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基于主成分方法研究钢纤维增强混凝土劈裂破坏的损伤机制 被引量：1
1
作者 李涛 任会兰 +2 位作者 宁建国 宋水舟 檀日晶 《振动与冲击》 北大核心 2025年第1期221-231,共11页
研究钢纤维混凝土劈裂破坏的细观损伤机制,对在役钢纤维混凝土结构的健康检测具有重要意义。通过多通道声发射系统,采集混凝土和钢纤维混凝土试件(钢纤维含量分别为15和45 kg/m 3)劈裂破坏过程中的声发射信号,并结合主成分分析法和k-me... 研究钢纤维混凝土劈裂破坏的细观损伤机制,对在役钢纤维混凝土结构的健康检测具有重要意义。通过多通道声发射系统,采集混凝土和钢纤维混凝土试件(钢纤维含量分别为15和45 kg/m 3)劈裂破坏过程中的声发射信号,并结合主成分分析法和k-means聚类算法,对混凝土和钢纤维混凝土的损伤特征进行分析。结果表明,钢纤维的加入抑制了混凝土中裂纹扩展,有效地改善了混凝土的峰后韧性;声发射计数和能量参数变化特征反映了钢纤维混凝土试件宏观变形、破坏的细观损伤演化过程。最后,识别出了钢纤维混凝土中砂浆基体开裂和钢纤维拉拔的两种损伤机制。与砂浆基体开裂相比,钢纤维拉拔产生的声发射信号具有计数高、幅值高、能量强和持续时间长的特征。 展开更多
关键词 钢纤维增强混凝土(sfrc) 声发射技术 主成分分析(PCA) K-MEANS聚类
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钢纤维增强多孔混凝土板水下接触爆炸防爆机理及损伤等级预测
2
作者 汤长兴 曹克磊 +3 位作者 赵瑜 张建伟 黄锦林 吕孟杰 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第5期58-73,共16页
为探究钢纤维增强多孔混凝土材料的水下抗爆防护效果,采用光滑粒子流体动力学与有限元耦合方法建立了“水体-炸药-防护层-钢筋混凝土板”的三维精细化仿真模型,研究了不同纤维配比钢纤维增强多孔混凝土防护层(SAP10S5、SAP10S10、SAP10... 为探究钢纤维增强多孔混凝土材料的水下抗爆防护效果,采用光滑粒子流体动力学与有限元耦合方法建立了“水体-炸药-防护层-钢筋混凝土板”的三维精细化仿真模型,研究了不同纤维配比钢纤维增强多孔混凝土防护层(SAP10S5、SAP10S10、SAP10S15和SAP10S20)和不同炸药质量影响下被防护钢筋混凝土板的损伤演化过程、破坏模式及失效机理,并构建了钢筋混凝土板的损伤等级预测曲线。研究结果表明:水下接触爆炸荷载下,增设钢纤维增强多孔混凝土防护层能够有效降低被防护钢筋混凝土(reinforced concrete,RC)板的损伤程度,且其对RC板损伤程度的影响随防护层中钢纤维体积分数的增加呈先减小后增大的规律,其中SAP10S15配比防护层的抗爆防护效果最优;炸药量在一定范围内增大时,SAP10S15配比防护层依然能维持较高的耗能占比,有效降低RC板的损伤程度;当炸药量为0.25 kg时,相较于无防护方案,SAP10S15配比防护层加固下RC板的损伤指数衰减最明显,为42.5%,损伤等级由严重破坏降为中度破坏。构建的损伤等级预测曲线能够直观评估钢纤维体积分数和炸药量对RC板损伤等级的影响。 展开更多
关键词 水下接触爆炸 钢纤维增强多孔混凝土板 失效模式 损伤等级预测
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无预应力钢纤维混凝土轨枕力学性能试验研究
3
作者 曲玉福 韩笑东 +1 位作者 郭恩懿 井国庆 《铁道标准设计》 北大核心 2025年第7期74-78,129,共6页
预应力混凝土轨枕在氯化物环境或极端气候条件作用下,会产生质量和弹性模量损失,导致轨枕寿命下降,限制了其在极端气候线路的长期应用。研究一种基于钢纤维混凝土(SFRC)无预应力轨枕材料,其具有高抗裂能力、高耐久性。首先,提出一种SFR... 预应力混凝土轨枕在氯化物环境或极端气候条件作用下,会产生质量和弹性模量损失,导致轨枕寿命下降,限制了其在极端气候线路的长期应用。研究一种基于钢纤维混凝土(SFRC)无预应力轨枕材料,其具有高抗裂能力、高耐久性。首先,提出一种SFRC的配合比,制作并测试SFRC抗拉、抗压、抗折能力和扩展度;然后,制作无预应力、预应力SFRC轨枕,进行三点抗弯试验,研究SFRC轨枕的抗弯能力;最后,使用图像相关分析技术(DIC)研究SFRC轨枕抗裂能力和裂缝扩展形式。SFRC材料试验结果表明,SFRC抗拉强度为10.5 MPa,是C60混凝土的5倍以上;抗压强度119.5 MPa,是C60混凝土的2倍;抗折强度24.6 MPa,扩展度530.2 mm;试验结果表明,SFRC轨枕在裂缝宽度达到2 mm时有更高的荷载和位移;预应力SFRC轨枕具有最大的抗弯刚度,无预应力SFRC轨枕与普通混凝土轨枕抗弯刚度相近。裂缝扩展分析结果表明,预应力SFRC轨枕开裂荷载为85 kN,无预应力SFRC轨枕开裂荷载为75 kN,相较普通混凝土轨枕分别提升54.5%和36.4%,并且产生的裂缝在破坏早期表现出数量多、宽度小的特点,在结构达到极限强度时,主裂缝宽度会迅速扩展,钢纤维不断拔出,直到彻底发生破坏。无预应力SFRC轨枕和预应力SFRC轨枕的性能均高于普通轨枕,可以满足正线铁路性能需求,在极端气候环境中具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 轨枕 钢纤维混凝土(sfrc) 力学性能 三点抗弯试验 裂缝扩展分析 静载抗裂性能
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基于统一相场理论和内聚力模型的钢纤维混凝土损伤破坏细观研究
4
作者 王辉明 单禹宁 吴国政 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第32期14003-14012,共10页
钢纤维已成为土木工程中应用需求不断增长的增强材料,因而钢纤维混凝土(steel fiber reinforced concrete,SFRC)的损伤、断裂也是工程中亟需解决的关键问题。基于最新提出的统一相场理论和内聚力模型,建立由钢纤维、骨料、砂浆及界面过... 钢纤维已成为土木工程中应用需求不断增长的增强材料,因而钢纤维混凝土(steel fiber reinforced concrete,SFRC)的损伤、断裂也是工程中亟需解决的关键问题。基于最新提出的统一相场理论和内聚力模型,建立由钢纤维、骨料、砂浆及界面过渡区构成的SFRC细观有限元模型并结合试验予以验证。针对单轴拉伸、三点弯曲等工况,考察钢纤维掺量和长度、骨料形状、初始切口缺陷等因素对SFRC抗拉和抗折性能的影响,对SFRC的力学性能及损伤破坏机理进行研究。结果表明:基于相场损伤模型和内聚力模型建立的SFRC细观有限元模型具有较好的准确性和可靠性;SFRC抗拉强度受钢纤维掺量的影响较大,在掺量取2%时性价比较高,比0.5%掺量时约提高34.2%,骨料形状和钢纤维长度的影响较小;SFRC抗折强度受钢纤维掺量及切口深度的影响较大,掺入0.2%、0.35%和0.5%的钢纤维使SFRC切口梁承载力分别提高了20.7%、38.9%和63.7%,相比切口深度为25 mm的SFRC切口梁,切口深度为40 mm和55 mm的SFRC切口梁承载力分别降低了19.9%和39.8%。供钢纤维混凝土工程分析和设计参考。 展开更多
关键词 钢纤维混凝土(sfrc) 统一相场理论 内聚力模型 损伤破坏 细观有限元
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钢纤维对自密实混凝土工作性能和抗压韧性影响的试验研究
5
作者 韩建平 韩维丽 +2 位作者 文旭皓 牛昌林 魏宏亮 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2024年第5期112-117,共6页
纤维掺量是影响钢纤维增强自密实混凝土(SFRSCC)性能的重要因素之一.为研究钢纤维掺量对SFRSCC性能的影响,设计制作6组不同纤维掺量的试块,进行工作性能和轴心受压力学性能试验.结果表明,钢纤维能够有效延缓裂缝发展,提高混凝土峰值应变... 纤维掺量是影响钢纤维增强自密实混凝土(SFRSCC)性能的重要因素之一.为研究钢纤维掺量对SFRSCC性能的影响,设计制作6组不同纤维掺量的试块,进行工作性能和轴心受压力学性能试验.结果表明,钢纤维能够有效延缓裂缝发展,提高混凝土峰值应变,等效抗压韧性指数随纤维掺量的增加而增大.钢纤维的掺加使得新拌合混凝土流动性降低,与流变特性相关的SFRSCC形状因子λ值低于普通自密实混凝土(SCC).钢纤维的掺加对SFRSCC抗压强度的影响不大,且随着纤维掺量增加,抗压强度呈现先减小后增大的特征. 展开更多
关键词 钢纤维增强自密实混凝土 坍落扩展度 轴心受压 抗压强度 抗压韧性
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钢纤维增强聚合物改性混凝土的疲劳损伤行为 被引量：5
6
作者 刘逸平 汤立群 +1 位作者 黄小清 刘泽佳 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期18-22,共5页
对钢纤维增强聚合物改性混凝土这种新材料的弯曲疲劳损伤特性进行了试验和理论研究,并且和钢纤维增强混凝土进行了对比.通过合理定义损伤变量,由试验测定了新材料和钢纤维增强混凝土的疲劳损伤及其演化规律;根据疲劳累积损伤理论,提出... 对钢纤维增强聚合物改性混凝土这种新材料的弯曲疲劳损伤特性进行了试验和理论研究,并且和钢纤维增强混凝土进行了对比.通过合理定义损伤变量,由试验测定了新材料和钢纤维增强混凝土的疲劳损伤及其演化规律;根据疲劳累积损伤理论,提出了新形式的疲劳损伤演化方程,与试验结果对比,该方程能较好地反映新材料的损伤演化规律.对两种混凝土材料在相同加载应力水平下的疲劳损伤演化行为进行了比较,结果表明钢纤维增强聚合物改性混凝土比钢纤维增强混凝土具有更好的抗疲劳性能. 展开更多
关键词 钢纤维增强 聚合物 混凝土 弯曲疲劳 损伤
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膨胀剂与钢纤维协同增强高强轻骨料混凝土研究 被引量：4
7
作者 李国新 李勤 +2 位作者 杨俊芬 伍勇华 刘宗仁 《混凝土》 CAS CSCD 北大核心 2006年第5期35-37,共3页
本文采用页岩陶粒轻骨料,配制出28d抗压强度为64.6MPa的高强轻骨料混凝土,并研究膨胀剂和弓形钢纤维增强该混凝土的效果。试验结果表明,在带模养护条件下,膨胀剂在一定掺量内可小幅增强该混凝土;而钢纤维可明显增强该混凝土,且随体积掺... 本文采用页岩陶粒轻骨料,配制出28d抗压强度为64.6MPa的高强轻骨料混凝土,并研究膨胀剂和弓形钢纤维增强该混凝土的效果。试验结果表明,在带模养护条件下,膨胀剂在一定掺量内可小幅增强该混凝土;而钢纤维可明显增强该混凝土,且随体积掺量的提高而效果显著;在同时掺入膨胀剂和钢纤维时,可产生协同增效效果,使该混凝土的抗压、抗折及劈裂抗拉强度均有更显著的增长。 展开更多
关键词 膨胀剂 高强 轻骨料混凝土 钢纤维 增强
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钢纤维增强聚合物树脂混凝土力学性能研究 被引量：12
8
作者 刘敬福 李赫亮 牟新 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2005年第8期49-51,共3页
研究了钢纤维及偶联处理对钢纤维增强聚合物树脂混凝土(SFPC)强度的影响。结果表明:在树脂混凝土内填加钢纤维可提高抗剪、抗压、抗弯强度,而且其韧性、耐磨性也有所提高。钢纤维经偶联处理,树脂混凝土力学性能进一步提高,钢纤维的最佳... 研究了钢纤维及偶联处理对钢纤维增强聚合物树脂混凝土(SFPC)强度的影响。结果表明:在树脂混凝土内填加钢纤维可提高抗剪、抗压、抗弯强度,而且其韧性、耐磨性也有所提高。钢纤维经偶联处理,树脂混凝土力学性能进一步提高,钢纤维的最佳加入量为19.8 kg/m3。 展开更多
关键词 钢纤维 偶联处理 钢纤维增强聚合物树脂混凝土
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一种新型混杂钢纤维增强自密实混凝土的配合比设计方法 被引量：11
9
作者 于婧 雷实满 +2 位作者 梁兴文 刘小军 李林 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期611-615,629,共6页
进行了一种新型混杂钢纤维增强自密实混凝土的配合比设计方法研究.首先以净浆流动度为指标,优选出1组符合要求的净浆配合比;然后根据包裹在钢纤维及砂颗粒表面的平均裹浆厚度(ATPL)以及砂纤比,优选出力学性能和工作性能符合要求的配合比... 进行了一种新型混杂钢纤维增强自密实混凝土的配合比设计方法研究.首先以净浆流动度为指标,优选出1组符合要求的净浆配合比;然后根据包裹在钢纤维及砂颗粒表面的平均裹浆厚度(ATPL)以及砂纤比,优选出力学性能和工作性能符合要求的配合比.采用该配合比设计方法可以配制出坍落度大于260mm,扩展度大于550mm,纤维总体积分数为1.50%的具有自密实工作性能的混凝土.经28d标准养护,其抗压强度最高可达114.5MPa,抗弯强度可达18.8MPa. 展开更多
关键词 混杂钢纤维增强自密实混凝土 配合比 平均裹浆厚度 砂纤比 标准立方体抗压强度 抗弯强度
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钢纤维特征对UHPC力学性能影响及其机理研究
10
作者 韩宇晴 秦拥军 +2 位作者 梁芮 王建虎 康云强 《混凝土》 北大核心 2025年第7期81-86,94,共7页
为研究钢纤维掺量、类型及长径比对UHPC力学性能的影响,设计完成9组单轴压缩和单轴拉伸试验,并结合微观图像分析了钢纤维在UHPC基体中的作用机制。结果表明:随着钢纤维掺量的增加,UHPC的抗压强度和抗拉强度显著提高,2%掺量时性能提升最... 为研究钢纤维掺量、类型及长径比对UHPC力学性能的影响,设计完成9组单轴压缩和单轴拉伸试验,并结合微观图像分析了钢纤维在UHPC基体中的作用机制。结果表明:随着钢纤维掺量的增加,UHPC的抗压强度和抗拉强度显著提高,2%掺量时性能提升最为明显;当掺量从2%增至3%时,抗压强度下降5.49%,掺量过高会影响UHPC的工作性。端钩型钢纤维通过钩状结构显著提高抗拉强度、延性和抗裂性能;波浪形钢纤维通过增加与基体的接触面积及摩擦力,改善裂缝桥接能力,增强韧性和抗裂性。平直型钢纤维对抗压强度有一定提升,但对抗拉强度贡献较小。随着钢纤维长径比的增加,抗压和抗拉强度均有所提高,但长径比为100的试件抗压强度较长径比65的试件下降11.35%。 展开更多
关键词 超高性能混凝土(UHPC) 钢纤维特征 力学性能 纤维增强机理 微观结构
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钢纤维对高强轻骨料混凝土的增强效果研究 被引量：2
11
作者 伍勇华 杨俊芬 +1 位作者 李国新 李智 《混凝土》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期42-44,48,共4页
本文采用粉煤灰陶粒和页岩陶粒两种轻骨料,配制成28d抗压强度分别为58.9MPa和64.6MPa的高强轻骨料混凝土。并采用弓形钢纤维增强这两种轻骨料混凝土,试验结果表明,随着钢纤维体积掺量的提高,这两种轻骨料混凝土的抗压、抗折及劈裂抗拉... 本文采用粉煤灰陶粒和页岩陶粒两种轻骨料,配制成28d抗压强度分别为58.9MPa和64.6MPa的高强轻骨料混凝土。并采用弓形钢纤维增强这两种轻骨料混凝土,试验结果表明,随着钢纤维体积掺量的提高,这两种轻骨料混凝土的抗压、抗折及劈裂抗拉强度均有不同程度的提高,但以劈裂抗拉强度提高幅度最大。 展开更多
关键词 高强 轻骨料混凝土 钢纤维 增强
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三维编织钢纤维增强渍浆混凝土的受压力学性能 被引量：3
12
作者 季斌 麻海燕 +1 位作者 余红发 程宇 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期688-692,共5页
三维编织钢纤维增强渍浆混凝土(3-D braided steel fiber reinforced concrete,3-D-BSFC)是用新工艺研制出的一种纤维三维定向增强混凝土。本文设计优选了3-D-BSFC材料的原材料与配合比,成功制备出不同纤维不同体积含量的3-D-BSFC试件,... 三维编织钢纤维增强渍浆混凝土(3-D braided steel fiber reinforced concrete,3-D-BSFC)是用新工艺研制出的一种纤维三维定向增强混凝土。本文设计优选了3-D-BSFC材料的原材料与配合比,成功制备出不同纤维不同体积含量的3-D-BSFC试件,研究了其受压力学特性及钢纤维体积率和纤维类型的影响规律。结果表明,三维编织钢纤维能显著提高基体混凝土的强度及韧性,分别提高3倍和2倍以上,同时改善了其变形能力;BSFC的破坏表现出明显的延性破坏特征,最大纵向压缩量可达20%左右。 展开更多
关键词 三维编织钢纤维增强渍浆混凝土 抗压强度 应力-应变曲线 压缩韧性
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钢纤维增强混凝土的制备及力学性能研究 被引量：23
13
作者 郭光玲 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期11165-11170,共6页
单一混凝土存在韧性差、易开裂等缺陷,为增强混凝土材料的应用性能,将钢纤维混入其中制成钢纤维增强混凝土是当前的主要解决措施。为验证该措施的有效性,采用表观密度法进行配合比设计,配制出单一混凝土试件和钢纤维增强混凝土试件,并... 单一混凝土存在韧性差、易开裂等缺陷,为增强混凝土材料的应用性能,将钢纤维混入其中制成钢纤维增强混凝土是当前的主要解决措施。为验证该措施的有效性,采用表观密度法进行配合比设计,配制出单一混凝土试件和钢纤维增强混凝土试件,并以单一混凝土试件为对比试验组。分别采用SEM、XRD和万能试验机等研究了试件的断面形貌、元素组成和力学性能。在力学性能分析阶段,研究了不同荷载作用下、不同钢纤维掺量条件时,单一混凝土试件和钢纤维增强混凝土试件的力学性能指标。结果表明,钢纤维增强混凝土试件的结构均匀且连续,具有较大的比表面积,试件受力后可以增大内部钢纤维表面的摩擦;钢纤维增强混凝土试件中C含量明显升高,占比达44%,试件的强度等级增大;通过对抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度、断裂韧性和弹性模量等方面的研究,可知钢纤维增强混凝土试件的整体力学性能明显优于单一混凝土试件,说明钢纤维能够有效增强混凝土性能,提高混凝土韧性,防止裂缝出现。 展开更多
关键词 钢纤维增强混凝土 钢纤维掺量 荷载作用 力学性能
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钢纤维混凝土增强作用及在软岩巷道支护中的应用 被引量：12
14
作者 王其胜 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2009年第3期337-340,共4页
为了更好的利用钢纤维混凝土进行软岩巷道支护,在实验室对不同钢纤维掺量的混凝土进行了力学性能对比实验,利用FLAC3D对软岩巷道钢纤维混凝土锚喷支护进行了数值模拟。提出了钢纤维混凝土与基岩粘结面间的强粘结力是钢纤维混凝土具有增... 为了更好的利用钢纤维混凝土进行软岩巷道支护,在实验室对不同钢纤维掺量的混凝土进行了力学性能对比实验,利用FLAC3D对软岩巷道钢纤维混凝土锚喷支护进行了数值模拟。提出了钢纤维混凝土与基岩粘结面间的强粘结力是钢纤维混凝土具有增强作用的主要原因,根据数值模拟结果,提出了合理的支护方案。并结合工程实际,得出了1%掺量的钢纤维混凝土在软岩巷道支护中既经济又合理。该支护方案在马路坪矿-650中段运输大巷的试验获得成功并取得了良好的技术经济效益。 展开更多
关键词 钢纤维混凝土 增强机理 粘结力 掺量 软岩巷道 支护
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钢纤维聚合物混凝土的界面应力传递与增强机理研究 被引量：7
15
作者 张伟 《山东农业大学学报（自然科学版）》 CSCD 2015年第6期908-912,共5页
本文从理论和试验两个角度分析钢纤维聚合物混凝土的界面应力传递与增强机理。研究结果表明:直线形和弯钩形钢纤维聚合物混凝土的界面应力最大值出现在埋入端位置,并沿着钢纤维的埋入方向降低,在截面中部位置趋于零;当钢纤维的长径比为... 本文从理论和试验两个角度分析钢纤维聚合物混凝土的界面应力传递与增强机理。研究结果表明:直线形和弯钩形钢纤维聚合物混凝土的界面应力最大值出现在埋入端位置,并沿着钢纤维的埋入方向降低,在截面中部位置趋于零;当钢纤维的长径比为定值时,随着钢纤维含量的增加,聚合物混凝土的力学性能均较大增强;在相同的钢纤维的掺量时,聚合物混凝土的力学强度与长径比成正比;纤维长度和直径对界面应力影响较小,但会改变钢纤维应力的位置,本文的结果能为钢纤维聚合物混凝土的配合比设计及应用提供参考。 展开更多
关键词 钢纤维 混凝土 界面应力 增强机理
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三维编织钢纤维增强渍浆混凝土准静态力学性能
16
作者 季斌 方秦 +1 位作者 麻海燕 余红发 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S2期263-267,共5页
为了优化钢纤维混凝土的各项力学性能,设计优选了大流动性细粒混凝土与长度为70mm、长细比达93.3的长钢纤维,采用三维钢纤维编织技术与渍浆纤维混凝土施工工艺,成功制备出钢纤维体积率Vf为5%和10%的三维编织钢纤维增强渍浆混凝土试件(3D... 为了优化钢纤维混凝土的各项力学性能,设计优选了大流动性细粒混凝土与长度为70mm、长细比达93.3的长钢纤维,采用三维钢纤维编织技术与渍浆纤维混凝土施工工艺,成功制备出钢纤维体积率Vf为5%和10%的三维编织钢纤维增强渍浆混凝土试件(3D-BSFC).采用微机控制电液伺服万能试验机对基体强度为C50的试件进行了准静态3种低应变率(10-6/s,10-4/s及10-2/s)下的单轴压缩试验,测出了应力-应变全曲线、强度、压缩韧性以及弹性模量,研究了其受压力学特性及钢纤维掺量和应变率对基本力学性能的影响规律.结果表明,高掺量三维正交钢纤维对基体混凝土的强度提高最高达3倍以上,同时改善其变形能力,使韧性增强最高达3.87倍;在较低应变率状态下,强度和弹性模量随着应变率的增大而增大,但增长幅度不大. 展开更多
关键词 三维编织钢纤维增强渍浆混凝土 抗压强度 应力-应变曲线 应变率 准静态 弹性模量
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UHPC中钢纤维的增强机理:一种新的断裂相场模型 被引量：2
17
作者 赵冰 李先正 +5 位作者 潘军 彭晖 彭旭龙 张振浩 宋战平 赵漠雨 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第1期225-236,共12页
超高性能混凝土(UHPC)是一种具有巨大潜力的复合材料。为了降低UHPC的成本并获得更好的性能,有必要研究钢纤维在UHPC中的增强机理,实践中也需要一个有效的数值模型来促进UHPC的应用。钢纤维从UHPC中拔出时会产生新的裂纹面,进而需要消... 超高性能混凝土(UHPC)是一种具有巨大潜力的复合材料。为了降低UHPC的成本并获得更好的性能,有必要研究钢纤维在UHPC中的增强机理,实践中也需要一个有效的数值模型来促进UHPC的应用。钢纤维从UHPC中拔出时会产生新的裂纹面,进而需要消耗更多的能量。基于此,推导了新裂纹及其裂纹表面能的公式,提出了一种考虑钢纤维与UHPC基体之间界面断裂能的断裂相场模型。利用该模型,对含钢纤维的三维UHPC试样进行了单轴拉伸数值模拟;开展对比实验验证了所提模型的正确性。结果表明,模拟结果与实验结果吻合较好。通过分析不同试样的新裂纹面与拉伸强度间的关系,发现UHPC的抗拉强度和残余强度随钢纤维体积含量的增加而增加,随钢纤维直径的增加而降低。进一步分析发现,UHPC的抗拉强度与钢纤维的侧表面积成正比。理论分析、数值模拟和实验表明,钢纤维在UHPC中的增强机理为:钢纤维的加入使UHPC基体与钢纤维在断裂过程中产生了一些新的裂纹,这些新裂纹消耗了更多的能量。本文研究工作可为UHPC的性能设计和开发有效的UHPC数值模型提供理论依据。 展开更多
关键词 超高性能混凝土 钢纤维 断裂相场法 拉伸强度 增强机理 裂纹表面能
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超高性能钢纤维增强混凝土力学性能的实验研究 被引量：3
18
作者 王文谈 魏耀富 +2 位作者 蒋晗 蒋鸿 曾勇 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2014年第S1期295-298,共4页
制备出钢纤维体积掺量分别为0%、1%、2%、3%的超高性能钢纤维增强混凝土(UHPSFRC),通过立方体抗压实验、小梁四点弯曲实验,研究钢纤维体积掺量对UHPSFRC抗压、抗弯曲性能的影响。实验结果表明,钢纤维对UHPSFRC有明显的增强、增韧和阻裂... 制备出钢纤维体积掺量分别为0%、1%、2%、3%的超高性能钢纤维增强混凝土(UHPSFRC),通过立方体抗压实验、小梁四点弯曲实验,研究钢纤维体积掺量对UHPSFRC抗压、抗弯曲性能的影响。实验结果表明,钢纤维对UHPSFRC有明显的增强、增韧和阻裂作用。抗压强度随着钢纤维体积含量的提高而显著提高,最高可达130MPa。抗弯曲性能在钢纤维体积含量为2%时达到最佳。 展开更多
关键词 超高性能混凝土 纤维增强 力学性能 钢纤维体积含量
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钢纤维增强混凝土细观压缩断裂模拟与性能分析 被引量：4
19
作者 陶雪君 罗健林 +3 位作者 樊康鑫 陈杰 朱敏 高乙博 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2023年第11期3884-3894,共11页
韧性城市构筑需要更多高强、高韧的混凝土基础设施,现有钢纤维增强混凝土(SFRC)细观力学模型与断裂性能模拟研究仍存在挑战。本文借助Python软件对Abaqus前处理二次开发,建立了SFRC三维细观模型,全局插入内聚力单元模拟骨料与混凝土基... 韧性城市构筑需要更多高强、高韧的混凝土基础设施,现有钢纤维增强混凝土(SFRC)细观力学模型与断裂性能模拟研究仍存在挑战。本文借助Python软件对Abaqus前处理二次开发,建立了SFRC三维细观模型,全局插入内聚力单元模拟骨料与混凝土基体之间的界面,研究钢纤维体积率V_(SF)、混凝土基体强度、骨料粒径对SFRC单轴压缩断裂性能的影响。结果表明:V_(SF)在0%~2.0%时,V_(SF)越大,SFRC抗裂性能越好,且残余应力更大;V_(SF)为2.0%时,SFRC应力较未加入钢纤维混凝土提高了60.64%;当基体强度增加时,SFRC的韧性也随之提高,C60、C80混凝土所对应的最大应力值与C40混凝土相比分别提高了66.48%、91.39%,SFRC的应力-步长曲线在弹性阶段变得更陡峭;骨料粒径在5~7 mm时,随着骨料粒径的增加,SFRC的抗裂性能显著增强。显然将分散、不定向的韧性钢纤维加入脆性混凝土基体中可有效增强混凝土设施的抗震韧性和抗裂性能。 展开更多
关键词 混凝土 细观模型 钢纤维增强混凝土 内聚力单元 抗裂性能 界面韧性
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废旧钢纤维增强橡胶混凝土力学性能试验研究 被引量：7
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作者 彭蔓 高涌涛 +2 位作者 韩杨 陈秀丽 寇雄俊 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2023年第9期3286-3294,共9页
为了改善由橡胶颗粒加入混凝土中引起的强度损失,在三种强度的橡胶混凝土(RC)中加入体积掺量为0.5%~2.0%的废旧钢纤维增强RC的力学性能,分别测试了各废旧钢纤维增强橡胶混凝土(SSFRC)在28 d的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、四点抗折强... 为了改善由橡胶颗粒加入混凝土中引起的强度损失,在三种强度的橡胶混凝土(RC)中加入体积掺量为0.5%~2.0%的废旧钢纤维增强RC的力学性能,分别测试了各废旧钢纤维增强橡胶混凝土(SSFRC)在28 d的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、四点抗折强度与轴心抗压强度。引入拉压比、折压比与韧性指数对SSFRC的韧性进行评价,结合宏观试验数据和SEM分析废旧钢纤维对RC力学性能的增强增韧机理。结果表明:橡胶的加入会降低不同基体强度混凝土的各力学性能;不同基体强度的SSFRC的各力学强度随着钢纤维掺量的增加呈先增加后下降的趋势,抗压强度在钢纤维掺量为1.0%时达到峰值,抗拉和抗折强度在钢纤维体积掺量为1.5%时达到峰值;钢纤维可在一定掺量下与橡胶颗粒协同作用进一步增加RC的韧性;废旧钢纤维-基体界面过渡区的微观形貌表明废旧钢纤维局部也发生了水化反应。综上,在橡胶体积掺量为10%、废旧钢纤维体积掺量为1.5%时,SSFRC的各力学强度增强效果最好,且韧性最佳。 展开更多
关键词 废旧钢纤维 橡胶混凝土 固废利用 力学性能 增强增韧性能 微观分析
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