表观密度对水泥基材料塑性收缩开裂性能及强度的影响

采用物理发泡的方法研究影响轻质水泥基材料制备的因素,在水灰比为0.3、PCS-2速凝剂掺量14%、CaCl2掺量2.0%时,可制得轻质水泥基材料,其28d表观密度为85.9kg/m3时,抗压强度为0.063MPa;28d表观密度为97.7kg/m3时,抗压强度为0.077MPa;28d表观密度为113kg/m3时,抗压强度为0.12MPa;28d表观密度为144.5kg/m3时,抗压强度为0.25MPa。并探讨水泥基材料的表观密度对其收缩开裂性能的影响。结果表明:在一定范围内表观密度的下降可抑制其塑性收缩开裂;但密度低于276kg/m3,其收缩开裂程度严重。掺入0.6kg/m3的PP纤维,减裂率可达89.2%。     

减缩剂对泡沫混凝土收缩的影响研究

为解决泡沫混凝土因收缩而开裂的问题,在水灰比为0.33和0.50的情况下,通过测定泡沫混凝土的干缩值和自收缩值,结合压汞法、氮吸附法及XRD等测试手段,研究了减缩剂(S1与S2)对A08级泡沫混凝土孔结构、干缩及自收缩的影响。结果表明,泡沫混凝土失水和干缩主要集中在7 d以内;当水灰比为0.33时,减缩剂可使泡沫混凝土28 d干缩值和自收缩值降低55.3%和48.9%;当水灰比为0.50时,减缩剂可降低泡沫混凝土28 d干缩59.1%,与环境隔离的条件下,泡沫混凝土存在微膨胀现象;水灰比为0.33和0.50,掺入S1使泡沫混凝土毛细孔数量减少;水灰比为0.33时,S2掺入使30 nm左右的大的毛细孔数量增多,小的毛细孔数量减少,而水灰比为0.50时,利于小于4 nm的小的毛细孔形成。     

改性聚丙烯纤维对发泡水泥性能的影响

采用丙烯酸化学接枝法对聚丙烯纤维进行表面改性,研究了改性聚丙烯纤维对发泡水泥塑性收缩开裂、力学性能及泡孔结构的影响.结果表明,改性聚丙烯纤维可改善发泡水泥的泡孔结构,并降低其塑性收缩开裂、细化其塑性收缩裂缝,同时可提高其抗折、抗压强度及弯曲韧性.纤维与水泥的质量比为0.7％时,试样的泡孔结构明显改善,塑性收缩开裂值下降了85.4％,且缝宽小于1 mm的塑性收缩裂缝比例高达73.1％,同时试样抗折及抗压强度分别增加48.8％和30.3％,弯曲韧性显著增加.利用傅里叶变换红外光谱仪、SEM、光学显微镜对改性前后聚丙烯纤维表面基团及发泡水泥试样的断面微观形貌、泡孔结构进行了分析,探讨了改性聚丙烯纤维的作用机制.     

改性聚丙烯纤维对发泡水泥性能的影响

采用丙烯酸化学接枝法对聚丙烯纤维进行表面改性, 研究了改性聚丙烯纤维对发泡水泥塑性收缩开裂、 力学性能及泡孔结构的影响。结果表明, 改性聚丙烯纤维可改善发泡水泥的泡孔结构, 并降低其塑性收缩开裂、 细化其塑性收缩裂缝, 同时可提高其抗折、 抗压强度及弯曲韧性。纤维与水泥的质量比为0.7%时, 试样的泡孔结构明显改善, 塑性收缩开裂值下降了85.4%, 且缝宽小于1 mm的塑性收缩裂缝比例高达73.1%, 同时试样抗折及抗压强度分别增加48.8%和30.3%, 弯曲韧性显著增加。利用傅里叶变换红外光谱仪、 SEM、 光学显微镜对改性前后聚丙烯纤维表面基团及发泡水泥试样的断面微观形貌、 泡孔结构进行了分析, 探讨了改性聚丙烯纤维的作用机制。     

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。     

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.     

混凝土收缩开裂机理及测试方法综述

混凝土具有易塑性、高强度和高耐久性等特点,是应用广泛的建筑材料。然而,混凝土由于受到自身材料的限制和环境的影响,往往存在收缩开裂问题,这严重影响了建筑结构的稳定性和安全性。混凝土收缩开裂的影响因素复杂并且测试方法种类繁多,选择合适的测试方法对混凝土性能的研究至关重要。因此,本文简述了混凝土产生收缩开裂的因素及机理,根据引发因素对混凝土收缩开裂的测试方法进行分类,对各种主流测试方法进行了详细介绍,并总结了现有测试方法的优缺点,为解耦测定不同因素导致的混凝土收缩开裂指引了方法,为优化混凝土抗裂性能提供了有效分析手段。     

纤维对薄层砂浆早期塑性收缩的影响

提出了一种利用视频显微镜技术来测量薄层砂浆早期塑性收缩的新方法,研究了纤维种类、聚丙烯纤维掺量及长度、纤维几何形态对薄层砂浆早期塑性收缩的影响。结果表明随着聚丙烯纤维掺量的增加,砂浆的塑性收缩值有所减小,说明聚丙烯纤维的掺入可以有效地抑制砂浆的塑性收缩;3mm、12mm长的聚丙烯纤维较6mm、9mm长的聚丙烯纤维对砂浆塑性收缩的抑制作用大;在抑制砂浆收缩性能上圆形截面纤维优于Y形截面纤维;掺聚丙烯纤维试样的塑性收缩较掺玄武岩纤维试样小,但两者的差距不大。     

稻壳灰对地聚合物混凝土收缩开裂性能的影响

地聚合物混凝土制品的体积收缩严重,影响其在建筑工程中的推广应用。为提高体积安定性,在粉煤灰-矿渣地聚合物混凝土中掺入吸水性较强的稻壳灰颗粒,研究稻壳灰对混凝土强度发展和收缩行为的影响。采用BET氮吸附法和扫描电子显微镜(SEM)表征硬化体的微观结构。结果表明,稻壳灰在地聚合物中的反应活性较高,可有效加速碱激发反应进程,提高地聚合物混凝土的抗压强度,同时可有效改善自收缩和干燥收缩。掺入30%稻壳灰的混凝土的自收缩和干燥收缩分别为56.2μm/m和447.9μm/m,相较于未掺稻壳灰的试样,自收缩和干燥收缩减缩率分别为62.4%和48.0%。干燥的稻壳灰颗粒可吸附液体碱激发剂中的水分,有助于保持基体内的相对湿度。此外,掺入稻壳灰还有助于硬化体结构的致密化,降低毛细孔所占比重,抑制裂纹扩展。     

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。     

钢纤维对超高性能混凝土干燥收缩的影响

研究了在(20±2)℃、相对湿度为(50±5)%的环境中钢纤维体积掺量为0%、1%、2%和3%的超高性能混凝土(UHPC)的干燥收缩。结果表明:UHPC在前7d的干燥收缩发展速率较快,7d后发展速率逐渐减缓;但当钢纤维掺量超过2%后,钢纤维对干燥收缩的改善作用明显降低,相比钢纤维掺量为2%的UHPC,3%掺量UHPC的干燥收缩仅仅降低了1.5%。钢纤维高弹模及它与基体的界面粘结有效降低了混凝土的干燥收缩,但钢纤维掺量过多可导致多孔薄弱的界面区增加,从而使其对混凝土的收缩抑制作用减小。粉煤灰对超高性能混凝土干燥收缩的抑制作用大于矿粉。提出的新的数学拟合指数公式相比于文献中常用的ACI和王铁梦公式与实测结果吻合度更好。     

Prediction of Interfacial Cracking due to Differential Drying Shrinkage of Concrete in Precast Shell Pier Cap

In a precast shell pier cap, cracking at the interface between the precast shell and the cast-in-place concrete may happen due to differences between the drying shrinkage of the inner and the outer concrete. The objective of this study is to establish a prediction method for interfacial cracking that will consider the real mechanism of differential drying shrinkage and creep. The main parameters used in the analysis were determined from experiments for a concrete mix that is applied to the manufacturing of pier caps. The variation of internal relative humidity over time was first calculated based on the nonlinear moisture diffusion; cracking analysis then followed. Prediction of the initiation of interface cracks and the increase of their width over time was performed. It was found that additional reinforcement across the interface is very effective at reducing crack width.     

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%。     

聚丙烯纤维混凝土接触爆炸破坏效应的试验和数值分析

为研究聚丙烯纤维混凝土在接触爆炸条件下的破坏形态,进行有限厚度钢筋混凝土板和聚丙烯纤维混凝土板的接触爆炸试验.采用LS-DYNA中LOAD-BLAST方法,对聚丙烯纤维混凝土的动态破坏过程进行数值模拟,分析和对比聚丙烯纤维混凝土和钢筋混凝土接触爆炸条件下破坏效应的异同,确定出聚丙烯纤维混凝土的抗爆性能系数.研究表明,LOAD-BLAST方法简单高效,数值模拟和现场试验非常吻合,聚丙烯纤维混凝土抗接触爆炸性能良好.     

聚丙烯纤维再生混凝土损伤本构模型的研究

基于Weibull统计分布理论和Lemaitre等效应变假定原理,推导出聚丙烯纤维再生混凝土单轴受压损伤本构模型,对聚丙烯纤维再生混凝土进行单轴受压试验,根据试验数据,确定了该模型参数,通过试验曲线和模型曲线的对比分析发现两者拟合较好。基于考虑中间主应力、拉压性能影响的适用于任何材料的统一强度理论,推导出聚丙烯纤维再生混凝土的双剪损伤本构模型,建立了纤维混凝土损伤本构模型从单轴到双轴的转化方法。     

基于SHPB试验的多尺寸聚丙烯纤维混凝土动态力学性能研究

选用两种聚丙烯细纤维及一种聚丙烯粗纤维,制备了9组纤维掺量比不同的混凝土试件。采用变截面大尺寸分离式霍普金森压杆(SHPB)进行了冲击压缩试验,研究了在0.4 MPa冲击气压作用下,不同纤维掺量比对混凝土抗冲击性能的影响,基于引入损伤的Z-W-T本构模型对试验结果进行拟合分析。结果表明,单掺粗纤维可提高混凝土的整体性,且能显著提高混凝土破坏前的抗冲击性能,单掺细纤维主要是提高混凝土破坏后的抗冲击性能,而混掺纤维混凝土各个时期的抗冲击性能均得到提高,其中多尺寸纤维混掺的效果最好。