动力荷载对PVA尾矿砂水泥基复合材料冲击的影响

试验研究尾矿砂不同替代率,PVA纤维不同体积掺量,板不同厚度对尾矿砂水泥基复合材料在动力荷载作用下的影响。通过对试验现象、材料冲击能、延性指标和冲击疲劳强度的分析,试验结果表明：①PVA尾矿砂水泥基复合材料在动力荷载下损伤小、整体性强和能量耗散力强;②2％体积掺量的PVA纤维增加材料的韧性效果好;③PVA尾矿砂水泥基复合材料的尺寸效应显著,本次试验研究30mm板延性好;④PVA尾矿砂水泥基复合材料承受动力荷载时各项性能指标随着尾矿砂含量的增加而降低,因为工程应用建议采用尾矿砂替代率为50%。     

尾矿砂 PVA 水泥基复合材料抗压和抗弯性能试验研究

研究了在不同尾矿砂替代率、纤维掺量和纤维长度对尾矿砂水泥基复合材料的增强和增韧作用。试验验结果表明,尾矿砂替代 PVA 水泥基复合材料中的细骨料工作性能和基本力学性能稳定,制备工艺满足要求;在纤维长度和掺量一定时,尾矿砂替代率为50%效果较好;纤维长度为12mm,掺量为26kg/m3时,PVA 可以使尾矿砂PVA 水泥基复合材料的延性明显增强。     

盐溶液对尾矿砂PVA水泥基复合材料腐蚀试验研究

通过试验探讨了质量分数为5%的CaCl2对尾矿砂PVA水泥基复合材料抗压性能和抗弯性能的影响。结果表明,尾矿砂PVA水泥基复合材料具备良好的抗腐蚀效果,经腐蚀后材料试样破坏前依旧出现多裂缝现象,呈现韧性破坏特征并属于韧性材料,试验测知该材料经腐蚀后的预测拉伸应变为3.3%。     

尾矿砂水泥基复合材料的耐久性试验研究

超高韧性水泥基复合材料具有拉伸应变硬化特性,并伴随多条细密裂缝特征,具有良好的裂缝控制功效,作为一种新型建筑材料,在冻融循环条件和抗渗条件下的性能是否发生显著改变是我们关心的一个问题。本试验研究利用铁尾矿砂研制PVA水泥基复合材料,探讨PVA水泥基复合材料的抵抗冻融能力和抗渗能力及不同尾矿砂替代率对水泥基复合材料抗冻和抗渗的影响。结果表明：①经过250次冻融循环,尾矿水泥基复合材料的质量损失和弹性损失不超过5.1%,具备良好的抗冻融性能,能够完全满足寒冷地区工程的需要;②材料的抗渗系数随尾矿砂替代率的增加而增加;③尾矿砂替代率等于50%时为抗冻抗渗性能最佳的合理砂率。     

纤维对尾矿砂水泥基复合材料韧性影响

针对尾矿砂进行了一系列的试验研究,从尾矿砂替代天然砂的比例到掺加不同的纤维,通过得出的数据最终确定了本次论文的数据。论文通过确定尾矿砂的替代天然砂的比例50%,绘制掺加不同纤维的尾矿砂水泥基复合材料的弯曲荷载-挠度曲线并根据曲线研究了尾矿砂PVA纤维水泥基复合材料有关弯曲的力学性能和弯曲韧性。研究表明,该尾矿砂水泥基复合材料在掺加日本纤维具有较国产安徽纤维更好的韧性,但是国产纤维在一定程度上也能达到日本纤维所能达到的优势,并且国产纤维造价低,因此国产纤维在尾矿砂水泥基复合材料中有很好的应用前景。     

尾矿砂PVA水泥基复合材料弯曲韧性研究

针对项目组研发的环保型尾矿砂PVA纤维水泥基复合材料,通过薄板四点弯曲试验开展了该水泥基复合材料的弯曲韧性研究,获得了弯曲荷载-挠度位移以及韧性指数。研究了水胶比和PVA纤维掺量等因素对该复合材料韧性性能的影响。研究表明,该尾矿砂PVA纤维增强水泥基复合材料具有较好的韧性,有很好的应用前景。     

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。     

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。     

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。     

PVA水泥基复合材料弹性模量研究

为了研究PVA水泥基复合材料的纤维掺量对弹性模量的影响,及弹性模量与轴心抗压强度的关系,进行了PVA水泥基复合材料配合比试验。制作了轴心抗压强度试件,通过试验获得轴心抗压强度与弹性模量,分析各项试验数据,试验结果表明:纤维掺量增大时,PVA水泥基复合材料的弹性模量增大;PVA水泥基复合材料弹性模量与轴心抗压强度之间关系与纤维掺量有关,分析并建立了数学模型,为以后水泥基复合材料的实际工程和理论研究提供了参考价值。     

绿色高性能尾矿砂水泥基复合材料冲击韧性

冲击韧性是表征材料在冲击类强载荷作用下材料抵抗变形和断裂的能力,是体现材料动特性的重要指标。针对课题组开发的环保型延性尾矿砂纤维增强水泥基复合材料DFTCC,采用落锤冲击圆板法和扫描电子显微镜试验,测试了DFTCC的冲击韧性和冲击破坏的微观特性,通过宏观与微观相结合的方式研究了DFTCC的抗冲击破坏机理及配合比关键参数的影响。研究表明,DFTCC具有较好的抗冲击韧性,其试样冲击破坏分为两个阶段,冲击破坏具有典型的塑性破坏特征。PVA纤维掺量和水胶比对于对于DFTCC的抗冲击性能影响显著,在适当范围内增加纤维掺量和水胶比可以在一定程度上改善DFTCC的抗冲击韧性。PVA纤维在DFTCC内部分布均衡,与水泥基体黏结良好,最终呈现纤维拉出和纤维断裂两种破坏形态。为绿色DFTCC动态机械性能的确定和工程应用,提供了参考。     

尾矿砂钢纤维混凝土复合材料的基本力学性能

将尾矿砂按一定比例取代标准砂,并在其中加入钢纤维,制成混凝土试件,测定其抗压强度和劈裂强度,确定尾矿砂和钢纤维的最佳掺入比例。试验结果表明,当尾矿砂的替代比例为40%、60%时,尾矿砂混凝土的抗压强度值最大。在尾矿砂混凝土中,当钢纤维的掺量为1%时,尾矿砂钢纤维混凝土复合材料的基本力学性能较好,复合材料的抗压强度不会随着钢纤维掺量的增加而增加,钢纤维的加入可以改善混凝土的脆性破坏。     

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.     

矿渣与粉煤灰掺量对高延性水泥基复合材料力学性能与应变硬化特性的影响

高延性水泥基复合材料(High Ductility Cementitious Composites,HDCC)是指在弯曲和拉伸荷载作用下具有应变硬化特性的水泥基复合材料,具有单轴拉伸延性好,耐久性能优异等优点。在材料设计中用大掺量的粉煤灰来替代水泥,以实现更加优异的高延性。本文研究了在聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)纤维体积掺量为1.2%和1.4%时,同时掺入高炉矿渣与粉煤灰制备高延性水泥基复合材料,通过改变高炉矿渣与粉煤灰的掺量,得到试件的抗压强度、抗折强度与弯曲韧性,用以对比矿渣与粉煤灰不同质量比例对高延性水泥基复合材料力学性能、弯曲韧性和表面裂纹特征的影响规律。结果显示,当矿渣和粉煤灰掺量分别为总胶凝材料质量的40%和10%时,试件呈现出良好的应变硬化与多缝开裂特性,最大挠度达到10.79mm,极限拉应变为1.26%,裂纹数量达到14条。表明了矿渣的掺入有利于在保证高延性水泥基复合材料具有应变硬化特性的前提下,可以有效提高高延性水泥基复合材料中的强度和弯曲韧性,对于此类材料的工程应用十分有益。     

PVA纤维尾矿砂水泥基复合材料耐久性试验研究

通过冻融、抗渗和腐蚀试验进行了环保型PVA纤维尾矿砂水泥基复合材料的试验研究。试验表明:材料抗冻融性能好,经65d250次-20~+20℃的冻融循环后,试件的整体性好,质量和弹性模量损失分别为15.4%和14.6%,可适用寒冷地区的工程需要;材料的抗渗性能较好,密实度高,渗透系数为1.749×10~(-4)m/h;具备优异的抗腐蚀能力,经6个月5%不同种类的盐溶液浸泡腐蚀后进行四点抗压和抗弯试验,各性能指标降低率为6%~10%。     

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。     

复合材料加固素混凝土梁的试验分析

采用PVA纤维尾矿砂水泥基复合材料对素混凝土梁进行不同厚度的梁底全长加固，通过四点弯曲试验对加固后的混凝土梁的极限承载力，跨中最大挠度以及混凝土梁侧应变进行分析研究。结果表明：加固的混凝土梁在承载力方面提高程度较大，通过比较加固材料和原材料的应变一荷载变化情况可知，二者能够协同工作，粘结界面未发生滑移现象。     

配筋PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料梁柱边节点抗震性能试验研究

改善工程材料韧性和耐久性,提高框架梁柱节点抵抗变形和破坏的能力,是提高框架结构抗震韧性的有效途径之一。采用PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料代替普通混凝土应用到梁柱边节点,考虑轴压比和加密区体积配箍率的影响,设计6个配筋PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料、1个配筋单掺PVA纤维增强水泥基复合材料和1个钢筋混凝土梁柱边节点试件进行拟静力试验,分析其破坏形态、滞回曲线、骨架曲线、延性、耗能能力、钢筋应变和梁端塑性铰区转角,探讨混杂纤维的加入对梁柱边节点抗震性能的影响。结果表明：与钢筋混凝土节点和单掺PVA纤维增强水泥基复合材料节点相比,PVA-钢混杂纤维增强水泥基复合材料节点的承载力高、变形能力大、延性好、耗能能力强,抗震性能显著提升。当试验轴压比从0.12增加到0.24,梁端塑性铰区产生一定的外移,塑性性能发挥更充分,同时试件的变形能力、延性、耗能能力增加。在加密区体积配箍率减小的情况下,试件仍表现出良好的抗震性能。     

PVA纤维增强水泥基复合材料抗氯离子渗透性能

为了研究PVA纤维对水泥基复合材料抗氯离子渗透性能的影响,测定了不同掺量的PVA纤维增强水泥基复合材料的电通量。结果表明,PVA纤维增强水泥基复合材料具有明显优于普通水泥基复合材料的抗氯离子渗透性能。掺量0.5%～2.5%的PVA纤维使材料的电通量降低了15.6%～42.2%。根据试验数据,评价了不同纤维掺量的试件的氯离子渗透性,分析了PVA纤维掺量对水泥基复合材料电通量的影响规律,并基于灰色系统理论建立了电通量与PVA纤维掺量之间的函数关系模型。     

PVA纤维水泥基复合材料单面盐冻性能及损伤

单面盐冻环境下PVA纤维水泥基复合材料的冻融破坏反映了路面、桥面由于除冰盐造成破坏的工程实际情况。本文通过单面盐冻试验研究PVA纤维掺量、水胶比、粉煤灰掺量对水泥基复合材料抗冻性能的影响,试验结果表明,纤维掺量在0~2%之间时制备的PVA纤维水泥基复合材料,随着纤维掺量的增加抗冻性能增强;水胶比在0.27~0.4之间时制备的PVA纤维水泥基复合材料,随着水胶比的增大抗冻性能减弱;粉煤灰掺量在45%~50%之间时,PVA纤维水泥基复合材料表现出良好的抗冻性能。并用二参数Weibull分布模型分析了PVA纤维水泥基复合材料的冻融损伤,建立了考虑纤维掺量、水胶比、粉煤灰掺量三因素的冻融损伤模型,模型计算值与试验值吻合良好,表明本文建议的模型可用于PVA纤维水泥基复合材料冻融损伤分析,为进一步研究其冻融损伤规律提供参考。