克裂速纤维增强混凝土抗裂性能

用聚丙烯纤维来防止混凝土的早期塑性收缩裂缝是近年来为解决混凝土裂缝难题而采取的新措施。研究了两种聚丙烯纤维(Cemfiber和DF)的掺量、纤维种类等参数对塑性收缩裂缝的影响规律;分别采用圆形、平板状试件来研究砂浆、普通混凝土和高性能混凝土的抗裂性能。研究结果表明:(1) 聚丙烯纤维可以显著提高混凝土抗裂能力,纤维掺量越高,抗裂能力越强;(2) 为防止裂缝,应该尽可能降低水泥用量和提高骨料用量;(3) 聚丙烯纤维提高混凝土抗裂能力的主要原因是纤维提高混凝土的早期应变能力、减小收缩应变、提高塑性抗拉强度和减小毛细管的表面张力。     

聚丙烯纤维增强混凝土研究进展

聚丙烯纤维具有耐化学腐蚀、加工性好、质轻、蠕变收缩小、价格低廉和在低掺量时对混凝土的塑性干缩开裂改善效果显著、抗渗性好、防止火灾中混凝土爆裂等优良的技术经济性能。但同时也存在一些缺点,如随着纤维掺量的增加,混凝土工作性降低、弹性模量低、增韧效果差以及低掺量下对混凝土的强度(抗拉、抗压、抗折)无显著影响等等。综合论述了改善聚丙烯纤维增强混凝土目前的研究进展,展望了其发展趋势。     

基于正交试验矿物纤维混凝土性能的研究

作为一种名副其实的绿色、环保材料,矿物纤维以其良好的稳定性、电绝缘性、抗腐蚀、抗燃烧、耐高温等优势性能,广泛应用于水泥混凝土领域。较钢纤维、聚丙烯等纤维更具高性价比,将其掺入混凝土可显著提高混凝土抗弯拉强度和抗裂性能。采用正交试验方法,分析水灰比、纤维掺加量、纤维长度、纤维直径等因素对混凝土的抗压强度和抗弯拉强度的影响。     

大掺量高吸附性石粉高强机制砂混凝土收缩开裂抑制试验

针对大掺量高吸附性石粉高强机制砂混凝土早期易发生收缩开裂的问题,开展了掺加膨胀剂、减缩剂、聚乙烯醇(PVA)纤维、高吸水树脂(SAP)混凝土的早期收缩、抗裂和力学试验,并利用核磁共振仪和扫描电子显微镜对混凝土孔结构和微观形貌进行了测试,揭示抑制收缩开裂的机制。试验结果表明:掺入膨胀剂、减缩剂、PVA纤维、预吸水SAP均能有效抑制混凝土早期收缩和开裂,其中掺预吸水SAP降低早期收缩的效果最好,收缩应变可降低93%,PVA纤维抑制早期开裂的作用最明显,总开裂面积可降低68.26%,同时,掺入两者会使混凝土力学性能提高,而掺入膨胀剂和减缩剂会使混凝土力学性能降低。SEM图像表明,SAP能将预吸收的水分释放到混凝土中,促进水泥水化反应,而PVA纤维的掺入改善了混凝土内部孔隙结构,有良好的填充作用和桥接作用。核磁共振试验表明,抑制收缩开裂的机制是通过改善混凝土孔隙结构,增强界面密实度,从而减小早期收缩,进而提高抗裂性能。      

聚丙烯纤维-钢筋/混凝土管节受力性能试验

顶管施工中钢筋/混凝土管节存在开裂现象,严重影响工程质量与后续营运。鉴于聚丙烯纤维具有改善混凝土抗拉、抗裂性能的作用,本文采用2种聚丙烯细纤维和1种聚丙烯粗纤维,设计了无纤维、单掺粗纤维及混掺三种尺度纤维的3组钢筋/混凝土管试件,进行了三点试验,对比分析管节的开裂破坏形态、荷载挠度曲线和开裂延性指标。并建立纤维混凝土管节三点试验的有限元模型,进一步探究聚丙烯纤维掺量对钢筋/混凝土管节受力性能的影响规律。结果表明,聚丙烯粗纤维可提高混凝土管的抗裂与承载能力,聚丙烯粗、细纤维的协同作用使管达到更高的使用和极限强度。相比无纤维管,混掺多尺度纤维提升管的使用强度和极限强度分别为28.7%和36.4%。此外,数值模拟合理地预测了纤维/混凝土管节的荷载挠度响应,并针对混凝土管节的极限强度值,得到单掺和混掺聚丙烯纤维时粗纤维的最佳掺量。      

纤维混杂效应对混凝土复合材料的力学及耐久性能的影响

以研究混杂纤维增强混凝土复合材料的力学性能及耐久性能为出发点,利用碳纤维(CF)、钢纤维(UR)和玻璃纤维(SGF)3种纤维按照不同比例掺入混凝土中,制作了对比试件CF-1和混杂纤维混凝土试件CF-2、CF-3及CF-4。通过弯拉强度试验和弯曲韧性试验,分析了混杂纤维混凝土试件的抗折性能和抗弯性能;通过抗冻试验和抗渗试验,分析了混杂纤维混凝土试件的抗冻性和耐久性。结果表明,纤维种类的增加对混杂纤维混凝土试件的初始弯曲裂纹程度、极限抗折强度和混杂纤维混凝土试件开裂后的强度增长率均有所提升,试件CF-4相比CF-1分别提升了73.58%,157.39%和48.30%。纤维掺量的增加可提升混凝土试件的增韧效果和延性,抑制混凝土试件的初裂和裂缝扩展,提升混凝土材料的抗弯性能和抗折性能,试件CF-4的弯曲韧性系数最大为99.58、挠度最大为30 mm。纤维的掺入可降低混凝土试件在冻融循环过程中的质量损失率,增强混凝土试件的抗冻性能,在前160次冻融循环中,试件CF-3的质量损失率1.5%。混凝土试件的抗渗性能随着纤维的掺入而提高,且3种纤维混杂对混凝土抗渗性能的提高高于单一纤维的掺入,混杂纤维可增强混凝土试件的耐久性。     

聚乙烯纤维对超高性能混凝土性能的影响

高强高模量聚乙烯纤维(PE纤维)是一种被广泛研究应用的新型合成纤维增强材料。系统地研究了不同掺量、不同长径比的PE纤维对超高性能混凝土(UHPC)性能的影响。结果表明PE纤维能显著提高混凝土的抗折强度和抗压强度,在纤维体积掺量为2%的情况下,抗折强度为28MPa,抗压强度为157MPa,较素UHPC分别提高了47.3%和28.1%。PE纤维的掺入大大提高了混凝土的韧性,改变了混凝土脆性破坏的形态,表现为多缝开裂,荷载-挠度全曲线表现为位移硬化。     

纤维对开裂后混凝土渗透性及裂缝恢复的影响

通过劈裂试验和渗透试验,研究了结构型钢纤维、聚丙烯粗纤维和聚丙烯细纤维对开裂后混凝土的裂缝恢复率、劈裂韧性和渗透系数的影响。研究结果表明:钢纤维和聚丙烯粗纤维的掺入可限制裂缝扩展,使混凝土由脆性破坏转为韧性破坏,提高开裂混凝土在卸载后裂缝的恢复作用,显著减小开裂后混凝土的渗透系数。钢纤维掺量越高,裂缝恢复和渗透性降低越明显,钢纤维掺量由25kg/m~3增加至55kg/m3时,渗透系数减小了87%。钢纤维和聚丙烯粗纤维的掺入具有较好的正混杂效应,当裂缝宽度为150μm时卸载,单掺25kg/m~3钢纤维和4kg/m~3聚丙烯粗纤维与单掺35kg/m~3钢纤维相比,渗透系数减小了60%。而聚丙烯细纤维对开裂混凝土的裂缝恢复和渗透性影响较小。     

苎麻纤维水泥基材料的力学性能与自收缩试验研究

通过在水泥基材料中掺入苎麻纤维,并对比掺入钢纤维和聚丙烯纤维,研究苎麻纤维对水泥基材料抗压强度、抗折强度、自收缩及电阻率的影响。结果表明,当苎麻纤维掺量分别为0.4%,0.9%时,水泥基材料7 d自收缩降低13.4%,30.8%,28 d抗压强度分别提高2.2%和8.2%,抗折强度则提高9.6%,13.4%;钢纤维与聚丙烯纤维显著提高了水泥基材料7与28 d的抗压和抗折强度,而苎麻纤维更有利于水泥基材料早期自收缩的降低;随着苎麻纤维掺量的增加,水泥基材料的7 d自收缩与3 d电阻率显著减小,二者呈线性相关。     

聚丙烯纤维在厦门某工程地下室混凝土中的应用及其作用分析

本文阐述了一种新型的合成纤维--聚丙烯纤维在混凝土中的应用效果。实践表明,聚丙烯纤维掺加在混凝土中可以起到阻裂和细化裂缝的作用,明显地改善了混凝土的微观结构,使混凝土中原生的微裂纹减少、裂缝宽度减小,这必然使混凝土硬化体的抗渗性和韧性得到相当程度的提高,使混凝土表面光滑,进而使混凝土的耐久性得到大幅度的提高。使得聚丙烯抗裂纤维混凝土被广泛应用在大面积地下筏板、侧墙、顶板及道路面层、水工混凝土之中。     

聚乙烯醇纤维对碱矿渣泡沫混凝土性能的影响

以水玻璃为激发剂,制备干密度为350kg/m~3的碱矿渣泡沫混凝土,为提高碱矿渣泡沫混凝土的韧性,降低干燥收缩,本工作研究了聚乙烯醇(PVA)纤维对碱矿渣泡沫混凝土干密度、强度、折压比、吸水率和干燥收缩性能的影响。结果表明:PVA纤维对碱矿渣泡沫混凝土干密度无明显影响;PVA纤维掺量为0.6~1.2kg/m~3时,碱矿渣泡沫混凝土的抗折强度和折压比明显增加,韧性得到明显改善;碱矿渣泡沫混凝土吸水率也低于未掺纤维的泡沫混凝土;PVA纤维掺量大于0.6kg/m~3时,碱矿渣泡沫混凝土的干燥收缩显著降低;综合碱矿渣泡沫混凝土性能及经济性等因素,碱矿渣泡沫混凝土中PVA纤维最优掺量为0.6kg/m~3。     

高应变率下多尺寸聚丙烯纤维混凝土动态压缩力学性能研究

采用Φ74 mm的分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson pressure bar,SHPB)试验装置,对两种尺寸聚丙烯细纤维和一种尺寸聚丙烯粗纤维单掺及混掺的混凝土试件进行冲击压缩试验,对比分析粗、细纤维及不同纤维掺量比的多尺寸纤维混凝土试件在五种不同应变率下的动态压缩强度、动态压缩变形、动态压缩韧性和破坏特征,研究聚丙烯纤维混凝土的动态压缩力学性能.结果表明:随应变率的增加,素混凝土及纤维混凝土的动态压缩强度、动态压缩变形和动态压缩韧性表现出显著的应变率效应;在试验应变率范围内,粗聚丙烯纤维混凝土的动态抗压强度最高,相对素混凝土增幅为132.36％～213.85％;多尺寸聚丙烯纤维混凝土的动态强度增长因子与素混凝土基本一致;掺入多尺寸聚丙烯纤维可有效增大混凝土在不同应变率下的动态峰值应变和动态极限应变;多尺寸聚丙烯纤维混凝土的动态极限韧性较高,其中细聚丙烯纤维含量为1.2 kg/m3时混凝土动态极限韧性最高,增幅为121.11％.     

高应变率下多尺寸聚丙烯纤维混凝土动态压缩力学性能研究

采用Φ74mm的分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson pressure bar,SHPB)试验装置,对两种尺寸聚丙烯细纤维和一种尺寸聚丙烯粗纤维单掺及混掺的混凝土试件进行冲击压缩试验,对比分析粗、细纤维及不同纤维掺量比的多尺寸纤维混凝土试件在五种不同应变率下的动态压缩强度、动态压缩变形、动态压缩韧性和破坏特征,研究聚丙烯纤维混凝土的动态压缩力学性能。结果表明:随应变率的增加,素混凝土及纤维混凝土的动态压缩强度、动态压缩变形和动态压缩韧性表现出显著的应变率效应;在试验应变率范围内,粗聚丙烯纤维混凝土的动态抗压强度最高,相对素混凝土增幅为132.36%~213.85%;多尺寸聚丙烯纤维混凝土的动态强度增长因子与素混凝土基本一致;掺入多尺寸聚丙烯纤维可有效增大混凝土在不同应变率下的动态峰值应变和动态极限应变;多尺寸聚丙烯纤维混凝土的动态极限韧性较高,其中细聚丙烯纤维含量为1.2kg/m~3时混凝土动态极限韧性最高,增幅为121.11%。     

聚丙烯纤维对高强混凝土性能的影响

为了改善高强混凝土的性能,掺入聚丙烯纤维提高高强混凝土的抗裂性和耐久性.通过测试含聚丙烯纤维的高强混凝土的脆性系数、抗裂特征长度、渗透系数、氯离子扩散系数及抗冻等级,研究聚丙烯纤维对高强混凝土抗裂性、耐久性等性能的影响.研究结果表明:聚丙烯纤维能有效地降低高强混凝土的脆性系数和抗裂特征长度,使渗透系数和氯离子扩散系数稳定下降,抗冻耐久性稳定提高.从而有效地提高高强混凝土的抗裂性和耐久性等性能.     

改性水稻秸秆对水泥基材料性能影响研究

为了减少农作物纤维废弃造成的污染,研究了利用植物纤维制备建筑材料的工艺,首先采用碱煮法对植物纤维进行改性,然后将其分别与聚丙烯纤维按照不同的比例加入到水泥净浆中进行比较,结果表明:植物纤维在水泥净浆中的分散比加入聚丙烯纤维均匀,经过改性后的秸秆纤维对水泥凝结硬化时间无明显影响,随掺量增加,水泥净浆的抗折强度呈先增后减趋势,且在掺量为4.5%时最高,与未掺纤维的参照组相比抗折强度提高了11%,抗压强度降低了近24%。并将其掺入砂浆中,砂浆抗干缩性能得到改善,植物纤维掺量为6.0%时砂浆干燥收缩值比基准组下降了37%,在本研究掺量条件下,与加入聚丙烯纤维相比,加入秸秆纤维对水泥净浆的抗折强度和抗压强度影响较小,原因在于其分散性更好。     

冲击荷载作用下混杂纤维混凝土能量耗散与破碎分形研究

为了研究聚丙烯纤维含量和长径比对混凝土劈裂强度以及分形维数的影响，首先通过在含钢混凝土中添加不同含量和长径比的聚丙烯纤维制作混杂纤维混凝土试样，再利用分离式霍普金森压杆对试样进行高应变率动态劈裂力学试验。实验以相同冲击气压(0.2 MPa)对直径65 mm,高35 mm的10组试件进行测试。研究结果表明：聚丙烯纤维体积掺量为0.05%、0.1%时，长径比在3 000～9 000区间，混杂纤维混凝土的动态劈裂强度与能耗随掺量和长径比的增加有明显上升；在掺量为0.15%时，混杂纤维混凝土的动态劈裂强度与能耗均有所降低。各实验组中混杂纤维混凝土的分形维数均在2.3～2.6之间且小于普通混凝土，说明混杂纤维的添加可使混凝土的韧性、阻裂性能提升。     

废旧地毯纤维混凝土材料的实验研究

成功制备了废旧地毯纤维混凝土材料。通过红外光谱仪、万能试验机和扫描电子显微镜等手段研究了废旧地毯纤维的化学组成、力学性能和形貌,并探讨了不同废旧地毯纤维掺量对混凝土抗裂、抗压和抗渗性能的影响,在性能及工艺成本方面与聚丙烯纤维混凝土进行比较和分析。结果表明:从地毯中可回收大量廉价的聚丙烯纤维,可用于制备纤维混凝土;与普通混凝土相比废旧地毯纤维混凝土渗水高度降低60%左右,减裂效果可提高约70%,具有与聚丙烯纤维混凝土相同的抗渗减裂效果。利用废旧地毯纤维制备纤维混凝土材料,既可以减少环境污染,变废为宝,又可改善普通混凝土的抗渗和抗裂性能,具有良好的经济效益和社会效益。     

混杂纤维高强混凝土层裂试验研究

采用Φ74 mm直锥变截面霍普金森压杆,对尺寸为Φ70 mm×600 mm,掺钢纤维和聚丙烯纤维的C80级混杂纤维高强混凝土(HFRHSC)试块,进行应变率为1~30 s-1的层裂试验。通过加置波形整形器和万向头,得到了适合层裂试验的理想电压时程波形,试验发现钢纤维和聚丙烯纤维的掺入可显著提高混凝土的层裂强度;HFRHSC层裂强度随应变率提高而提高;钢纤维对层裂强度的增强效应大于聚丙烯纤维的增强效应;混凝土层裂断面与试块自由端的距离基本呈现随应变率提高而减小的趋势,层裂次数随应变率的提高而增多,素混凝土试块的层裂破坏面较为平整,而HFRHSC试块的层裂面凹凸不平。     

丁苯胶乳改性水泥混凝土的力学性能及耐久性实验分析

目前聚合物水泥混凝土已成为高性能混凝土研究的一个重要组成部分。中实验采用了一种聚合物乳液(丁苯胶乳)对高性能混凝土进行改性处理,研究不同丁苯胶乳掺加量对水泥混凝土基本力学性能、韧性、自收缩性能及抗氯离子渗透性能的影响。实验结果表明,丁苯胶乳改性水泥混凝土的抗压强度随着丁苯胶乳掺加量的增加有所降低;而丁苯胶乳的加入,对混凝土的劈裂抗拉强度、抗折强度及韧性有较大提高,且掺量为15%的增强效果最明显,劈裂抗拉强度和抗折强度的提升幅度分别达到17.4%和23.8%,;掺量为10%的情况下韧度指数最高,增加幅度达到71.1%;丁苯胶乳改性混凝土浇注24 h后的总收缩值,随着丁苯胶乳掺量的增加而逐渐减少,掺量为15%情况下的总收缩值降幅高达35%;同时,改性后水泥混凝土的抗氯离子扩散能力有所提高,抗渗性能也得到改善。     

玄武岩/聚丙烯纤维水泥砂浆的力学性能与抗裂性

研究了玄武岩纤维、聚丙烯纤维单独和混杂掺加对水泥砂浆工作性、力学性能和抗裂性的影响.结果表明,在掺率为0.075%～0.20%(体积分数)的范围内,单独掺加玄武岩纤维和聚丙烯纤维均可以不同程度地提高水泥砂浆的抗折强度和早期抗压强度,而对28d抗压强度均有不利影响;在体积掺率相同的情况下,掺加玄武岩纤维的砂浆比掺加聚丙烯纤维的砂浆具有更好的力学性能;玄武岩纤维与聚丙烯纤维以适当比例混杂掺加时,可以得到较掺加单一种类纤维更好的效果;混杂纤维可以有效地改善水泥砂浆的韧性,提高水泥砂浆的抗裂性能.