超高强水泥基复合材料力学及收缩性能研究

选取钢纤维和玄武岩纤维进行试验,研究了两种纤维掺量以及硅灰掺量对超高强水泥基复合材料抗压抗折强度、疲劳性能以及体积收缩率的影响。结果表明,纤维和硅灰的加入能有效改善水泥基材料的力学及收缩性能,钢纤维对水泥基材料强度提升较大,但玄武岩纤维表现出与材料更好的相容性,1.5%钢纤维、0.1%玄武岩纤维改善效果最明显,抗折、抗压强度分别提高了12.6%、3.0%和21.2%、2.7%,体积收缩率降低了12.2%、5.4%,且1.5%钢纤维的疲劳寿命是不掺纤维的近4倍,最大跨中挠度曲线呈现明显的阶段性特征;8%硅灰改善效果最大,抗折、抗压强度分别提高了13.3%、10.4%,体积收缩率降低了28.8%。     

胶粉对纤维增强水泥基复合材料强度的影响

纤维对水泥基复合材料具有一定的增强增韧作用,同时,由废旧橡胶制成的胶粉以骨料形式掺入水泥基复合材料中也可增加基体韧性。研究了在聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料中,以不同掺量的可再分散乳胶粉部分替代纤维对其抗折强度和抗压强度的影响。结果表明,掺加体积分数0.5%胶粉后的纤维增强水泥基复合材料,较对比试件抗折强度提高了24.3%;掺加体积分数1%胶粉后的试件抗压强度提高了40.4%;掺加体积分数0.5%胶粉的试件在抗折强度和抗压强度大幅度提高的同时,保持了折压比不降低。因此,在水泥基复合材料中存在纤维的情况下,加入适当掺量的胶粉部分替代纤维可更大程度地提高构件的强度,并可节约材料成本,减少工程造价。     

超高性能纤维增强混凝土初步研究

去除普通混凝土中的粗骨料以提高匀质性,同时在水泥基体中复合使用粉煤灰、硅粉和高效减水剂,并掺加微细钢纤维以增强韧性和延性,可以获得超高性能的水泥基纤维增强材料。试验结果表明,以水胶比为０．１６,配制出流动性良好的混凝土,达到抗压强度２３０ＭＰａ、抗折强度５０ＭＰａ。     

掺粉煤灰、硅粉的超短超细钢纤维超早强混凝土强度研究

本文在超短超细钢纤维超早强混凝土基础上,通过掺入粉煤灰、微硅粉等质量取代部分水泥的方式,考察其对超短超细钢纤维混凝土施工性、抗压及抗折强度的影响。研究结果表明,掺入粉煤灰可改善纤维混凝土的施工性,掺入硅粉则会造成施工性降低。掺入粉煤灰,会导致纤维混凝土的早期强度下降,但后期强度会有所提高。掺入硅粉,纤维混凝土的抗压、抗折强度总体上均随龄期呈增长趋势。采用粉煤灰与硅粉混掺时,超短超细钢纤维混凝土的后期抗折强度可获得最佳增强效果。     

钢渣微粉对超高性能水泥基复合材料性能的影响

研究了钢渣微粉的火山灰活性和不同掺量对低水胶比超高性能水泥基复合材料的水化热、流动度、抗折强度、抗压强度的影响规律。试验结果表明,钢渣微粉具有比较高的火山灰活性,28d的活性指数可达到87.1;钢渣微粉掺量为10%时,累积放热量达到最大;当钢渣微粉掺量大于10%时,随着掺量的增加,累积放热量随之减少;钢渣微粉颗粒近似球体,会提高极低水胶比超高性能水泥基复合材料的流动度;钢渣微粉的掺入使超高性能水泥基复合材料的抗折强度先增加后减小,钢渣微粉掺量为10%的超高性能水泥基复合材料抗折强度最高,高达25.8MPa;钢渣微粉掺量在0~20%内,抗压强度略有降低,但仍可满足超高性能水泥基复合材料强度要求。证明了钢渣微粉可作为胶凝材料制备极低水胶比超高性能水泥基复合材料的可能性。     

PVA纤维水泥基复合材料抗折试验研究与模型分析

PVA纤维水泥基复合材料有着显著阻裂能力和拉伸性能,开展了PVA纤维水泥基材料抗折性能的研究。包括PVA纤维水泥基复合材料试件抗折性能试验、其破坏形态与承载力分析、建立与分析了在PVA纤维水泥基复合试件下的拱模型理论、提出新的承载力计算方法。研究得出：PVA纤维水泥基复合材料试件在纤维体积掺量为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%时,抗折承载力随着纤维掺量的增加而增加,抗折性能得到显著提升;根据PVA纤维水泥基复合材料试件的不同受力阶段,分3种情况建立平衡方程,为计算抗折承载力提供了依据;建立了拱模型在PVA纤维水泥基复合材料试件下的抗折承载力计算理论,得到抗折承载力计算结果与试验值较为接近。     

超细钢纤维增强粉煤灰水泥基材料的力学性能和干缩研究

研究了超细钢纤维增强粉煤灰水泥基材料在不同养护条件下的抗压、抗折强度发展,以及其干缩发展规律。试验结果表明:超细钢纤维增强粉煤灰水泥基材料标养28 d及蒸养3 d抗压强度最高可达到106.6和109.4 MPa,蒸养和水浴可提高水泥基材料早期强度。水泥基材料抗压强度随纤维掺量增加先轻微下降后增加,其抗折强度随钢纤维掺量增加而线性增加。钢纤维增强水泥基材料干缩与龄期符合指数函数关系,其15 d最大干缩值为0.000 521 mmmm,其3 d内的干缩应变均达到后期干缩应变的50%以上。钢纤维掺入水泥基材料干缩值最大降低了15.3%,且将干缩值趋于稳定的龄期提前;抗压强度及抗折强度随钢纤维的掺量增加,抗压强度增加值不超过25%,抗折强度最大增加接近50%。     

纳米材料对水泥材料耐火性能的改良研究

为了改善建筑水泥墙板结构的耐火性能,利用纳米材料—微硅粉和碳纤维作为外掺料应用于改性研究。以标准砂与硅酸盐水泥质量比为2∶1制备试件,测试抗压强度、抗折强度、耐火性、干缩率并分析微观形貌。结果表明,微硅粉和碳纤维在提高水泥墙板材料抗压和抗折强度的同时,也改善了材料的耐火性能;双掺微硅粉和碳纤维含量为3%和2%的水泥墙体具有最优的耐火性能,燃烧试验后的质量损失为0.64%,比参照组烧失量降低了85%;从水泥基改性材料微观形貌发现,超细硅粉颗粒的填充效应是材料强度性能提升的主要原因,碳纤维的粘结作用和表面反应是耐火性能提高的主要原因。     

微钢纤维掺量对水泥基复合材料相关性能的影响

为了研究微钢纤维掺量对水泥基复合材料相关性能的影响,采用普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、外加剂、以及微镀铜钢纤维进行水泥基复合材料配合比试验。设计和制作了三种不同纤维掺量的27组立方体、棱柱体、抗拉和抗折试件,通过试验,获得了不同纤维掺量下水泥基复合材料的力学性能,分析研究微钢纤维掺量与水泥浆复合材料相关性能的关系,建立了相应的数学模型。研究结果为普通水泥基复合材料的工程设计及工程应用质量评价提供参考依据。     

硅灰对钢纤维混凝土力学性能及结构特征的影响

在混凝土基准配合比相同的情况下,掺入体积掺量为0~1.2%的钢纤维以及取代水泥质量为0~12%的硅灰,测试了标准养护28d钢纤维硅灰混凝土的抗压、抗折及劈裂强度,并通过氮吸附实验测试得到了混凝土孔结构特征参数,分析了硅灰对钢纤维混凝土力学性能及孔结构特征的影响。结果表明,对于钢纤维混凝土,随着硅灰的掺入,其抗压、抗折及劈裂强度显著提高,且硅灰掺量越高,提高幅度越大。在测试与分析的基础上,建立了混凝土28d抗折强度与钢纤维、硅灰掺量之间的定量关系,并预测了硅灰和钢纤维对混凝土28d抗折强度的影响趋势。     

复合SMA纤维增韧高性能水泥基材料的弯曲与疲劳性能研究

文章以砂浆为基体材料,将短切形状记忆合金纤维和钢纤维掺入到砂浆中制备得复合SMA纤维增韧高性能水泥基材料。研究纤维的种类和掺量、长径比对纤维增韧水泥基材料试件的弯曲、疲劳等力学性能的影响规律。实验结果表明：采用SMA纤维与钢纤维复合掺入能够明显改善水泥基材料的弯曲和疲劳性能。随着混杂纤维体积掺量的增加,试件的抗弯承载力提高,当混杂纤维体积掺量为1%时,韧性可提高6-9倍;当混杂体积掺量为2%时,试件的疲劳寿命提高2.3倍。     

PVA掺量对海水腐蚀下水泥基复合材料力学性能的影响研究

选取PVA体积掺量在0~1%之间的水泥基复合材料为研究对象,在模拟海水浸泡后,进行抗压强度及抗折强度试验,探讨在海水(高强度硫酸盐、氯化物等)侵蚀前后抗压、抗折性能与PVA纤维掺量之间的相互关系。试验表明:同样体积掺量的PVA复合基水泥材料在海水的侵蚀下,力学性能明显降低,但与素砂浆相比,PVA的掺量对于对海水侵蚀下的材料的抗压抗弯性能及开裂情况有较为明显的改善作用。同时表明PVA水泥基复合材料完全可应用于沿海项目。     

超高性能纤维增强混凝土

依据去除普通混凝土中的粗骨料以提高匀质性,同时在水泥基体中复合使用粉煤灰、硅粉和高效减水剂,并掺加微细纤维以增强韧性和延性,可以获得超高性能的水泥基纤维增强材料的想法。采用四川嘉华水泥厂产山牌Ｇ级油井水泥,密度２２２５ｋｇ／ｍ３的硅粉,内蒙元宝山发电厂的粉煤灰,粒径０．２５～０．６５μｍ福建平潭产标准砂,北京城建集团总公司构件厂产ＤＦＳ－２高效减水剂和直径０．２２ｍｍ、长度１２ｍｍ的表面镀铜钢纤维等材料制成４ｃｍ×４ｃｍ×１６ｃｍ试件,试验表明,掺２％钢纤维的试件,抗压强度可达２３０ＭＰａ,抗折…     

PVA纤维对超高韧性纤维增强水泥基复合材料力学性能的影响

通过对超高韧性纤维增强水泥基复合材料制作的立方体试件、棱柱体试件,进行了抗压、抗折和Ⅰ型断裂试验,研究了不同配合比下各组试块的抗压强度等力学指标与纤维掺量及基体材料强度的关系,研究了荷载与变形的关系、及不同切口高度试件的抗裂性能等.试验结果表明:合理的配合比及最佳PVA掺量能提高纤维增强水泥基复合材料的抗压强度、抗折强度以及抗裂韧度;研究了国产PVA纤维与进口PVA纤维的合理掺量,在相同力学指标的前提下,利用国内PVA纤维造价低的优势,可实现部分代替超高性能水泥基复合材料中的进口PVA纤维,从而达到这种复合材料国产化、本地化的目的.     

掺碳纤维水泥胶砂力学性能研究

以普通硅酸盐水泥胶砂为基准,利用羟丙基甲基纤维素和硅粉的协同分散,使短切碳纤维在水泥胶砂基体材料中均匀分散,分析了碳纤维掺量不同时,水泥胶砂抗折强度和抗压强度的改善情况。试验表明,当碳纤维掺量为0.8%时达到最佳状态,掺碳纤维水泥胶砂28 d抗折强度与未掺碳纤维水泥胶砂相比增强58.9%,抗压强度增强14.3%。     

玄武岩纤维对超高性能水泥基复合材料力学性能的影响规律研究

通过大掺量超细工业废渣及采用普通工艺成功制备了3类超高性能水泥基复合材料,分别测试了其7、28、90 d的抗压强度和抗折强度,并对其进行了分析,讨论了玄武岩纤维对其力学性能的影响。结果表明:玄武岩纤维体积掺量为0.1%~0.5%且以层布方式加入时可以明显提高混凝土的抗折强度和抗压强度,表现出良好的增强效果。     

掺合料对超高性能水泥基材料强度的影响

试验采用正交设计方法,研究了石灰石粉、硅粉、粉煤灰等掺合料的掺量及水胶比对超高性能水泥基材料强度的影响,试验结果表明：抗压强度的影响因素次序为水胶比〉石灰石粉掺量〉粉煤灰掺量,抗压强度随着水胶比和石灰石粉掺量的降低、硅粉掺量的增加而提高;粉煤灰掺量对抗压强度的影响较小。石灰石粉的掺入对抗压强度的影响较小,在配制超高性能水泥基材料时适量的掺入石灰石粉是经济可行的。     

自密实高性能水泥基复合材料的研究

根据紧密堆积原理,通过正交试验研究了多元胶凝粉体材料各组分的水化进程匹配和复合胶凝效应.试验结果表明:改变胶凝组分含量和细度以及钢纤维的掺量可以调控多元胶凝粉体的流动性和强度.在90℃热水养护钢纤维体积纤维掺量在2.5%时可配制出抗折强度超40 MPa,抗压强度超200 MPa的自密实高性能水泥基复合材料.     

胶凝材料与纤维种类对UHTCC性能的影响

对12组超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)进行流动性、抗压强度、劈裂抗拉强度和抗弯强度试验,探讨胶凝材料与纤维种类对UHTCC性能的影响。结果表明,单掺2.0%镀铜钢纤维时,抗压强度和劈裂抗拉强度最佳;镀铜钢纤维掺量的增加,拉压比、抗弯试验峰值荷载以及韧度因子明显增大,抗弯性能与韧性能力得到提升;随着硅灰掺量、镀铜钢纤维掺量增大以及聚丙烯纤维的掺入,拌合物的流动性变差;当水泥掺量为胶凝材料质量的70%,粉煤灰与硅灰掺量皆为15%时,拌合物流动性良好,有利于纤维发挥增韧作用;当镀铜纤维与聚丙烯纤维组合时,较单掺镀铜钢纤维,抗压强度与劈裂抗拉强度显著提升,特别是抗弯强度试验峰值荷载明显增大。     

纤维掺量对再生砖粉ECC流动性能及力学性能的影响

为更好地掌握再生砖粉超高韧性水泥基复合材料(ECC)的工作性能和力学性能,为再生砖粉ECC的研究与推广提供依据与参考,通过试验研究了不同聚乙烯醇(PVA)纤维体积掺量对再生砖粉ECC流动性能及力学性能的影响。结果表明:再生砖粉全取代石英砂会在一定程度上削弱ECC的力学性能; 随着PVA纤维体积掺量在1.25%～2.0%范围内不断增加,再生砖粉ECC拌合物流动性不断下降; 再生砖粉ECC抗折强度先增大后减小,纤维体积掺量为1.75%时抗折强度最大; 抗压强度随纤维掺量的增加而减小,在纤维体积掺量1.5%～1.75%范围内下降幅度最为明显; 压折比不断下降,材料柔韧性增加; 抗弯强度、弯曲开裂挠度与极限挠度随纤维掺量的增加而增大,试件表现出更好的韧性; 拉伸开裂应变与极限应变随纤维掺量的增加不断增大,拉应变硬化特征明显; 再生砖粉ECC四点弯曲试验中的极限跨中挠度和单轴拉伸试验中的极限应变具有较好的线性相关关系。