混掺精细钢纤维/PVA纤维水泥基复合材料力学性能试验研究

对混掺聚乙烯醇纤维(PVA)与12 mm两端直勾型精细钢纤维的水泥基复合材料进行立方体抗压和哑铃试件轴向拉伸试验,分析纤维掺量对混掺纤维水泥基复合材料抗压、抗拉强度和韧性的影响规律。结果表明:混掺精细钢纤维可以提高水泥基复合材料的立方体抗压强度、抗拉强度和韧性;随着精细钢纤维的增加,其抗压强度、抗拉强度和极限拉应变呈先增大后降低的趋势,当精细钢纤维掺量为1.2%时,28 d立方体抗压强度平均值比单掺PVA纤维提高了61.9%;当精细钢纤维掺量为0.8%时,28 d抗拉强度和极限拉应变分别比单掺PVA纤维提高了56.9%和240%。     

纤维橡胶砂浆的力学性能与砌体轴压试验

为提高橡胶砂浆的力学性能和适用性,通过单掺聚乙烯醇(PVA)纤维或钢纤维、复掺PVA-钢纤维对橡胶砂浆进行改性,探讨其对超声波传播速度、抗折强度和抗压强度的影响。将普通水泥砂浆、20%橡胶砂浆、复掺PVA-钢纤维橡胶砂浆分别与环保压缩砖结合制作砌体,通过试验研究轴心抗压强度和弹性模量。结果表明:掺入PVA纤维或复掺PVA-钢纤维降低了超声波在橡胶砂浆中的传播速度; 掺入PVA纤维或钢纤维提高了橡胶砂浆的抗折强度; 复掺一定量的PVA纤维和钢纤维能有效提高橡胶砂浆的抗压强度; 20%橡胶砂浆的抗压强度比普通水泥砂浆降低了46%,对应砌体的破坏荷载降低了12.8%; 复掺PVA-钢纤维橡胶砂浆的抗压强度比20%橡胶砂浆提高了14.9%,对应砌体的开裂荷载和破坏荷载分别提高了63.4%和4.5%; 掺入适量PVA纤维和钢纤维能改善橡胶砂浆的强度明显低于普通水泥砂浆的缺点,将复掺PVA-钢纤维橡胶砂浆应用于砌体工程能改善结构的隔音性,延缓试件的开裂,提高橡胶砂浆砌体的抗压强度。     

ECC圆柱体轴心受压性能试验研究

考虑聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol,PVA)纤维含量、水胶比、砂胶比对工程用水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composites,ECC)圆柱体轴心受压性能的影响,设计制作8组不同配合比的ECC圆柱体进行试验,并与砂浆基体试件的试验结果进行对比。探究了在砂浆基体中掺入PVA纤维对其圆柱体轴心受压破坏机制的影响;分析了PVA纤维掺量、水胶比和砂胶比对ECC轴心抗压强度、弹性模量、泊松比和抗压韧性的影响规律。基于试验结果,绘制ECC圆柱体试件轴心受压典型应力-应变曲线,对曲线进行分析,并给出ECC圆柱体泊松比的建议取值。     

PVA纤维与织物复合增强水泥基材料弯曲韧性研究

水泥基复合材料掺入PVA纤维可以提升基体的韧性,定向分布的纤维织物也具有增韧效果。为了研究PVA纤维与织物复合对水泥基材料弯曲性能的影响,通过改变PVA纤维的掺量和织物配网率对方板试件进行抗弯性能试验,采用3种弯曲韧性的能量评价方法对试验结果进行分析和对比。试验结果表明,PVA纤维和织物在基体中产生协同作用;PVA纤维对基体弯曲韧性的贡献要优于织物;PVA纤维掺量和织物配网率的增加可以在一定程度上提高板在开裂过程中能量吸收的能力。     

纤维超高强混凝土的制备及力学性能试验研究

为提高高强、超高强混凝土的韧性和抗开裂性能,采用复合超叠加技术在配制出抗压强度110MPa以上基体混凝土的基础上,分别配制出了钢纤维增强超高强混凝土、PVA纤维增强高强混凝土,同时对不同体积掺量的两种纤维混凝土进行了立方体抗压、轴向抗压、劈裂抗拉、抗弯性能和弹性模量等力学性能的测试,并对超高强纤维混凝土进行了弯曲韧性的试验研究.结果表明,钢纤维时高强混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度有一定的增强作用,PVA纤维却降低了高强混凝土的立方体抗压强度、轴心抗压强度.两种纤维都能明显改善基体混凝土的劈裂抗拉强度、抗弯强度及弯曲韧性.对此种超高强基体混凝土,钢纤维的增强增韧效果明显好于PVA纤维.     

橡胶-钢纤维混凝土的劈裂应力-应变曲线特征及破坏机理研究

为探究橡胶掺量及其粒径对橡胶-钢纤维混凝土（R-SFC）应力-应变曲线特征和破坏机理的影响，利用电液伺服万能试验机对R-SFC试件进行静载劈裂抗拉试验。结果表明：随着橡胶掺量的增加，R-SFC的应力-应变曲线均位于钢纤维混凝土（SFC）的上方，且峰后延/韧性显著地增加。随着橡胶粒径的增大，R-SFC的弹性段先减小后增大，且各粒径下峰后曲线近似平行。劈裂抗拉强度和峰值应变随橡胶掺量的增加均逐渐降低。在SFC中加入橡胶颗粒可以明显地改善其低应力劈裂脆性并提高其峰后变形能力。根据材料特性和破坏形态建立了橡胶和钢纤维协同作用的桥接模型，并基于该模型推导了协同作用的力学简化计算表达式。最后，结合纤维间距理论和断裂力学推导了劈裂抗拉强度式。     

高延性纤维增强水泥基复合材料力学性能试验研究

高延性纤维增强水泥基复合材料(ECC)是一种高韧性延性土木工程材料,通过对13组288个ECC试件进行单轴抗压、劈裂抗拉及四点弯曲等试验,分析聚乙烯醇纤维(PVA)掺量、水胶比及粉煤灰掺量对ECC力学性能的影响规律。研究表明:水胶比及粉煤灰掺量是影响其抗压强度的主要因素,增加PVA掺量,ECC抗压强度变化较小,峰值应变值及极限应变值明显提高,峰值后延性较好;随着水胶比增加,ECC抗拉强度及抗弯强度降低,增加PVA掺量可明显提高抗拉及抗弯强度,PVA掺量为2.0%的ECC抗拉强度较基体提高53%,抗弯强度及弯曲韧度系数分别是相应基体的2.8倍及7倍,ECC在各种破坏荷载作用下可保持良好的整体性,未发生脆性破坏。     

聚烯烃粗合成纤维混凝土抗弯韧性试验

为了解新型粗合成纤维对改善混凝土抗弯韧性的效果,试验研究了纤维掺量、基体强度、纤维直径等因素对混凝土抗弯韧性的影响规律.结果表明:单掺或混掺不同几何尺寸粗合成纤维后,试件具有很好的韧性,呈延性破坏;抗弯韧性指数随纤维掺量的增加而增大;基体强度提高时,抗弯韧性指数略有上升;纤维直径不同时,抗弯韧性指数变化不明显;3种合成纤维与钢纤维混掺后,其抗弯韧性指标大于单掺钢纤维或3种合成纤维混掺的试件;混掺粗合成纤维可有效改善梁裂后行为,即峰值荷载后仍保持较高荷载;而单掺钢纤维梁在峰值荷载后,荷载下降较快;新的抗弯韧性评价方法能够准确地反映粗合成纤维混凝土裂后阻裂能力高、变形大的特点.     

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。     

纤维织物增强高延性混凝土单轴拉伸性能试验研究

为研究纤维织物增强高延性混凝土(HDC)的单轴拉伸力学性能,设计7组对比试件、21组碳纤维织物和21组玻璃纤维织物增强HDC单轴拉伸试件,研究短PVA纤维掺量、纤维织物配网率和基体类型对拉伸力学性能的影响。结果表明：PVA纤维可有效改善织物 基体的界面特性和试件的破坏形态,提高纤维织物的利用率;随PVA纤维掺量和织物配网率的增加,试件逐渐展现出多缝开裂特征,纤维织物增强HDC的单轴抗拉强度大幅提高。最后,根据试验结果提出与PVA纤维掺量相关的短纤维指数以考虑PVA纤维掺量和织物 短纤维的耦合作用,可用于计算纤维织物增强HDC的抗拉强度,为实际工程中的应用提供依据。     

钢-PVA混杂纤维高强再生骨料混凝土断裂性能

为提高再生骨料混凝土的断裂性能,通过三点弯曲梁断裂试验,研究钢纤维、钢-PVA混杂纤维对高强再生骨料混凝土(RAC)断裂性能的影响。结果表明：未掺纤维的高强RAC脆性较大,断裂性能差,而钢纤维、钢-PVA混杂纤维对高强RAC的断裂破坏延缓作用明显;钢纤维与PVA纤维混杂后的高强RAC比单掺钢纤维时,其荷载-变形曲线更为饱满且下降段更为平缓;单掺钢纤维时高强RAC的失稳韧度及断裂能显著提升,但起裂韧度基本没有提高,而钢纤维与PVA纤维混杂后RAC各项断裂参数均有明显改善,对其起裂韧度的提升效果较好,在体积掺量为0.2%的PVA纤维与体积掺量为1.0%的钢纤维混杂时混杂效应较优,对高强RAC各项断裂性能的改善效果最为理想。     

橡胶粒子-PVA纤维复合改性水泥砂浆的性能研究

针对橡胶粒子改性水泥砂浆会造成砂浆强度大幅下降的问题,进行了利用PVA纤维和橡胶粒子复合改善水泥砂浆抗冲击性能和强度的试验研究,采用扫描电镜(SAEM)观察了橡胶粒子与水泥浆体的界面及PVA纤维在水泥砂浆中的分布.试验结果表明:复掺PVA纤维和橡胶粒子可显著提高水泥砂浆的抗冲击和抗裂能力,并可在一定程度上缓解因掺加橡胶引起的砂浆强度下降.     

纤维复掺对干混砂浆性能的影响研究

研究了玄武岩纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维单掺及复掺对砂浆抗渗抗裂性能、吸水率、抗压抗折强度、线膨胀率的影响。结果表明,纤维能提高砂浆的抗渗抗开裂性能,降低砂浆吸水率,提高砂浆柔韧性,产生一定的膨胀以抵抗砂浆的内部收缩。纤维增强干混砂浆,复掺比单掺效果好。单掺时,增强效果为聚乙烯醇纤维>玄武岩纤维>聚丙烯纤维;复掺时,玄武岩纤维:聚乙烯醇纤维:聚丙烯纤维=1:0:2时,砂浆的抗渗抗裂性能及力学性能达到最佳。     

高延性水泥基复合材料高温作用后的拉伸性能

高温是高延性水泥基复合材料(ECC)在服役过程中可能面临的最不利工况之一,对比研究了聚乙烯醇纤维增强ECC(PVA-ECC)与钢纤维/聚乙烯醇纤维混杂增强ECC(HyECC)在常温以及200℃、400℃、600℃高温作用后的拉伸性能。研究发现,常温下利用钢纤维等量替代PVA纤维将劣化PVA-ECC的拉伸应变硬化能力。高温对PVA-ECC和HyECC的拉伸强度和拉伸韧性均有明显的劣化作用,高温作用后均已不具备拉伸应变硬化能力;PVA-ECC的拉伸强度与拉伸韧性随温度呈指数型衰减,钢纤维可以减缓HyECC拉伸强度与拉伸韧性的衰减速率;高温作用改变了PVA-ECC和HyECC的微观结构,PVA纤维在200℃时的软化以及400℃后的分解是2种ECC材料拉伸性能高温劣化的主要原因。     

混杂钢-聚丙烯纤维混凝土弯曲韧性试验研究

普通混凝土具有易开裂,延性差、抗拉强度低的特点.针对混凝土这一系列缺点,采用不同体积掺量的钢纤维和聚丙烯纤维混合掺人混凝土中.采用ASTM-C1018评价体系综合评定混凝土的弯曲韧性指标,试验研究表明:在混凝土中掺入混杂纤维后显著提高了混凝土的弯曲韧性.其中加入聚丙烯纤维能够提高小梁试件的初裂挠度和初裂点的荷载,而钢纤...     

熔抽型超细钢纤维对水泥砂浆性能的影响

通过在砂浆中分别掺入11种不同比例的熔抽型超细钢纤维(长度:13 mm,长径比:65),与同等掺量的普通钢纤维增强水泥砂浆的性能做了对比,结果表明:熔抽型超细钢纤维增强水泥砂浆的施工和易性比普通钢纤维增强水泥砂浆好,熔抽型超细钢纤维提高了水泥浆体的抗折强度、抗压强度和韧性,其对水泥砂浆的增强增韧作用高于普通钢纤维,存在显著的纤维增强几何尺寸效应。     

聚丙烯纤维混凝土力学性能试验研究

试验研究了聚丙烯纤维混凝土的抗压强度、抗剪强度、抗冲磨强度及弯曲性能，并与钢纤维混凝土进行了对比。结果表明：在混凝土基体不变情况下，低掺量聚丙烯纤维(掺量为0．91kg／m^3)略微降低混凝土的抗压强度和抗剪强度，少许提高混凝土的抗弯强度，显著提高混凝土的弯曲韧性和断裂能，从而起到阻裂和增韧作用，而对混凝土的抗冲磨性能几乎没有改善。另外．网状聚丙烯纤维对混凝土抗弯强度和韧性的改善优于聚丙烯单丝纤维，但它们较钢纤维的增强增韧效果还有一定差距。     

不同尺寸钢纤维混杂增强水泥砂浆的力学性能

研究了不同尺寸（微细、中等）钢纤维混杂增强水泥砂浆的力学性能．结果表明：在钢纤维体积分数一定的情况下,混杂钢纤维对水泥砂浆力学性能的改善作用可优于单一直径钢纤维;不同尺寸钢纤维的混杂对水泥砂桨抗折强度的提高具有明显的混杂效应;集胶比是影响混杂钢纤维水泥砂浆力学性能的重要因素,集胶比越大,最优钢纤维混杂所需中等直径钢纤维的体积分数也应越大;2种不同直径钢纤维的混杂对水泥砂浆断裂能及断裂韧性的提高有协同效应．     

基体强度对水泥基复合材料纤维混杂效应的影响

混杂纤维对提高砂浆和混凝土等水泥基复合材料的强度和韧性存在一定的混杂效应.通过试验研究了基体强度对纤维混杂效应的影响.结果表明,基体的强度越高则混杂纤维的增强混杂效应越小,而纤维的增韧混杂效应基本不受基体强度的影响.基于细观断裂力学和层次结构的观点探讨了基体强度对纤维混杂效应的影响机理,为利用混杂效应强化、韧化水泥基复合材料提供理论和试验依据.