聚甲醛纤维增强砂浆塑性抗开裂性能的研究

采用平板约束法、荧光分析技术和单根纤维拔出试验,研究了聚甲醛(POM)、聚丙烯(PP)纤维对砂浆塑性抗开裂性能、纤维在砂浆中的分散性能和纤维-基体间界面粘结性能的影响。结果表明:当纤维种类、长度和掺量相同时,纤维增强砂浆强度等级越高,其塑性抗开裂能力越差;当砂浆强度等级、纤维长度和掺量相同时,POM纤维增强砂浆的塑性抗开裂性能优于PP纤维增强砂浆;与PP纤维相比,POM纤维在砂浆中的纤维分散系数、有效利用率和纤维/基体界面剪切强度分别提高了5.2%、7.1%和4.7%;与不掺POM纤维的基准砂浆相比,POM纤维(长度12 mm、掺量1.35 kg/m3)增强M30砂浆的塑性开裂初裂时间延长了56.8%,裂缝总面积和平均宽度分别减小了71.6%和67.3%。     

聚甲醛纤维对混凝土性能的影响

为了利用聚甲醛(POM)纤维的性能优势,并促进其在纤维混凝土领域的推广与应用,研究了POM纤维和PP纤维对混凝土新拌性能、塑性抗开裂性能、力学性能、体积稳定性和耐久性能的影响规律。结果表明,掺入POM纤维虽降低了混凝土的新拌性能、抗压强度和干燥收缩变形,但却有效提高了砂浆的塑性抗开裂能力、混凝土的劈裂抗拉强度和耐久性能。与PP纤维相比,当POM纤维和PP纤维的掺量相同时,掺加POM纤维的混凝土具有更为优异的新拌性能、塑性抗开裂能力、抗压强度、劈裂抗拉强度、抗氯离子渗透性能、抗碳化能力和抗冻性能。     

化学沉积法改善纤维水泥基体的界面性能

为了改善合成纤维-水泥基体界面黏结性质,通过化学沉积纳米二氧化硅,制备了一系列的改性纤维.使用X射线能谱仪(EDS)确认二氧化硅的存在,采用扫描电镜(SEM)观察纳米颗粒在纤维表面的分布,从而评价化学沉积时间对沉积效果的影响,并通过单丝纤维拔出行为和塑性抗裂性能试验证实改性纤维的优势.结果表明:对聚丙烯(PP)纤维而言,合适的化学沉积时间为60 min,此时纳米二氧化硅粒子的平均粒径为300 nm;聚乙烯醇(PVA)纤维表面具有的亲水性质,使纳米二氧化硅在其上的分布形态与在PP纤维上明显不同;改性纤维的界面黏结强度显著提高,表现出优良的抗裂性能,其原因可能是由于二氧化硅的水化活性,水化产物在单丝拔出及塑性抗裂时起到了物理锚固及化学键合的双重作用.     

二苯基硅二醇改性涤纶的非等温结晶动力学研究

采用差示扫描量热仪,对二苯基硅二醇改性PET的非等温结晶动力学进行了研究,利用Jeziorny动力学模型对结晶过程进行拟合计算。结果表明:改性PET的Avrami指数偏大,其原因是由于二苯基硅二醇的加入,改变了其结晶成核方式;与纯PET相比,半结晶时间增加。用Ziabicki方法处理得出的结晶能力参数Gc值也说明了改性PET的结晶能力比纯PET好。     

不同纤维对砂浆的抗冲击性能影响

使用自行设计的抗冲击试验仪器,研究了水胶比、纤维掺量、长度、纤维种类等因素对砂浆抗冲击性能的影响,并探讨了纤维提高砂浆抗冲击性能的机理。结果表明:纤维能更为显著地提高低水胶比砂浆的抗冲击性能;抗冲击性能随着纤维掺量增加而提高;同一种纤维中长度较长者能更有效地提高抗冲击性;不同的纤维中,微细钢纤维的抗冲击性能提高幅度最大,聚丙烯与聚丙烯腈纤维的效果居中。     

纤维-基体早龄期界面性能的影响因素

通过自行改造的测试系统,实现了对早龄期纤维增强水泥基复合材料体系中纤维–基体界面性能的测定,考察了龄期、基体组成、埋入深度、纤维表面特征等因素对界面性能的影响规律.结果表明:随着龄期的增加,界面的黏结强度逐渐增加,相对密实的基体组成有利于提高界面性能;随着埋入深度的增加,纤维–基体的界面黏结强度降低;而三角形截面及化学沉积改性的纤维与基体之间具有更高的界面黏结强度.     

有机合成纤维对隧道管片混凝土经高温后性能的影响

基于高温传感器建立了高温自动采集系统,对火灾高温环境下混凝土内部温度进行了监测,对盾构法隧道管片有应用前景的有机纤维混凝土高温后的性能进行了试验研究.试验结果表明:火灾过程中混凝土构件从内到外存在很明显的温度梯度,掺入有机合成纤维能明显降低温度梯度引起的混凝土开裂、爆裂、剥落现象;聚丙烯纤维分解温度高于纤维素纤维和聚乙烯醇纤维,在弯拉强度、断裂能、断裂韧性及残余强度方面聚丙烯纤维混凝土均优于聚乙烯醇纤维混凝土和纤维素纤维混凝土,更适合用于提高隧道管片混凝土在火灾高温环境下的抗爆裂性能.     

氯化锂增塑改性聚乙烯醇的研究

以氯化锂(LiCl)为增塑剂,采用流延法制备增塑改性聚乙烯醇,通过红外光谱(FTIR)、差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)和电子万能试验机研究氯化锂对改性聚乙烯醇分子间作用、热性能和力学性能的影响。结果表明,氯化锂与PVA分子间相互作用,破坏PVA的结晶度和结晶结构,降低改性PVA体系的熔点。部分氯化锂可以增加PVA的热稳定性。随着氯化锂含量的增加,改性PVA体系塑性增加,拉伸强度逐渐降低,断裂伸长率逐渐增加。     

早强型高延性水泥基复合材料制备及其性能研究

为满足结构工程对修复材料提出的抗裂、增韧及早强的实际需求,研究了纤维类型、缓凝剂及早强剂对高延性水泥基复合材料(HDCC)的早龄期力学性能、凝结时间与荷载-位移特征的影响。结果表明,不同纤维增强HDCC的24h龄期抗折与抗压强度均分别超过了16,37MPa,表现出早强特征;进口PVA纤维增强HDCC表现出更大的弯曲荷载极大值与对应的跨中位移,国产2种PVA纤维的弯曲荷载极大值相当,跨中位移均小于进口纤维增强体系。缓凝剂则有效延长了凝结时间,早强剂提高了HDCC的抗折强度。将制备的HDCC材料在某桥梁工程箱梁的结构修补中得以应用,取得了良好的抗裂与增韧效果。     

拉伸对熔纺聚乙烯醇纤维结构形态的影响

采用含水的复合改性剂增塑聚乙烯醇(PVA),制备熔纺PVA纤维原丝。经冷拉伸3倍后,分别在160、220℃下进行热拉伸。研究了拉伸对纤维结构和表面、截面形貌的影响。结果表明:拉伸使纤维分子取向,结晶度升高;熔纺PVA纤维截面为圆形,拉伸后在纤维表面产生沿轴向的微孔,增加了纤维表面的粗糙度。