双掺钢纤维和聚乙烯纤维的水泥基复合材料的抗折性能

采用钢纤维和聚乙烯纤维(PE)双掺的方式制备了一种高韧性水泥基复合材料(UHTCC),在PE纤维固定掺量取1%时,通过三点抗折试验,研究了不同钢纤维长度(6 mm、10 mm、13 mm)和不同掺量(0、0.3%、0.6%、0.9%)对UHTCC抗折性能的影响,同时对UHTCC的强度增强机理进行了分析。结果表明：相较于单掺PE纤维的试件,钢纤维的掺入能够显著提高试件的抗折强度。UHTCC试件的破坏形态为延性破坏,且随着钢纤维长度和掺量的增加,裂缝数量和分布范围逐渐增大;相较于短纤维,长钢纤维对UHTCC的增强效应更优;UHTCC的抗折性能随钢纤维掺量的增加而提高,6 mm钢纤维试件在掺量为0.9%时抗折性能最优;10mm钢纤维试件的抗折性能在掺量为0.6%时达到峰值;13 mm钢纤维试件抗折强度随掺量增加而提高,但挠度变形减小。     

钢-聚丙烯混杂纤维混凝土受拉性能试验研究

为了探讨钢-聚丙烯混杂纤维对混凝土试件轴向拉伸力学性能的影响，以钢纤维体积掺量为1%、1.5%、2%，聚丙烯纤维体积掺量为0.1%、0.15%、0.2%，设计了9组钢纤维和聚丙烯纤维混杂试件，开展配筋钢-聚丙烯混杂纤维混凝土受拉性能试验。结果表明：钢-聚丙烯混杂纤维有利于提高混凝土抗拉强度，混杂纤维体积掺量是影响抗拉强度和峰值应变的重要因素，钢纤维体积掺量1.5%和聚丙烯纤维体积掺量0.15%混杂对混凝土受拉性能改善效果较好。     

钢-聚甲醛混杂纤维超高性能混凝土力学性能试验

为研究钢-聚甲醛混杂纤维超高性能混凝土的力学性能,以纤维掺量(0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%)和长径比(60、80、120)为设计参数,实施17组不同配合比立方体试件的流动度试验与抗压试验,观察试件的破坏形态,获取试件的最优配合比。探讨了不同设计参数对试件的流动度、抗压强度等力学性能指标的影响。试验结果表明：掺纤维试件的破坏模式显示出更强的韧性与延性,主要体现在抑制微裂纹形成的方面,纤维横向约束效果显著;相比于未掺纤维的基准组,掺入混杂纤维后的试件的流动度降低,抗压能力提升;混杂纤维掺量对试件的力学性能影响显著,较单一纤维掺入流动度表现更佳,其中聚甲醛纤维对超高性能混凝土的抗压强度提升有限,而随着钢纤维掺量增加,抗压强度增大;长径比对试件的力学性能影响显著,聚甲醛纤维直径对试件流动度影响较大,抗压强度随混杂纤维长径比的增加而增大;钢-聚甲醛混杂纤维超高性能混凝土通过控制混杂纤维长径比,能够同时获得较好的延性和抗压能力。     

聚乙烯醇纤维水泥基复合材料拉压比试验研究

立方体抗压强度和劈裂抗拉强度试验,是研究聚乙烯醇纤维对水泥基复合材料拉压比性能影响的最直接的方法。立方体试件的尺寸为100mm×100mm×100mm,PVA纤维掺量分别为0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%,粉煤灰掺量为30%、50%。试验结果表明,掺入PVA纤维对立方体抗压强度影响不显著,而劈裂抗拉强度则提高了42.64%～135.12%,拉压比提高36.82%～134.27%;30%粉煤灰掺量的水泥基复合材料比50%粉煤灰掺量的水泥基复合材料抗压强度高20%以上,但对劈裂抗拉强度影响不明显。PVA纤维水泥基复合材料立方体抗压试块裂缝开展路径较多,不易破碎,抗压韧性显著增强。     

混杂纤维混凝土早龄期抗裂性能试验研究

选取强度等级CF40和CF50混凝土,在混杂纤维混凝土配合比三元叠加法试验基础上确定配合比:在钢纤维体积分数固定为1%时,聚丙烯纤维掺量在0.3～1.5 kg/m3内按级差0.3 kg/m3取5个水平;在聚丙烯纤维掺量为0.9 kg/m3时,钢纤维体积分数在0.5%～2.0%内按级差0.5%取4个水平,研究纤维的不同掺量对混凝土早龄期抗裂性能的影响以及试件裂缝形态的变化.结果表明,钢-聚丙烯纤维混杂具有耦合提高混凝土早龄期抗裂性能的作用,早龄期抗裂性能随纤维掺量的增加而提高;钢纤维体积分数和聚丙烯纤维掺量存在合理有效值.纤维混杂可以协同阻裂和限裂,使混凝土裂缝由宽、长形态调整为细、短形态.     

混杂纤维混凝土拌合物工作性能试验研究

通过CF40,CF50,CF60混杂纤维混凝土拌合物的工作性能试验,研究了钢纤维体积分数和聚丙烯纤维掺量对不同强度混杂纤维混凝土拌合物的影响.试验中,钢纤维体积分数为0.0%,0.5%,1.0%,1.5%,2.0%,聚丙烯纤维掺量为0.0,0.6,0.9,1.2 kg/m3,并考虑包裹钢纤维的水泥浆厚度为1.0 mm.结果表明:CF40,CF50混杂纤维混凝土拌合物的坍落度呈现出随钢纤维体积分数增大而降低的变化规律,CF60混杂纤维混凝土拌合物的坍落度呈现出随钢纤维体积分数增大而先降后增再降的变化规律;在钢纤维体积分数不变时,随着聚丙烯纤维体积分数的增大,混杂纤维混凝土拌合物的坍落度降低.     

PE纤维掺量对水泥基复合材料力学性能的影响

针对PE纤维掺量对水泥基复合材料力学性能的影响,开展不同PE纤维掺量下水泥基复合材料的抗压强度、抗折强度、弯曲韧性、直接拉伸性能的试验研究,分析PE纤维水泥基复合材料的开裂模式,通过环境扫描电镜观察和分析薄板弯曲试验中PE纤维的破坏模式。研究表明,不大于2%的PE纤维掺量对水泥基复合材料的抗压强度没有明显改变;当PE纤维掺量大于1%后,PE纤维水泥基复合材料薄板在弯曲荷载作用下表现出极强的韧性特征和变形能力;当纤维掺量大于1.5%时,在直接拉伸荷载作用下PE纤维水泥基复合材料表现出显著的应变硬化特征,并且呈现多缝开裂的稳态破坏模式.     

基于正交设计混杂纤维混凝土拉压比试验研究

固定混凝土配合比参数:水胶比0.28,砂率40%,单方用水量135kg/m3,矿物掺合料掺量40%;借助L16(45)正交设计方法考察了钢纤维掺量(0.5%,1.0%,1.5%,2.0%,体积分数,下同)、聚丙烯纤维掺量(0.05%,0.1%,0.15%,0.2%)及长度(5mm,6.5mm,12mm,18mm)对混凝土3d和28d拉压比的影响,并对试验结果进行了直观分析和方差分析。结果表明:与基准混凝土相比,混杂纤维对混凝土3d和28d拉压比呈正混杂效应;当聚丙烯纤体积分数为0.05%、长度为6.5mm/18mm、钢纤维体积分数为1.5%时,混凝土3d拉压比的最大提升幅度分别为17.9%、14.1%、25.4%;当聚丙烯纤体积分数为0.1%、长度为12mm、钢纤维体积分数为2.0%时,混凝土28d拉压比的最大提升幅度分别为40.9%、27.3%、40.9%。     

混杂纤维增强高性能混凝土强度的试验

目的揭示钢纤维和聚丙烯纤维混杂后对高性能混凝土强度和抗裂性能的影响.方法参照国家标准和试验方法，按不同的纤维掺量设计了16组纤维增强高性能混凝土试件，进行了大量抗压强度试验和劈裂抗拉性能试验研究.结果低体积掺量的聚丙烯纤维增强高性能混凝土劈裂抗拉试验破坏为爆裂式破坏；在高性能混凝土中掺加适量的钢纤维和聚丙烯纤维可使抗拉强度提高10%-40%，使拉压比增大到1/18-1/16；劈裂抗拉试验破坏为带有一定延性的破坏；钢纤维体积掺量为0.8%、聚丙烯纤维体积掺量为0.11%时混杂纤维增强高性能混凝土的复合增强效果最好，高性能混凝土拉压比为1/16.结论适量掺加钢纤维和聚丙烯纤维可使高性能混凝土的拉压比增大，提高高性能混凝土的抗裂性能.     

耐碱玻璃纤维ECC复合材料受压应力–应变关系

为研究耐碱玻璃纤维工程用水泥基复合材料（耐碱玻璃纤维ECC）的抗压性能及应力-应变关系，对33组高性能水泥基材料试件进行了轴压性能试验，分析了纤维掺量、纤维长度及水灰比对耐碱玻璃纤维ECC的受压性能及应力-应变关系的影响，提出了耐碱玻璃纤维ECC受压应力-应变关系计算模型。结果表明，掺入耐碱玻璃纤维可以明显改善水泥基材料在单轴受压状态下的抗裂、受力和变形性能；耐碱玻璃纤维ECC试件抗压强度和变形能力的提升程度与纤维掺量、纤维长度及水灰比有关；随着纤维掺量和长度增加，耐碱玻璃纤维ECC试件的抗压强度和变形能力大致呈递增趋势，但掺量过多会因“团聚”现象明显导致试件抗压强度降低；水灰比主要影响试件的抗压强度，水灰比越大，抗压强度越小；当纤维质量掺量为6.5%、纤维长度为18mm及水灰比为0.32时，碱玻璃纤维ECC的综合力学性能相对较优，其抗压强度和变形能力分别可提升25.6%和88%；提出的应力-应变关系模型的计算值与试验值吻合较好，可用于描述耐碱玻璃纤维ECC的受压破坏全过程。