,分析各类试件的破坏模式,研究制作方式、保温层厚度、连接件及玄武岩纤维增强聚合物(BFRP)连接件角度对ECC–XPS夹心复合墙板界面黏结性能的影响。结果表明:预制试件的黏结性能最差,约为现浇试件的1/3;随着保温层厚度的增加,试件的抗剪承载力和延性降低,并且试件的厚度越大,其抗剪承载力和延性降低的幅度越大;连接件的存在能够有效提高试件的抗剪承载力和延性,还会改变试件的破坏模式;减小连接件的嵌入角度有助于增大试件的抗剪承载力,但会降低试件的延性,还会导致破坏模式发生改变。为了评估ECC–XPS夹心保温墙板达到峰值荷载后的耗能能力,对各类试件进行了韧性分析,发现在墙板中设置一定的连接件能够有效提高试件的耗能能力,并且设置90°连接件对耗能能力的提升最明显,同时预制试件的耗能能力最差。根据试验结果对抗剪承载力计算公式进行修正。研究为ECC–XPS夹心复合墙板在实际工程中的应用奠定了基础。

关键词：夹心复合墙板工程水泥基复合材料玄武岩纤维增强聚合物界面黏结性能韧性指数

工程水泥基复合材料与发泡式聚苯乙烯保温板的界面粘结性能

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复合材料学报 2022年第11期39卷 5251-5263页

作者：李雨珊尹世平徐世烺侯向明王宇清李传秀中国矿业大学江苏省土木工程环境灾变与结构可靠性重点实验室徐州221116 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室徐州221116 浙江大学建筑工程学院杭州310058 山西五建集团有限公司太原030013

随着国家对节能减排的倡导,因建筑围护结构隔热性能不足导致的建筑高能耗问题日益突出。对此,采用一种以工程水泥基复合材料(Engineered cementitious composites,ECC)为面层、发泡式聚苯乙烯(EPS)板为保温层的夹芯(Sandwich)结构墙体... 详细信息

随着国家对节能减排的倡导,因建筑围护结构隔热性能不足导致的建筑高能耗问题日益突出。对此,采用一种以工程水泥基复合材料(Engineered cementitious composites,ECC)为面层、发泡式聚苯乙烯(EPS)板为保温层的夹芯(Sandwich)结构墙体来改善围护结构的隔热性能。这种结构不仅能够有效降低能量的耗散,还具有良好的变形和控制裂缝的能力。然而,界面粘结性能是决定其能否充分发挥各自材料优势并满足使用要求的重要前提。于是,对夹芯结构进行了双面剪切试验,研究了制作方式、保温层厚度、有无连接件及插入连接件的角度对ECC面层与EPS保温层界面粘结性能的影响。试验结果表明,EPS预制试件的粘结性能最差,并且其极限荷载的平均值仅为现浇试件的1/4。保温层厚度越大,试件的粘结性能则越差。连接件的加入有助于提高试件的承载能力和界面粘结性能,其中嵌入45°连接件的试件的增强效果最明显。同时,通过对各试件韧性指数的分析发现,有连接件的试件的韧性均较好,无连接件且保温层厚度为50 mm的试件在试验后期也具有较好的界面间粘结性能。此外,还基于Teixeira的分析理论推导了试件的抗剪承载力公式,并与试验结果进行对比,结果表明该计算公式可以用于预测试件的抗剪承载力。

关键词：夹芯结构 ECC EPS 界面粘结性能韧性指数抗剪承载力

钢丝网或纤维网增强超高性能混凝土双向板弯曲性能

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复合材料学报 2022年第10期39卷 4757-4768页

作者：邓宗才鹿宇浩桂营金北京工业大学城市与工程安全减灾省部共建教育部重点实验室北京100124

为研究钢丝网或纤维网对混杂纤维超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC)板弯曲性能的影响,进行了四边简支双向板弯曲试验。UHPC中短切纤维为:单掺钢纤维、钢纤维分别与聚乙烯醇纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维混掺等。研究... 详细信息

为研究钢丝网或纤维网对混杂纤维超高性能混凝土(Ultra-high performance concrete,UHPC)板弯曲性能的影响,进行了四边简支双向板弯曲试验。UHPC中短切纤维为:单掺钢纤维、钢纤维分别与聚乙烯醇纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维混掺等。研究参数为:钢丝网与玻璃纤维网层数、孔径、混掺纤维比例等。结果表明,单掺体积分数为1.5vol%的钢纤维时,铺设3层和4层钢丝网的UHPC板的极限承载力和25 mm挠度处的能量吸收值较2层分别提升14.9%、32.3%和14.1%、25.2%;孔径较小的钢丝网对UHPC板承载力和韧性提升明显。当混杂纤维总体积分数为1.5vol%且钢丝网2层时,混掺1.0vol%钢纤维和0.5vol%聚乙烯醇纤维对UHPC板增强增韧效果更好,0.5vol%钢纤维与1.0vol%玻璃纤维或玄武岩纤维混掺较0.5vol%钢纤维与1.0vol%聚乙烯醇纤维混掺对改善板峰后持荷能力更有利,即钢纤维与较高弹性模量非金属纤维混掺有利于提高裂后承载力。与玻璃纤维网相比,铺设钢丝网的UHPC板在峰后延性更好。提出了以素UHPC板峰值荷载挠度作为初裂挠度的韧性指标评定方法,该方法可表征网格和纤维对UHPC板裂后韧性的贡献。基于网格有效利用率概念,建立了板抗弯承载力计算方法,理论值与试验值吻合良好。

关键词：钢丝网双向板混杂纤维硬化指数韧性指数抗弯承载力

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纤维与水泥基体黏结性能及影响因素研究

水力发电学报 2022年第12期41卷 59-68页

作者：覃源刘巾歌徐程勇党发宁周恒时乐西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048 连云港徐圩港口投资集团有限公司江苏连云港222006 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司西安710065 机械工业勘察设计研究院有限公司西安710043

纤维混凝土的韧性来源于纤维的桥接作用,而桥接作用的核心问题是纤维与水泥基体的黏结性能。为了探究纤维对混凝土的增韧机理,本文开展了不同养护龄期(0~28 d)、拔出速率(1~30 mm/min)、纤维锚固长度(10~60 mm)以及粉煤灰掺量(0~30%)下... 详细信息

纤维混凝土的韧性来源于纤维的桥接作用,而桥接作用的核心问题是纤维与水泥基体的黏结性能。为了探究纤维对混凝土的增韧机理,本文开展了不同养护龄期(0~28 d)、拔出速率(1~30 mm/min)、纤维锚固长度(10~60 mm)以及粉煤灰掺量(0~30%)下聚丙烯纤维水泥基砂浆的单根纤维拔出试验(single fiber pull-out test,SFPT),基于能量耗散原理和试验数据,建立了聚丙烯纤维水泥基砂浆韧性指数与纤维拔出过程中吸能指数的数学关系,提出了基于广义灰色关联理论的界面黏结强度影响因素计算分析方法。研究结果表明:随着养护龄期、拔出速率和纤维锚固长度的增加,聚丙烯纤维水泥基体界面黏结强度均逐渐增大,但纤维的韧性指数在养护18 h时较佳,拔出速率6 mm/min、锚固长度20 mm时最佳。当粉煤灰掺量为20%左右,纤维-水泥基体界面黏结性能最佳。并基于广义灰色关联分析法,阐明了四种因素与界面黏结强度的数学关联,研究成果可以为纤维水泥基砂浆的设计与应用提供理论支撑。

关键词：混凝土聚丙烯纤维界面黏结灰色关联分析韧性指数

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尾矿砂水泥基复合材料的拉压韧性

沈阳工业大学学报 2022年第5期44卷 584-589页

作者：鲍文博付云鹏沈阳工业大学建筑与土木工程学院沈阳110870

为了表征PVA增强尾矿砂水泥基复合材料的韧性,对具有不同水胶比的PVA增强尾矿砂水泥基复合材料试件进行轴心抗压试验和直接拉伸试验,运用韧性比和韧性指数双特征指标来评价压缩韧性和拉伸韧性.结果表明,PVA增强尾矿砂水泥基复合材料试... 详细信息

为了表征PVA增强尾矿砂水泥基复合材料的韧性,对具有不同水胶比的PVA增强尾矿砂水泥基复合材料试件进行轴心抗压试验和直接拉伸试验,运用韧性比和韧性指数双特征指标来评价压缩韧性和拉伸韧性.结果表明,PVA增强尾矿砂水泥基复合材料试件的延性和吸收能量的能力显著提高,试件压缩韧性和拉伸韧性的效果较好,使试件具备了韧性性能良好、呈延性破坏、多裂缝开裂等特点.随着水胶比的不断增大,试件的韧性比和韧性指数逐渐增加,当水胶比为0.35时,韧性比和韧性指数有较明显提高.

关键词：水泥基复合材料纤维尾矿砂压缩韧性拉伸韧性韧性比韧性指数延性破坏