PVA纤维增强普通混凝土复合梁弯曲性能试验研究

为研究混凝土强度、复合梁黏结面处理方法和PVA纤维水泥基复合材料层厚度对PVA增强混凝土复合梁弯曲性能的影响,对十二组100 mm×100 mm×400 mm的复合梁试件进行了四点弯曲试验,分析了试件破坏过程和弯曲性能。结果表明,与基体强度C30的普通混凝土梁相比,随着PVA纤维水泥基复合材料层厚度的增加,复合梁的极限荷载提高了26.7%～48.4%;与基体强度C40的普通梁相比,随着PVA纤维混凝土层厚度的增加,复合梁的极限荷载提高了15.7%～46.6%;随着基体混凝土强度等级的提高,复合梁的极限承载力得到明显提升;复合梁黏结面进行凿毛处理对其极限荷载有所提高。     

PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料梁柱节点抗震性能试验研究

为抑制地震荷载作用下梁柱节点剪切裂缝的形成和梁纵向钢筋的滑移,提高梁柱节点抗震性能,采用PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料替代普通混凝土是可选措施之一。设计8个梁柱节点试件,其中6个试件采用PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料,2个对比试件分别采用单掺PVA纤维增强水泥基复合材料与普通混凝土,进行拟静力试验以研究混杂纤维的掺加对梁柱节点抗震性能的影响。通过改变纤维掺量,在循环往复荷载作用下,观测试件裂缝开展及破坏过程,研究其滞回性能、骨架曲线、延性性能及耗能能力。试验结果表明：纤维的掺加可有效抑制梁柱节点剪切裂缝的形成与发展,显著提高梁柱节点的承载能力、延性及耗能能力;混杂纤维增强水泥基复合材料梁柱节点在峰值荷载前后的抗震性能均优于单掺PVA纤维增强水泥基复合材料梁柱节点。     

FRP-UHTCC复合层抗剪增强钢筋混凝土梁受力性能试验研究

进行了6根纤维增强复合材料(FRP)格栅增强超高韧性纤维水泥基(UHTCC)复合材料加固钢筋混凝土梁的受剪性能试验研究,将FRP格栅增强率和剪跨比作为试验变量,分析各变量对FRP-UHTCC复合增强混凝土梁受剪性能的影响。在试验研究的基础上,给出了FRP-UHTCC复合增强混凝土梁的受剪承载力计算方法。结果表明:加固梁的破坏模式为剪压破坏和受压区混凝土压碎破坏,FRP-UHTCC复合层与混凝土间黏结良好,可以有效抑制混凝土斜裂缝的形成和发展;随FRP格栅增强率的提高,加固梁的受剪承载力得到显著提高;随剪跨比的增加,加固效果更加明显;与未加固的普通混凝土梁相比,加固梁极限荷载的最大提高幅度为61%;受剪承载力理论计算值与试验值吻合较好,可以有效预测FRP-UHTCC复合增强混凝土梁的受剪性能。     

硅藻土对秸秆纤维水泥基复合板材调湿性能的影响

以硅藻土、硫铝酸盐水泥和秸秆纤维为主要原材料制备秸秆纤维水泥基复合板材,研究低品位硅藻土对复合板材调湿性能的影响。试验结果表明:秸秆纤维掺量不变,加入硅藻土改性秸秆纤维水泥基复合板材,硅藻土掺量为胶凝材料质量20%时压缩强度提高到7.38 MPa。硅藻土加入到秸秆纤维复合材料中可显著提高其调湿性能,复合板材的最大吸湿量为523.3×10-3kg/m2,最大放湿量可达398.3×10-3kg/m2,具有极佳的环境湿度调节性能。     

聚丙烯纤维复合胶粉改性混凝土的抗冻性能

针对冻融造成的混凝土路面剥蚀问题,采用聚丙烯纤维与聚合物胶粉和硅粉复合对混凝土进行改性,应用正交试验方案研究了胶粉掺量、硅粉掺量、纤维掺量以及纤维长度四个参数对聚丙烯纤维复合胶粉改性混凝土的抗冻性能的影响。结果表明,纤维掺量0.3%,纤维长度6mm,胶粉含量10%,硅粉掺量2.5%的聚丙烯纤维复合胶粉改性混凝土的抗冻性能最优;胶粉在水泥水化同时形成乳胶薄膜和引入气体能大幅度的提高混凝土的抗冻性;硅粉能有效的改善混凝土内部的孔结构,提高抗冻性;聚丙烯纤维配合胶粉能减轻胶粉在混凝土出现微裂缝时所受的拉应力,从而有效延长混凝土的抵抗冻融破坏的时间。     

复合双掺混凝土在海水中的抗侵蚀性能研究

研究了矿渣钢渣掺合料在水泥混凝土中的抗海水侵蚀性能.试验表明:矿渣钢渣复合双掺水泥混凝土在海水中的抗侵蚀性能优于普通混凝土,混凝土中掺入矿渣钢渣后,混凝土的孔隙率降低,密实度增强;液相碱度较普通混凝土低,适合的掺量能大大提高水泥混凝土的抗海水侵蚀性能.     

改性聚丙烯纤维混凝土抗渗性能的试验研究

通过对两种不同纤维掺量的混凝土试件和普通无纤维混凝土试件抗渗试验的对比，研究了水泥基纤维混凝土的抗渗机理及性能特点，发现掺入改性聚丙烯纤维后混凝土抗渗性能的改善效果与纤维掺量有关，在一定范围内，掺量越大，效果越佳，但同时会降低混凝土的坍落度。     

改性聚丙烯纤维混凝土抗渗性能的试验研究

通过对两种不同纤维掺量的混凝土试件和普通无纤维混凝土试件抗渗试验的对比 ,研究了在混凝土中掺入不同掺量的改性聚丙烯纤维对混凝土抗渗性能的改善效果和影响规律 ,探讨了水泥基纤维混凝土的抗渗机理及性能特点     

聚合物胶粉复合纤维混凝土的力学性能

针对普通水泥混凝土的脆性问题,利用聚合物胶粉与不同参数的三种纤维复掺,制备了聚合物胶粉复合纤维混凝土,采用L9(34)的正交方案研究了聚合物复合胶粉混凝土的基本力学性能。结果表明:胶粉对混凝土的抗压强度、抗折强度和弹性模量的影响最大,其次是纤维种类;胶粉掺量的增加会明显降低混凝土的抗压强度和抗折强度,纤维掺量在0.1%~0.3%时,随着纤维掺量的增加和纤维弹性模量的增加,都能够提高混凝土的抗压强度和抗折强度,胶粉加入降低了混凝土的弹性模量,但有助于增强混凝土的韧性。     

聚烯烃粗纤维混凝土梁的抗弯冲击特性研究

试验研究了聚烯烃粗纤维掺量、基体强度、纤维直径等因素对纤维混凝土梁抗弯冲击性能的影响规律。结果表明,粗合成纤维对混凝土抗冲击性能有显著的增强效果,混凝土由脆性破坏变为良好的延性破坏。随着纤维掺量的增加,纤维混凝土梁的初裂冲击次数和破坏冲击次数一直增加。与直径1mm的纤维相比,混杂纤维能有效提高试件的抗冲击性能,发挥不同纤维的作用,但均低于单掺直径0.5mm和0.8mm纤维的试件。单掺0.5mm纤维的试件,延性指数较大;单掺0.8mm纤维的试件,延性指数最低。混掺纤维试件的延性指数随纤维掺量的增加有较明显的增大。     

Strain-hardening fiber cement optimization and component tailoring by means of a micromechanical model

It is well known that fibers can impart tensile ductility into fiber cement products. Specific rational guideline for engineering desirable fiber, matrix, and interface properties leading to optimized fiber cement product performance; however, is scarce. This paper discusses the theoretical basis for composite optimization of synthetic fiber reinforced cement that leads to maximum tensile ductility while minimizing the content of the expensive fiber component of fiber cement products. Specific tailoring of polyvinyl alcohol (PVA) fiber and polypropylene (PP) fiber and experimentally verified tensile ductility characteristics of the resulting fiber cement products are employed to illustrate the theoretical concepts. It is demonstrated that high product performance can be achieved with minimal amount of fibers via composite optimization. The theoretical tools developed are applicable to a wide range of fiber types and matrix types.     

机场道面混掺纤维混凝土强度与抗弯韧性试验

为了降低机场道面混凝土脆性,通过混掺高性能粗聚烯烃纤维（PP）和细聚乙烯醇纤维（PVA）来提高道面混凝土韧性。通过四点弯曲试验,测得了梁试件荷载 挠度曲线,分析了2种纤维体积掺率混掺对改善三级配机场道面混凝土弯曲韧性的效果。结果表明:纤维混掺可明显改善混凝土抗弯韧性;PP的掺入使荷载 挠度曲线出现了2次峰值;PVA体积掺率为0.2%或0.4%时,随着PP掺率增加,韧性指标值P₃₀₀,P₇₅,P₅₀均呈增大趋势;PP掺率的增加对后期韧性指标值P₇₅,P₅₀的提高更为显著;增加PVA掺率对提高第一峰值强度较为显著;PP和PVA分别以体积掺率1.1%和0.4%混掺时,机场道面混凝土抗弯韧性提高最为明显。     

掺入短切纤维的纤维编织网增强混凝土薄板弯曲力学性能试验研究

为研究掺入短切纤维的纤维编织网增强混凝土(简称TRC)薄板的受弯承载能力及裂缝开展,对其进行了四点弯曲试验,对比分析了TRC薄板纤维编织网浸胶的处理、水灰比、短切纤维种类和掺量,以及钢纤维长径比等因素的影响。在此基础上,采用环境扫描电镜及能谱仪对短切纤维与纤维编织网在混凝土基体中的微观形貌进行观察。研究结果表明：对浸胶处理的TRC薄板、掺入碳纤维和聚丙烯纤维的试件的承载力提高幅度分别为16%和32%;掺入钢纤维并未提高薄板的承载力。未浸胶处理的TRC薄板,掺入短切碳纤维、钢纤维、聚丙烯纤维和掺入短切钢纤维与聚丙烯纤维混合纤维的试件,其承载力的提高幅度分别为132%、47%、27%和86%,且钢纤维和碳纤维掺量越多,薄板开裂后刚度越大,但聚丙烯纤维的掺量不宜偏高。短切碳纤维与钢纤维均能有效减缓裂缝的扩展,但在微观裂缝处两种纤维的交联作用机理不同;掺入短切纤维可使薄板裂缝数量增多。     

纤维桥接裂缝过程与分布对水泥基材料弯曲性能影响

对3类不同粉煤灰掺量下形成的聚乙烯醇(PVA)纤维水泥基材料,通过三点弯曲试验测试,研究了PVA纤维水泥基材料的弯曲性能;通过对PVA纤维水泥基材料断裂面处纤维表面、纤维嵌入端和纤维拉断或拔出端的扫描电镜影像分析,研究了PVA纤维-(水泥)基体界面微观结构,揭示了PVA纤维桥接裂缝过程;通过PVA纤维水泥基材料样本抛光表面的荧光影像,量化测定了PVA纤维在基体中的分布.结果表明:掺入粉煤灰后PVA纤维对水泥基材料增强增韧作用增加,高掺量下效果更显著;掺入粉煤灰后裂缝处PVA纤维的桥接应力和纤维-基体界面黏结力降低,随着裂缝的扩展,PVA纤维由短距离滑动转变为长距离滑动,纤维桥接裂缝的效率提高,增强增韧的作用增加;掺入粉煤灰后基体结构更加均匀,PVA纤维分布系数增大,PVA纤维对水泥基材料的增强增韧作用提高.     

PVA纤维混凝土梁裂缝试验分析

纤维的加入使得混凝土梁的受力性能有所改变 ,对普通混凝土梁规范所给出的开裂荷载、极限荷载、裂缝宽度计算公式就不再适用。通过对高强高弹聚乙烯醇纤维 (简称PVA纤维 )配筋梁受弯试验 ,对梁的裂缝进行了研究 ,在试验数据的基础上 ,拟合出PVA纤维混凝土梁的裂缝宽度的计算公式 ,对纤维混凝土裂缝宽度的计算提出建议     

Flexural responses of hybrid steel–polyethylene fiber reinforced cement composites containing high volume fly ash

Strain hardening and multiple cracking behavior of hybrid fiber reinforced cement composites containing different hybrid combinations of steel and polyethylene (PE) fibers under four-point bending are reported. The total volume fraction of fibers was kept constant at 2.5% to maintain a workable mix. Effects of increase in fly ash content as partial replacement of cement beyond 50%, such as 60% and 70% on the flexural response of hybrid steel–PVA (polyvinyl alcohol) and steel–PE fiber composites are also evaluated here. Among composites with different volume ratios of steel and PE fibers, the composite with 1.0% steel and 1.5% PE was found to show the highest flexural strength and that with 0.5% steel and 2.0% PE exhibited highest deflection and highest flexural toughness. Generally, the steel–PE hybrid composites exhibited lower flexural strength but higher deflection capacity than steel–PVA hybrid composites. The rate of strength loss after peak load in steel–PE hybrid composites was found low compared to steel–PVA hybrid system. The 50% replacement of cement by fly ash is found to be an optimum fly ash content in hybrid fiber composites.     

钢纤维对地坪混凝土性能的影响

通过引入不同型号和掺呈的钢纤维.着重研究其对C25地坪混凝土工作性能,力学性能、弯曲韧性和抗冲击性能的影响规律和作用机理.试验结果表明:不同型号钢纤维对地坪钢纤维混凝土的工作性能影响不同,在同一型号钢纤维下随着掺量增加地坪钢纤维混凝土的工作性能降低;相对不掺入钢纤维的地坪混凝土,掺入钢纤维后地坪钢纤维混凝土抗压强度均略有下降,但抗折强度都能提高50%以上,弯曲韧性和抗冲击性能也都可得到显著改善:掺量对地坪钢纤维混凝土抗折强度、弯曲韧性和抗冲击性能的影响不明显.通过试验结果综合分析,C25地坪钢纤维混凝土选用CW07型钢纤维,掺量在20-30 kg/m3较为合适.     

锈蚀后钢纤维和钢纤维混凝土的力学性能

通过对剪切型、铣削型、切断型3种钢纤维和钢纤维混凝土的快速锈蚀试验,研究了锈蚀前后钢纤维的外观、弯折性能和抗拉强度的变化,以及钢纤维混凝土经过不同锈蚀时间后的抗压强度和抗拉强度的变化规律.结果表明:随锈蚀时间的增加,钢纤维的锈蚀程度逐渐增大,弯折性能和抗拉强度逐渐降低,钢纤维混凝土的抗压强度和抗拉强度随之减小.但是抗压强度和抗拉强度的变化规律有所不同,当锈蚀时间较短时,抗压强度变化不明显,在锈蚀时间超过60d以后,抗压强度显著降低.而抗拉强度随锈蚀时间的增加逐渐下降.锈蚀时间相同时,抗拉强度的降低幅度比抗压强度的降低幅度小.切断型钢纤维的抗锈蚀能力相对较好,剪切型和铣削型钢纤维的抗锈蚀能力相对较差.     

混杂纤维增强应变硬化水泥基复合材料的弯曲性能预测

基于混凝土断裂力学与细观力学理论,同时考虑钢纤维(SF)/聚乙烯醇(PVA)混杂纤维对应变硬化水泥基复合材料(SHCC)弯曲性能的影响,提出了一种适用于SF/PVA纤维混杂SHCC(SF-PVA/SHCC)弯曲性能的预测方法.开展了SF-PVA/SHCC弯曲性能试验,分析了纤维种类和掺量对SHCC抗弯强度、极限弯曲挠度及弯曲荷载挠度曲线的影响.结果表明所提出的弯曲性能计算方法可以较好地预测SF-PVA/SHCC的抗弯强度和极限弯曲挠度.     

ECC梁的力学性能试验研究

研究了PP ECC梁的四点弯曲试验性能,制作了钢筋增强PP ECC梁,钢绞线GFRP筋增强PPECC梁,素PP ECC梁和普通钢筋混凝土梁4组试件。在试验研究中,主要考虑了配筋率、龄期等参数,对比了钢筋增强PP ECC梁、钢绞线GFRP筋增强PP ECC梁、素ECC梁与普通钢筋混凝土梁的弯曲性能,测试了试件的开裂荷载、裂缝的开展、各级荷载下的应变以及试件的极限荷载,验证了平截面假定。结果表明,对不同配筋率的PP ECC梁,配筋率越大,极限承载力增加,但极限变形减小,裂缝宽度的变化不明显。同一配筋率下,PP ECC梁比普通钢筋混凝土梁具有更高的承载力和变形性能,在屈服时刻裂缝宽度可控制在0.1mm以内。