桥梁工程用混杂纤维混凝土力学性能研究

为了改善桥梁工程施工用混凝土的力学性能,并降低混凝土的综合使用成本,提出了以聚乙烯醇纤维和钢纤维作为混杂纤维掺入混凝土的思路,并考察了单一纤维和混杂纤维对混凝土抗压强度、抗折强度和抗拉强度的影响。试验结果表明,单一聚乙烯醇纤维或者钢纤维的掺入均能有效提高混凝土试件的力学性能,并且随着纤维掺量的不断增大,抗压强度和抗折强度均先升高后降低,存在一个最佳的纤维掺量使抗压强度和抗折强度达到最大,而抗拉强度则逐渐升高。当钢纤维的质量分数为1.0%时,改变聚乙烯醇纤维的掺量,混凝土试件的力学性能会发生变化,当聚乙烯醇纤维的质量分数同样达到1.0%时,混杂纤维对混凝土抗压强度、抗折强度和抗拉强度的提升效果较好。研究结果表明,混杂纤维的掺入能够有效改善桥梁工程用混凝土的力学性能,建议在施工过程中不断优化混杂纤维的掺量。     

石粉对机制砂混凝土抗渗透性和抗冻融性能的影响

测试了石粉含量(质量分数)对不同强度等级机制砂混凝土强度、抗氯离子渗透性能和抗冻性能的影响.结果表明:随着机制砂中石粉含量的增加,低强度机制砂混凝土的抗氯离子渗透性能提高,而抗冻性能降低,尤其是当石粉含量高于10%(石粉与水泥体积比超过1:3.47)时,低强度机制砂混凝土抗冻性劣化明显;当石粉含量大于7%时,高强机制砂混凝土工作性劣化,而当石粉含量从3.5%提高到14%,高强机制砂混凝土的抗氯离子渗透性能和抗冻性能均未降低.     

基于玄武岩纤维的再生混凝土性能试验分析

为探究再生混凝土在掺入玄武岩纤维后的力学和耐久性能变化，以玄武岩纤维作为研究对象，开展力学性能与干燥收缩试验，从抗压与抗折强度、干燥收缩性能以及抗氯离子渗透性能等角度出发，对比分析了不同玄武岩纤维质量分数对再生混凝土性能的影响。试验结果表明：在玄武岩纤维质量分数低于3%时，再生混凝土的力学和耐久性能均可得到显著改善；当玄武岩纤维质量分数超过3%时，再生混凝土的抗折强度、干燥收缩性能以及抗氯离子渗透性能的提升效果不再明显，且抗压强度存在一定程度的下降。因此，为实现最佳的再生混凝土力学及耐久性能改善效果，玄武岩纤维质量分数选择3%为宜。     

粉煤灰对混凝土抗裂性能综合评价研究

设计收缩、小圆环约束开裂、水化热、极限拉伸率以及抗氯离子渗透性等五种试验方法来考核粉煤灰对高性能混凝土抗裂性能的影响。研究结果表明：粉煤灰能够改善高性能混凝土的工作性、降低早期弹性模量和水化热、7d后强度能够快速增长并逼近基准混凝土，能够有效的提高混凝土的抗裂性能。     

纤维自密实混凝土早期收缩及阻裂特性研究

采用非接触收缩变形试验、平板抗裂试验以及三点弯曲梁声发射检测,研究了掺PVA纤维、钢纤维以及两者混杂自密实混凝土(SCC)的早期塑性收缩、约束收缩以及荷载作用下的阻裂特性.结果表明,所掺的PVA纤维对改善SCC早期自由收缩作用有限,但能够抑制约束条件下基体的开裂;体积掺量分别为0.07％和1.0％的PVA纤维与钢纤维混杂后,对降低SCC早期收缩开裂效果显著,所配制的SCC抗裂性达到Ⅰ级标准;PVA纤维可闭合加载初期SCC基体中的微裂缝,钢纤维则能有效阻止加载中期裂缝的衍生和扩展,由于两种纤维的协同阻裂作用,能够有效改善SCC的断裂韧性.     

玄武岩-钢纤维页岩陶粒混凝土力学性能实验研究

轻质混凝土因在保温隔热性能、抗震性能和抗渗性能方面的良好表现，在建筑施工中得到了广泛的应用。基于此，制备了页岩陶粒轻质混凝土试样，并添加了玄武岩纤维和钢纤维改善其力学性能，利用室内试验方法测试了16组不同纤维掺量混凝土的表观密度、单轴抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度，分析了页岩陶粒混凝土力学性能随纤维掺量的变化规律，给出了页岩陶粒混凝土力学性能最佳的混杂纤维掺量。研究结果表明：页岩陶粒混凝土的干表观密度随玄武岩纤维和钢纤维掺量的增大而增大，且玄武岩纤维小于钢纤维；当玄武岩和钢纤维总体积掺量在1.6%附近时，混杂纤维页岩陶粒混凝土显示出了比素混凝土更为良好的抗压强度、抗拉强度和抗折强度；由于相同条件下钢纤维对页岩陶粒混凝土力学性能的改善效果要略优于玄武岩纤维，因此在保持混杂纤维总体积掺量不变的前提下，建议钢纤维的体积掺量应略大于玄武岩纤维。     

玄武岩纤维混凝土早期裂缝试验研究

为了研究玄武岩纤维混凝土早期开裂性能,对不同长度纤维和不同体积掺量的玄武岩纤维混凝土进行试验,结果显示:玄武岩纤维混凝土相对于普通混凝土裂缝降低明显,玄武岩纤维混凝土早期收缩裂缝随纤维长度增加先减小后缓慢增加,最佳阻裂纤维长度为18 mm,早期收缩可见裂缝随纤维体积掺量的增加而减小,当体积掺量到0.2%时可见裂缝基本消失.随着混凝土强度提高纤维混凝土的抗裂指标逐渐降低,裂缝更加短小.     

基于平板法纤维混凝土早期抗裂性能试验研究

通过平板约束试验研究整体式聚丙烯纤维混凝土、整体式钢纤维混凝土、层布式混杂纤维混凝土、整体式混杂纤维混凝土的早期抗裂性能,并与基准混凝土进行对比研究.结果表明:掺加纤维的混凝土,其早期开裂时间延迟,裂缝条数、最大裂缝宽度、裂缝总长度、单位面积裂缝的数量、总裂缝面积均有不同程度的减小,纤维掺入混凝土中能显著改善混凝土的早期抗裂性能;在纤维掺人的混凝土中,纤维掺入方式不同,混凝土抗裂效果也不同.经对比分析,混杂纤维混凝土的抗裂性能要优于单掺纤维混凝土;层布式混杂纤维混凝土的抗裂效果要好于整体式混杂纤维混凝土.     

减缩剂对高性能砼收缩开裂性能影响的研究

本文设计了干燥收缩、自收缩、平板约束、抗氯离子渗透性以及极限拉应变等5种试验方法来考核减缩剂对高性能混凝土收缩开裂性能的影响.研究结果表明:减缩剂能够改善高性能混凝土的工作性、对混凝土的力学性能无负作用、能够有效的提高混凝土的抗裂性能.     

钢渣和超细粉煤灰在高强混凝土中的应用

通过在高强混凝土中加入不同掺量的钢渣和超细粉煤灰,研究了钢渣和超细粉煤灰对高强混凝土工作性能、抗压性能、绝热温升、自生收缩、抗碳化性能及氯离子渗透性能的影响.实验结果表明:掺入钢渣和超细粉煤灰会略降低高强混凝土流动性,对高强混凝土的抗碳化性能无明显影响,但能够降低其绝热温升和自生收缩,并能够提高其后期强度及抗氯离子渗透性能.     

Strength,permeability, and durability of hybrid fiber‐reinforced concrete containing styrene butadiene latex

Hybrid fiber‐reinforced concrete (HFRC) is examined in this study. Two types of synthetic fibers were considered: polyvinyl alcohol fiber/macro synthetic fiber (PVA/MSF) and polypropylene fiber (PP)/MSF. Styrene butadiene latex was added at 0%, 5%, 10%, and 15% of the cement weight. Tests carried out for the study included compressive strength, flexural strength, chloride ion penetration, abrasion resistance, and impact resistance. The results demonstrated that higher latex contents improved the dispersibility of the fibers because of the increased workability of the HFRC and the improved adhesion. Formation of a latex film improved the strength, permeability resistance, abrasion resistance, and impact resistance. PVA/MSF HFRC had better properties than PP/MSF HFRC. This was attributed to stronger hydrogen bonding by the hydrophilic PVA fibers, which led to superior resistance to micro‐cracking and crack propagation. © 2012 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci., 2013     

纤维混杂及其与膨胀剂复合对水泥基材料的物理性能的影响

选用不同尺度的钢纤维、高弹维纶纤维、低弹聚丙烯纤维,按二元或三元混杂增强水泥基复合材料,系统研究了其限缩与抗渗性能及其与膨胀剂的复合效应,并通过孔结构测试剖析了纤维混杂增强及其与膨胀剂复合对提高水泥基的限缩与抗渗能力的机理.     

聚丙烯腈纤维水泥基复合材料抗干缩开裂性能研究

本文研究了在较低体积掺量下(≤1％)，聚丙烯腈纤维对水泥基材料的抗干缩开裂性能的影响，同时分析了其作用机理。结果表明，在合理掺量下聚丙烯腈纤维可以有效的延缓水泥基材料裂缝的扩展并减小裂缝的张开度。     

Contribution of hybrid fibers on the properties of the high-strength lightweight concrete having good workability

The contribution of hybrid fibers to the workability, mechanical and shrinkage properties of lightweight concrete (LWC) with high strength and workability was investigated. The results show that adding fiber to the lightweight concrete mixture greatly reduces the sedimentation of aggregates during mixing and improves the uniformity of the mix; however, the slump value is reduced. Compared with single type of fibers, hybrid fibers significantly improve the mechanical properties and brittleness of lightweight concrete, and restrain the long-term shrinkage.     

干湿循环作用下氯离子在聚丙烯纤维混凝土中传输性能研究

为探究干湿循环作用下聚丙烯纤维混凝土中氯离子的传输规律,设计了四种掺量的聚丙烯纤维混凝土,对其在不同干湿循环周期下的自由氯离子含量和总氯离子含量进行测量,分析聚丙烯纤维掺入对混凝土氯离子结合性能及氯离子扩散系数的影响。结果表明:0.15%(体积分数,下同)聚丙烯纤维的掺入可以增加混凝土密实度,降低自由氯离子含量;而大量纤维的掺入(＜0.45%)导致混凝土内部自由氯离子含量增加,增大了混凝土的氯离子结合能力。聚丙烯纤维掺量0%~0.45%范围内,氯离子结合能力与纤维掺量存在二次函数关系。聚丙烯纤维的掺入降低了干湿循环后期氯离子扩散系数,增大了时间依赖系数m,有利于提高混凝土抗氯离子侵蚀能力。     

玄武岩纤维改善再生混凝土抗氯离子渗透性能研究

为研究玄武岩纤维对再生混凝土抗氯离子渗透性能的影响,本文对4种玄武岩纤维体积掺量(0%、0.2%、0.4%、0.6%)下5个粗骨料质量替代率(20%、40%、50%、60%、80%)的再生混凝土及1组普通混凝土进行了电通量试验,并利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和压汞法(MIP)从水泥水化和孔结构的角度探究了玄武岩纤维对再生混凝土抗氯离子渗透性能影响的微观机理。结果表明,玄武岩纤维显著提高了再生混凝土抗氯离子渗透性能,其中玄武岩纤维掺量为0.2%,粗骨料质量替代率为50%时改善效果最好且优于普通混凝土。基于FTIR发现玄武岩纤维是通过改变再生混凝土水化产物C-S-H的聚合度和CaCO₃的生成而改善其抗氯离子渗透性能。通过MIP得出最优组合掺量下,再生混凝土的孔径分布得到优化,孔隙率最小,进而提高了其抗氯离子渗透性能。     

聚丙烯纤维混凝土路面耐久性的试验研究

为了验证掺入聚丙烯纤维的方法提高混凝土路面耐久性指标的可行性,进行了聚丙烯纤维混凝土路面耐久性的室内试验研究,探讨了不同纤维体积掺量对混凝土路面抗冻性和抗裂性的影响。实验表明,聚丙烯纤维的加入显著改善了混凝土路面的抗冻性能,表现为聚丙烯纤维混凝土路面受冻后抗折强度和抗压强度的损失明显降低,而聚丙烯纤维的加入对混凝土路面干燥收缩的影响不大,聚丙烯纤维可以有效改善混凝土路用耐久性指标。     

增强纤维对超高性能混凝土改性效果及优化研究

为探索增强纤维对混凝土性能影响的规律,选用聚乙烯醇(PVA)纤维、超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维、玄武岩纤维和玻璃纤维增强混凝土制备超高性能混凝土(UHPC)。通过性能测试,选出UHPC改性最佳纤维——PVA纤维和UHMWPE纤维。采用Design-Expert专业实验数据分析软件,对PVA和UHMWPE混杂纤维设计进行理论模拟,针对目标纤维进行掺量优化设计,得出当12 mm长度的PVA纤维的体积分数为0.3%、6 mm长度的UHMWPE纤维的体积分数为0.9%时,目标UHPC的抗折强度、抗压强度与流动度达到最优化设计目标。     

Investigation of brucite-fiber-reinforced concrete

Laboratory experiments were made on the brucite-fiber-reinforced concrete composites. Effects of brucite fiber grades and the dosage on flexural strength, compressive strength, impact strength, sulfate corrosion resistance and the slump, cohesiveness, as well as the water retentiveness were also investigated. Different water reducers were tested. The particle-size characteristics of brucite fibers, the densities of the concrete, and the viscosities of the fiber/water-reducer suspensions were also measured. Results show that proper addition of brucite fibers in concrete can improve the mechanical properties, especially the flexural strength. In the test, the optimum quantity was about 0.5 wt.% of concrete. With the dosage increase of brucite fibers in concrete, the fluidity and the density of the concrete decrease. The performance of the concrete strengths is the collective interactions of the fiber reinforcement and the density reduction. The aspect ratio and the surface area of brucite fibers are the important affecting factors to the workability and the mechanical properties of the fiber concrete. Larger aspect ratios and smaller surface areas benefit the reinforcement. Water reducers with lower fiber suspension viscosities are favorable in improving the workability and strengths of the brucite fiber concrete.