纳米SiO_2和PVA纤维增强水泥基复合材料抗冻性能

为研究纳米SiO_2和PVA纤维增强水泥基复合材料的抗冻性能,通过快冻法试验测得了各组试件经冻融循环后的相对动弹性模量,对单掺PVA纤维与复掺纳米粒子和PVA纤维水泥基复合材料的抗冻性能进行了对比,探讨了纳米SiO_2与PVA纤维对水泥基复合材料抗冻性能的影响。结果表明:在一定掺量范围内掺加PVA纤维可以提高水泥基复合材料的抗冻性能,但过大掺量(0.9%)的PVA纤维会对水泥基复合材料的抗冻性产生不利影响;在PVA纤维水泥基复合材料中掺入纳米SiO_2可以明显提高其抗冻性能,在本文试验纳米SiO_2掺量范围内,其抗冻性随着纳米SiO_2掺量的增加不断增强;在掺加2%纳米SiO_2的水泥基复合材料中掺加一定掺量(0.9%)的PVA纤维可以提高水泥基复合材料的抗冻性。     

海水冻融侵蚀下PVA-纳米SiO2混凝土性能试验研究

采用快冻法研究了海水冻融环境下PVA纤维和纳米SiO2对混凝土抗冻性能的影响。结果表明:每25次冻融循环结束后,不同类型混凝土的相对动弹性模量和抗压强度剩余比都有不同程度的下降;PVA纤维和纳米SiO2均能提升混凝土的抗冻性能;单掺PVA纤维或纳米SiO2试验组的抗冻性普遍低于PVA-纳米SiO2混掺试验组;混掺0.1%PVA纤维和1.0%纳米SiO2试验组的抗冻性最好。     

石灰-玄武岩纤维加筋膨胀土室内改良试验研究

以南京溧水地区公路膨胀土为研究对象,首先通过液塑限试验和击实试验得到改良土最大干密度和最佳含水率与石灰掺量的关系。其次通过三轴压缩试验分别研究了改良土的力学性质与石灰掺量、纤维掺量的关系,试验结果表明,石灰掺量6%的改良土强度是素土的3倍,而纤维能够较大提升改良土的延性,而强度提升较小。最后对改良土进行无侧限抗压强度试验,改良土(石灰掺量6%、纤维掺量0.3%)的强度是素土的5.7倍。     

纳米强化技术对再生混凝土耐久性影响研究

通过试验重点研究纳米CaCO3和纳米SiO2对再生混凝土抗冻性和抗硫酸盐侵蚀性的影响。制作100mm×100mm×100mm再生混凝土立方体试件,采用慢冻法测其质量损失和抗压强度损失评价其抗冻性;采用干湿循环试验测其质量损失和抗压强度损失评价其抗硫酸盐侵蚀性。与未强化的再生混凝土相比,经过冻融循环试验,掺15%纳米CaCO3的再生混凝土强度损失下降了59.6%;掺1%纳米SiO2的再生混凝土强度损失下降了73.3%;经过干湿循环试验,掺15%纳米CaCO3的再生混凝土强度损失仅下降了9.7%,而掺1%纳米SiO2的再生混凝土强度损失下降了41.5%。纳米CaCO3和纳米SiO2的掺入均可在一定程度上改善再生混凝土的抗冻性和抗硫酸盐侵蚀性,掺量为1%的纳米SiO2效果更加明显,纳米强化法有利于综合提高再生混凝土的耐久性。     

纳米SiO_2和纳米CaCO_3改善混凝土抗冻性能试验

研究了纳米SiO2和纳米CaCO3对混凝土7d、28d和78d抗压强度、劈裂抗拉强度及混凝土抗冻性能的影响。试验结果表明,纳米SiO2能显著改善混凝土力学性能和抗冻性能,试验中最优掺量为2%;纳米CaCO3能显著改善混凝土劈裂抗拉强度和抗冻性能,但对抗压强度影响不显著,试验中最优掺量为3%。     

不同纤维增强水泥稳定碎石混合料路用性能与耐久性研究

研究了聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维、玄武岩纤维和聚酯纤维对水泥稳定级配碎石混合料力学性能的影响,并确定各纤维的最佳掺量。基于干缩与温缩试验、冻融循环试验、动水冲刷试验、三分点弯曲疲劳试验,研究纤维对水泥稳定级配碎石混合料水稳定性和疲劳性能的增强作用,并采用SEM分析了增强机理。结果表明,掺加纤维能显著提高水泥稳定级配碎石混合料的无侧限抗压强度、劈裂强度与弯拉强度,同时显著改善水泥稳定级配碎石混合料的温缩与干缩性能、抗冻性与抗冲刷性能,掺加纤维显著提高了水泥稳定级配碎石混合料的抗疲劳性能,降低了疲劳寿命对应力强度比的敏感性。     

纳米级二氧化硅的掺量对高性能混凝土性能影响试验研究

用纳米SiO2等量替换水泥配制高性能混凝土,测试不同纳米SiO2掺量混凝土试件的性能变化。试验结果表明:纳米SiO2会降低混凝土的工作性;混凝土7 d龄期立方体抗压强度随纳米SiO2掺量增加而明显增加,28 d龄期抗压强度、弹性模量随纳米SiO2掺量的增加均呈先增加后降低的变化趋势,最大值位于纳米SiO2掺量为2%~3%内,增加幅度分别为10%和11%;混凝土的抗渗性能随纳米SiO2掺入量的增加而提高,并且后期抗渗性的增量也非常明显。     

火山灰改良粗粒硫酸盐渍土路基填料及其作用机理研究

针对硫酸钠含量为2%的砾砂类硫酸盐渍土,开展了在不同石灰配比、石灰+火山灰配比工况下的击实试验、盐胀试验、溶陷试验、无侧限抗压强度试验,在此基础上,分析了其改良机理和微观特性,结果表明:掺加石灰或石灰+火山灰改良剂不仅可以有效减少砾砂类硫酸盐渍土的盐胀量,而且可以降低盐胀敏感温度区间;在采用无机改良剂改善硫酸盐渍土的盐胀变形时,应结合当地气候条件考虑,在温度较高地区可以适当减少改良剂掺量,温度较低时,适当增加改良剂掺量;相比于石灰改良土,掺加火山灰后,土样的压密阶段缩短,弹性阶段增长,土样达到强度极限时产生的应变减小,土体的结构性变强,抗变形性能增强;添加火山灰对于此类盐渍土的强度增长速率亦有加速作用;采用石灰掺量高于11%时或采用石灰+火山灰不少于15%时,改良后土体的盐胀和溶陷变形率均小于1%,7 d饱和无侧限抗压强度均不小于0.35 MPa。     

玄武岩-玻璃混杂纤维水泥稳定碎石无侧限抗压强度研究

水泥稳定碎石的水稳性和抗冻性比石灰稳定土好,为研究玄武岩-玻璃混杂纤维水泥稳定碎石的无侧限抗压强度变化规律和提高稳定性的机理,通过改变水泥稳定碎石中的玄武岩纤维含量、玻璃纤维含量进行无侧限抗压强度试验,得出在25 mm玄武岩纤维掺量为1.0‰、12 mm玻璃纤维掺量为0.8‰时无侧限抗压强度最大值为4.63 MPa,可为今后公路工程提供一些有意义的参考。     

聚乙烯醇纤维水泥基复合材料的力学性能及抗冻性能试验研究

通过对11组聚乙烯醇纤维水泥基复合材料(PVA-ECC)试件的抗压强度、抗折强度及单面盐冻试验,探究粉煤灰掺量和纤维掺量对PVA纤维水泥基复合材料力学性能及抗冻性能的影响。结果表明:抗压强度与抗折强度均随粉煤灰掺量的增加而降低;纤维掺量对抗折强度影响较大,而对抗压强度影响很小。单面盐冻试验中,试件单位面积质量损失与相对动弹性模量损失率均随冻融循环次数增加而增长,粉煤灰掺量为45%~50%、纤维掺量为1.75%时,抗冻性能达到最佳。     

三维喷印用硫铝酸盐水泥复合粉末的制备与成型技术研究

为了制备复杂结构水泥基材料构件或艺术品,本文采用三维喷印工艺成型了硫铝酸盐水泥材料制品。首先,使用纳米SiO2作为表面改性剂,利用石英砂和滑石粉调节粉末铺展性能,通过聚乙烯醇提高粉体粘结性能;其次,研究了不同含量的纳米SiO2和石英砂对硫铝酸盐水泥材料力学性能和微观形貌的影响规律;最后,探究了不同后处理液对于三维喷印成型水泥样品的强化效果。结果表明,纳米SiO2含量为0.5 wt.%、石英砂含量为20 wt.%时打印样品的7d抗压强度最大,达到8.75MPa;混凝土固化剂处理液对于打印样品的强化效果最好,抗压强度可提升至15.11MPa。     

不同聚合物与玻璃纤维复掺砂浆性能的研究

对比了不同聚合物与玻璃纤维复掺时对砂浆抗折、抗压强度的影响,同时对复掺情况下玻璃纤维的表面状况及其耐碱腐蚀能力进行了试验研究。研究结果表明,玻璃纤维与聚乙烯醇(PVA)复掺时,砂浆的强度及耐碱性能均较其他聚合物高,在纤维掺量为水泥质量的1.0%、聚灰比为7.5%时,玻璃纤维-聚乙烯醇改性砂浆的柔性最大,通过耐碱性试验及扫描电镜分析发现玻璃纤维与聚乙烯醇(PVA)复掺时,有效填充了砂浆内部的宏观与微观缺陷,提高了界面过渡区的密实度,同时聚合物包裹在纤维表面,提高了纤维的耐碱性能。     

不同纤维对高性能混凝土耐久性能及微观结构的影响

研究了聚丙烯纤维、钢纤维、聚乙烯醇纤维对高性能混凝土的力学性能、抗冻性和疲劳耐久性的影响,并通过SEM进行了微观分析。结果表明,纤维掺量越高,高性能混凝土的工作性越差;掺加适量纤维能够提高高性能混凝土的抗压强度和弯拉强度,显著改善其抗盐冻侵蚀性能和抗疲劳耐久性能。聚丙烯纤维、钢纤维、聚乙烯醇纤维对高性能混凝土力学强度、抗冻性能和疲劳性能的影响存在界面增强效应、加筋阻裂效应的双重作用,从而有效延缓微裂纹的扩展和阻滞宏观裂缝的发生。适宜的聚丙烯纤维、钢纤维、聚乙烯醇纤维掺量应分别控制在0.6~0.9 kg/m^3、1.2~1.5 kg/m^3、0.9~1.2 kg/m^3。     

红层泥岩改良土特性室内试验研究

宜巴高速公路穿越巴东组紫红色泥岩地层。直接将泥岩风化物作为路基填料填筑,产生了路面鼓包,翻浆冒泥和路基不均匀沉降、承载力不足等工程问题。为了消除泥岩路基土不良特性,采用石灰、水泥、粉煤灰对泥岩风化物进行改良试验研究。开展击实、承载比、无侧限抗压强度试验,利用自制崩解仪、大环刀进行改良土崩解试验及土水特性测试,利用环境电镜扫描改良土微观结构,研究分析泥岩改良土的工程特性及改良机制。在综合评价改良效果及分析膨胀指标、承载比、无侧限抗压强度等常规改良效果评价指标基础上,尝试结合耐崩解性、土水特性指标全面对比分析改良效果。结果表明：改良剂消除泥岩路基土的膨胀特性,大幅提高其承载力及抗压强度指标,其耐崩解性及水稳定性也得到提高和改善;水泥改良路基土效果最佳,掺比5%为最优;石灰改良效果次之,最佳掺比为7%;粉煤灰改良效果最差,掺比11%为最优,适当提高粉煤灰掺量改良效果会更佳。     

硫酸盐渍土水泥加固盐胀抑制剂研究

硫酸盐渍土具有遇水溶陷、强度降低、盐胀-冻胀的特性,而传统加固材料如水泥、石灰等,由于SO_4~(2-)与水泥反应生成Aft·32H_2O,造成加固体膨胀、强度损失及耐久性降低。针对上述问题,利用自主研发的抗盐胀固化剂与水泥复配对盐渍土进行改良,探讨含盐量和固化剂对固化土膨胀性与力学性能的影响。试验结果表明,固化剂SD抑制膨胀、维持强度的能力优于纯水泥,在2%含盐量时,膨胀率降低65.2%~83.4%,抗压和抗折强度分别提高2~6倍;含盐量为5%时,膨胀率降低88.5%以上,抗压和抗折强度提高1.6~4.7倍。试验表明,在中盐渍土加固中,低掺量抑制膨胀性强;强盐渍土中,高掺量抑制膨胀率强。通过盐溶液稳定性试验和冻融试验对膨胀性进行了探讨,固化剂能够有效提高加固土的抗膨胀性,降低强度的损失率;在抗冻稳定性上,对冻胀有一定抑制作用,而对强度的稳定作用一般,表现为温度相应"迟滞"。     

超轻质水泥基混合材料密实度和力学性能研究

研究了在超轻质水泥基混合材料中加入消泡剂后对其密实度和表观质量的影响,以选择消泡剂的合理掺量。并利用此合理掺量,对其进行抗压性能的试验研究,分析了掺入不同体积含量(0.5%,1.0%)的聚乙烯醇(PVA)纤维对其抗压性能的影响。结果表明,未加纤维与加入0.5%PVA纤维的消泡剂掺入量可选择0.03%和0.05%。掺入0.5%体积含量的PVA纤维之后密度没有明显的变化,而加入1.0%体积含量的PVA纤维可较明显地提高ULCC的密度;对于本试验,加入纤维可以有效提高ULCC的早期抗压强度,尤其是3d龄期条件下的强度;纤维的掺入还可以提高ULCC的极限压应变和塑性变形能力。     

高温后纤维陶粒混凝土力学性能试验研究

通过对分别掺入聚丙烯腈纤维(PANF)、聚乙烯醇纤维(PVAF)的陶粒混凝土进行20,200,400,600,800℃五个温度水平高温后的加载试验,研究纤维掺入对陶粒混凝土抗压强度、抗拉强度与弹性模量随温度的变化规律,并与无纤维掺入陶粒混凝土进行对比分析。试验表明:分别掺入纤维PANF和PVAF后,对高温后陶粒混凝土的立方体抗压强度无明显改善效应,但可有效提高陶粒混凝土高温后的劈裂抗拉强度;掺入PANF后可改善陶粒混凝土在达到峰值极限荷载后的脆性破坏特性,在600℃内可有效提高陶粒混凝土高温后的棱柱体抗压强度,在20~400℃内能有效减缓陶粒混凝土弹性模量的降低。     

聚乙烯醇纤维高强混凝土的配制及基本力学性能研究

探讨纤维高强混凝土的配制方法,配制出不同纤维含量的聚乙烯醇(简称PVA)纤维高强混凝土,分析纤维体积含量对高强混凝土抗压、劈拉强度以及破坏特征的影响,并且绘制PVA纤维混凝土强度随龄期的变化曲线。研究表明:PVA纤维可以显著提高高强混凝土的劈拉强度,从而有效改善高强混凝土的脆性,因此PVA纤维是一种可用于混凝土改性的优良材料。