秸秆纤维增强水泥基复合材料研究进展

秸秆纤维增强水泥基复合材料是一种利用秸秆纤维掺入水泥基材料而制成的复合材料,具有保温抗裂抗冲击等特性的同时也具有绿色环保的经济效益。通过分析与综述国内外秸秆纤维增强水泥基复合材料的制备技术、力学性能、耐久性能和保温性能的研究进展,总结了秸秆纤维增强水泥基复合材料作为一种经济环保新材料的诸多优点,并对未来进一步的研究及推广应用提出相关建议。     

水泥混凝土增强用改性聚丙烯(PP)纤维研究与应用

根据硅酸盐水泥理化性能的特点和使用要求以提高聚丙烯纤维的弹性模量、坚韧性、水分散性，与混凝土结合性等为目标，着重对聚丙烯纤维的增韧剂、成核剂进行筛选研究，研制出改性聚丙烯短纤维井在实际工程中应用。获得良好的效果。     

基于断裂理论的玄武岩纤维混凝土双 Ｋ断裂参数及力学性能研究

混凝土基体中纤维材料的加入可以有效抑制开裂,提升其抗变形能力。为深入了解纤维对提 升混凝土抗开裂破坏能力的作用,基于断裂理论并通过试件三点弯曲试验,对掺入不同长度和体积分数 玄武岩纤维的混凝土在开裂破坏时的力学性能进行了研究,同时通过扫描电镜技术观察纤维的微观断 裂特征。结果表明,掺入玄武岩纤维对试件劈裂抗拉强度和抗折强度均有明显改善,较素混凝土试件分 别提升 29％和 22％,其中纤维长度对劈裂抗拉强度影响较小,对抗折强度影响明显;长纤维试件具有较 高的韧性和抑制裂缝扩展能力,短纤维试件在荷载施加后期易产生明显的应变软化现象,表现出显著的 脆性断裂特征,而含有中等纤维的试件则同时兼具最高的抵抗初裂和抑制裂缝扩展的能力。研究内容 对指导实际工程改善纤维混凝土抗裂性能有一定理论价值。     

纤维水泥基复合材料传感器用于弯曲裂缝监测

为了及时获得构件开裂及裂缝发展情况信息,提出了一种将混杂纤维水泥基复合材料传感器（ＦＣＣＳ）埋入构件中,并通过实时测量其电阻,实现构件健康监测的方法。试验研究了6组不同纳米炭黑、碳纤维和钢纤维掺量水泥基传感器的机敏性,对其弯曲破坏开裂及裂后荷载、挠度、裂缝张开位移（Ｓｃｏｄ）及电阻变化率（Ｒｆｃｒ）进行测量。结果表明:纤维水泥基复合材料传感器的电阻变化率随受拉侧裂缝张开位移增大而增大,且一次线性拟合的决定系数均在0．98以上,表明其具有较好的相关性;掺加碳纤维的ＦＣＣＳ拥有较高的电阻变化灵敏度。     

纤维加筋粘性土的试验研究

本文通过对纤维加筋粘性土的剪切试验，拉伸试验，断裂韧度测定试验和水力壁裂试验等系统的试验的研究。指出纤维加筋能显著提高粘性土的抗剪强度，增加其在拉应力作用下的塑性和韧性。由纤维加筋粘性土在受拉时表现为裂而断，这就能防止土工建筑物由于开裂和渗透而造成的整体破坏，增强了其自愈的能力。     

高韧性低收缩纤维增强水泥基复合材料特性及应用

基于细观力学设计的高韧性纤维增强水泥基复合材料（Engineered Cementitious Composite—ECC）是当前比较成功的具有应变硬化特性的水泥基材料。本文介绍了近期通过改进传统ECC基材,研制的低收缩ECC材料的主要力学特性,包括干燥性能,单轴拉伸与压缩性能,弹性模量及极限拉压应变等主要力学参数。试验结果显示,采用低收缩基材的ECC的28d干燥收缩值分别为传统ECC干燥收缩值的0．12～0．20。单轴拉伸结果表明,采用低收缩基材的ECC的极限应变、裂纹宽度等参数与传统ECC相比,也有了明显的改进。在0．55—0．25范围内调整水胶比可以制备出抗压强度为20～60MPa,并保持应变硬化和多点开裂特性不变的水泥基复合材料。除拉伸时表现出显著的塑性变形外,在抗压试验中,该材料在压应力峰值过后也同样表现出明显的类似于金属材料屈服的塑性变形特性。最后对该材料近期应用研究作了介绍。     

高韧性纤维增强水泥基复合材料的抗拉性能

本文通过对不同水灰比和粉煤灰掺量的6个配比的聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料单轴拉伸试验,研究了各配比试件的应力-应变关系及抗拉特征参数.试件采用150mm×75mm×15mm的长方形试块.至位移控制的拉伸试验机上进行拉伸试验,测定应力-应变完整曲线.试验结果表明,高韧性纤维增强水泥基复合材料在拉伸荷载下应力-应变关系可分为弹性上升阶段、应变硬化阶段和应变软化阶段.在所选取的材料及配比范围内,在单轴拉伸荷载下均能实现应变硬化与多重开裂,极限拉应变的最大值可达1.7%,最小和最大临界裂纹宽度分别为26μm和90μm.     

常规制备的PVA纤维增韧水泥基复合材料

针对水泥基材料抗拉强度低、韧性差、可靠性低和开裂后裂缝宽度难以控制等问题,使用适量的PVA短纤维,通过弯曲、直接拉伸力学性能试验,效果显著．     

超高韧性纤维增强水泥基复合材料基本力学性能

研制了采用高强高弹模聚乙烯醇纤维作为增强材,以精制水泥砂浆为基体的超高韧性水泥基复合材料。本文通过单轴拉伸试验、四点弯曲试验、单轴抗压试验、三点弯曲断裂试验研究了这种新型材料的抗拉、抗弯、抗压和抗裂性能。试验结果表明,该材料在拉伸和弯曲荷载作用下具有假应变硬化和多缝开裂特性,以及高延性、高韧性和高能量吸收能力。极限荷载时的最大裂缝宽度在50μm左右。拉伸和弯曲试验测得的极限拉伸应变在3％以上,平均裂缝间距1mm左右。其抗压强度类似于混凝土,抗压弹性模量较低,但受压变形能力比普通混凝土大很多。通过三点弯曲断     

水泥净浆和水泥砂浆材料的Ⅰ型断裂韧度测定

本文针对水泥净浆和水泥砂浆两种灌浆材料,采用三点弯曲梁进行了不同强度、不同尺寸以及不同初始缝高比的断裂试验。根据水工混凝土断裂试验规程,利用试验中测得的最大荷载及对应的裂缝口张开位移计算了水泥净浆和水泥砂浆的失稳断裂韧度,并通过电阻应变片法确定的起裂荷载得到了二者起裂韧度的实测值。试验中发现,水泥净浆并不是一经起裂就失稳破坏,而是在失稳破坏前存在着一个比较明显的裂缝稳定扩展过程。结果表明,随试件强度的提高,两种材料的起裂韧度和失稳韧度均增大,而随试件尺寸和初始缝高比的变化,水泥净浆的起裂韧度和失稳断裂韧度     

碾压混凝土层面双G断裂参数的试验研究

通过对不同形式的碾压混凝土层面及本体试件进行楔入劈拉试验,得到了各种层面形式的能量型断裂参数,比较了层面处理方式和间隔时间对于层面断裂性能的影响。通过对断裂参数规律的分析得出,本体试件的失稳断裂韧度最大,终凝后处理的层面形式的试件次之,初凝与终凝之间处理的层面形式的试件更小,初凝前处理的层面形式的试件最小。层面间隔时间相同的情况下,层面经过处理的试件要比层面不处理的试件的失稳韧度大;层面处理方式相同的情况下,层面间隔时间短的试件的断裂韧度比间隔时间长的略大。     

楔入劈拉试验支承形式对混凝土断裂韧度的影响

针对楔入劈拉试件支座位置的不同,包括双线支座与单线支座,分析不同竖向荷载对断裂性能参数测试可能造成的影响,并通过试验数据进行验证。通过分析比较,认为对于实验室进行混凝土楔入劈拉试件的常用尺寸,支承体与传力装置所传荷载在一个竖向平面内可抵消竖向荷载和一部分构件自重,从而得到较为接近真实值的断裂性能参数。     

用边界效应理论考虑断裂韧性和拉伸强度对破坏的影响

采用边界效应理论,研究了断裂韧性和拉伸强度对材料与结构破坏的影响。边界效应模型中通过引入等效裂缝,可同时反映试件前边界与后边界对断裂特性的影响;基于等效裂缝与特征裂缝的比值,即可判断试件处于强度准则、韧度准则或准脆性断裂等何种破坏模式。边界效应模型不仅适用于线弹性断裂条件,而且适用于弹塑性断裂分析,解决了ASTM规范及RILEM规范的局限。鉴于ASTM规范确定材料断裂韧度对试件初始缝长与试件尺寸等的严格限制,本文基于边界效应理论,建立了由RILEM规范中小尺寸试件确定材料断裂韧度与拉伸强度的方法,相关试验成果证明了所提方法的合理性与适用性。     

橡胶改性碳纤维-多壁碳纳米管水泥复合材料性能试验与分析

水泥基复合材料已推广应用于水利工程中,探究其耐久性能是保证高寒地区高混凝土坝安全的关键。将碳纤维与多壁碳纳米管双导电相填料加入水泥材料,从导电性能、力学性能和抗冻性能3个方面研究其作用效果。同时,为充分利用废弃资源,将废弃轮胎制备成橡胶集料加入试件用于力学性能和抗冻性能的试验分析。试验结果表明：当碳纤维与多壁碳纳米管掺量为0.25%时,导电相填料对水泥复合材料的电阻率改变最为明显,在掺量为0.3%时复合材料的电阻率最低,同时,不同外加电场对电阻率的影响可以忽略不计;当碳纤维和多壁碳纳米管的掺量为0.3%、橡胶掺量为30%时,复合材料的抗冻性能最佳,此时,力学性能也满足工程应用需求,抗折和抗压强度分别超过7 MPa和30 MPa。研究结果为提升高寒地区混凝土结构的性能提供了新的技术手段。     

黏土Ⅰ型断裂韧度影响因素试验

为研究击实黏土干密度、含水率对其断裂韧度的影响,把标准三点弯曲试验试样绕底部长边向前旋转90°,加载方向随之变为水平方向,使荷载的方向与重力方向垂直,从而消除自重对裂隙向土梁厚度、长度方向扩展的影响。对重庆地区罗系地层中的黏土岩风化形成的高塑限黏土进行了室内黏土Ⅰ型断裂韧度试验,总结了干密度、含水率对黏土断裂韧度的影响规律,结果表明,黏土Ⅰ型断裂韧度随其干密度的增大而增大,随其含水率的增大先增大后减小;存在一个最优含水率,此时断裂韧度取得最大值。     

碾压混凝土断裂试验研究

本文为研究碾压混凝土断裂特性,对沙牌拱坝碾压混凝土试件进行了三点弯曲梁断裂试验和剪切断裂试验研究,获得了试件的断裂韧度KⅠC、KⅡC和断裂能GF。试验中应用光纤传感检测技术,对试件开裂进行监测,研究结果表明,经处理后的二次涂覆单模光纤对碾压混凝土试件的开裂较敏感,当试件开裂时光强突变减弱,随着裂缝开度增大光强逐渐降低,试件断裂时光纤断裂。光纤的埋设工艺是实用上需要研究解决的重要技术环节。     

大掺量粉煤灰及塑钢纤维混凝土断裂性能研究

断裂韧度是衡量大掺量粉煤灰混凝土断裂性能的重要参数,在粉煤灰混凝土中掺入纤维能够改善其脆性大和易开裂的缺点。利用三点弯曲梁试验,通过控制异型塑钢纤维体积率、灰胶比和水胶比3个参数,分别考察它们对大掺量粉煤灰混凝土断裂韧度的影响。研究表明,大掺量粉煤灰混凝土的断裂韧度随异型塑钢纤维体积率的增加而增大,随灰胶比、水胶比增大而减小。     

基于起裂韧度准则的混凝土裂缝黏聚区特性

基于起裂韧度扩展准则和黏聚裂缝模型研究混凝土断裂全过程中的裂缝尖端黏聚区特性;利用不同尺寸的带裂缝三点弯曲梁试件,计算得到了裂缝尖端黏聚区的长度、黏聚力、裂缝张开位移等,并采用现有试验成果和有限元方法计算成果对本文结果进行了验证。分析结果表明:最大黏聚区长度以及峰值时刻对应的临界黏聚区长度随试件尺寸增大而逐渐增大,最大黏聚区长度受拉伸软化曲线影响;裂缝断裂全过程曲线受软化曲线影响较小;当外荷载达到峰值后裂缝张开位移近似为线性分布,黏聚力分布受拉伸软化曲线影响较大。     

现场浇筑大坝混凝土与湿筛混凝土起裂韧度换算关系研究

本文研究现场浇筑大坝混凝土与湿筛混凝土起裂韧度的换算关系。利用中国某特高拱坝施工现场拌合楼生产混凝土拌合物,浇注成型不同试件尺寸的骨料最大粒径150 mm的大坝混凝土试件,以及骨料最大粒径40 mm的湿筛混凝土试件。通过试验分别获得了大坝混凝土及湿筛混凝土各试件的起裂荷载,进而由有限元计算得到其起裂韧度。分析了大坝混凝土与湿筛混凝土的起裂韧度随试件尺寸变化而变化的规律,研究发现,不论大坝混凝土试件,还是湿筛混凝土试件,当韧带高度与骨料最大粒径比值大于等于6.0后,起裂韧度均趋于稳定值。基于试验结果,建立了小尺寸湿筛混凝土试件推求大尺寸大坝混凝土试件起裂韧度的关系式。