粉煤灰掺量对PVA纤维水泥基复合材料力学性能影响研究

通过对8组PVA-ECC试件进行抗压强度和抗折强度试验、四点弯曲试验以及直接拉伸试验,探讨粉煤灰掺量对PVA纤维水泥基复合材料力学性能的影响.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,四点弯曲试验中试件挠度可达26.5 mm,直接拉伸试验中试件最大极限拉应变为1.6％,是传统混凝土材料的100多倍.     

ECC的材料组成与性能关系分析

通过设计10组配合比研究了不同PVA纤维掺量、水胶比和粉煤灰掺量对工程水泥基复合材料(ECC)强度(压缩、拉伸和弯曲)和韧性性能的影响,并进行了材料组成与性能关系分析.其中使用四点弯曲薄板来研究ECC的弯曲韧性,使用ASTM-C1018和DBV中提出的韧性指标来量化ECC的韧性特征.结果表明:ECC的抗压强度主要取决于粉煤灰置换率和水胶比,而抗拉强度和弯曲强度则主要依赖于PVA纤维体积掺量,且纤维掺量控制ECC的应变硬化和软化行为.虽然PVA纤维掺量的提高可以略微提高ECC的弹性模量,但主要还是受粉煤灰掺量控制.     

高钙粉煤灰PVA-ECC拉伸性能试验研究

目前配制PVA-ECC(PolyvinyJ Alcohol-Engineered Cementitious Composite)采用的粉煤灰主要是低钙粉煤灰,为进一步提高高钙粉煤灰的利用效率,采用当地Ⅰ级高钙粉煤灰配制出拉伸应变稳定达到3％的PVA-ECC,为实际工程应用提供更多的材料选择.从配合比设计开始,研究了粉煤灰掺量、水胶比以及试件形式对PVA-ECC直接拉伸性能以及裂缝模式的影响.结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,新拌PVA-ECC的流动性增大,立方体试块的抗压强度越小,拉伸开裂强度、极限抗拉强度降低,拉伸应变增大,试件断裂面不平,纤维拔出长度增长;随着水胶比的增大,拉伸开裂强度、极限抗拉强度降低,裂缝模式由横向等宽度变为轴线处细密边缘处较宽;哑铃型试件标距范围内的最大等应力区更有利于应变硬化的实现.     

材料组分对UHTCC力学性能的影响研究

通过立方体抗压试验和薄板四点弯曲试验,研究了水胶比、粉煤灰掺量、石英砂粒径对超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)力学性能的影响,并结合扫描电子显微镜(SEM)分析了UHTCC薄板试件断面的微观结构.试验结果表明,UHTCC薄板最大跨中挠度可达46.3 mm,最大极限抗弯强度可达9.6 MPa,均出现了应变硬化与多缝开裂现象.随着水胶比的增大,UHTCC抗压强度降低,四点弯曲强度降低,但水胶比过低或过高都不利于提高材料的延性.大掺量的粉煤灰会显著降低UHTCC抗压强度和四点弯曲的初裂强度,但能极大的提高材料的延性.粒径小的石英砂能改善UHTCC材料的弯曲强度和延性.SEM微观结构表明,纤维与基体之间通过桥联作用抑制微裂缝的发展,水胶比过低,断面纤维易被拉断,水胶比过高,断面纤维大量拔出,两者都不利于提高UHTCC的延性.     

粉煤灰对透水混凝土性能影响研究

为研究粉煤灰对透水混凝土的影响作用,通过在透水混凝土中加入粉煤灰,利用裹石法制作透水混凝土,研究了粉煤灰对透水混凝土抗压强度、抗折强度、孔隙率和透水系数的影响作用。结果表明:粉煤灰的掺入对透水混凝土的性能有明显的影响,抗压强度先降低后增高,粉煤灰掺量为20%的时候抗压强度达到最大值19.6 MPa,随着粉煤灰掺量的继续增加,抗压强度值又逐渐减小;粉煤灰掺量为20%的时候抗折强度达到最大值,说明粉煤灰的最佳掺量在20%左右;随着粉煤灰掺量的增加,孔隙率和透水系数都逐渐减低,早期降低的速率大,后期降低的速率小。     

粉煤灰掺量对PVA-ECC性能的影响

采用粉煤灰替代部分水泥(40%、50%、60%和70%(质量分数))进行聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)的力学性能、韧性、抗渗性能研究;建立了PVA-ECC抗压强度与其极限拉伸强度、弯曲荷载、弯曲韧性指数、挠度及抗渗性能之间的相关性;同时还进行了PVA-ECC渗水高度的统计数据概率分布分析。结果表明,随粉煤灰含量增加,强度逐渐下降,极限拉伸应变逐渐增大,韧性指数、能量吸收能力及跨中挠度逐渐增大,各组别抗渗性能相对于粉煤灰40%含量组别均有所提升。建立抗压强度与其余指标之间相关性,得到一套完整的强度、韧性、抗渗性的相关性理论体系。对PVA-ECC的渗水高度的频率分布直方图采用正态分布进行统计分析,得到渗水高度概率分布,同时计算出平均渗水高度95％置信区间。     

超细粉煤灰对CFB炉渣免烧砖抗冻性的影响研究

利用掺超细粉煤灰的CFB炉渣免烧砖的表观密度、抗压强度、吸水率以及冻融质量损失率,研究了超细粉煤灰对CFB炉渣免烧砖抗冻性的影响及其机理。结果表明:超细粉煤灰可以显著提高CFB炉渣免烧砖的抗压强度和抗冻性,表观密度与抗压强度随着超细粉煤灰掺量增加先增加后降低,当超细粉煤灰掺量为5%时,CFB炉渣免烧砖的抗压强度达到最大值(134.6 MPa),CFB炉渣免烧砖经15次冻融循环后质量损失率随着超细粉煤灰掺量的增加而降低,在超细粉煤灰掺量为5%时达到最低。     

粉煤灰掺量对再生混凝土力学性能和抗冻性的影响研究

研究粉煤灰掺量、再生粗骨料取代率对再生混凝土抗压强度和抗折强度的影响,并对再生混凝土在不同冻融循环次数下的抗压强度和质量损失率进行了研究.结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,再生混凝土抗压强度呈先增大后降低的趋势,当粉煤灰掺量为15%,再生粗骨料取代率为30%时,再生混凝土的抗压强度达到最大;粉煤灰掺量对抗折强度提高幅度较小;在冻融循环低于50次时,试块抗压强度下降速度较缓,此后下降速度加快,当冻融循环达到150次时,强度损失最大;再生粗骨料取代率对试块的抗冻性影响高于粉煤灰掺量.建立了考虑再生粗骨料取代率、粉煤灰掺量因素的冻融循环作用下再生混凝土抗压强度指数衰减规律预测模型.     

油页岩废渣—粉煤灰复合改良黏土力学特性试验研究

为解决吉林某地区优质路基填料不足,采用平行试验设计方法研究了油页岩废渣和粉煤灰复合改良黏土力学特性。研究表明,一定粉煤灰掺量复合改良土CBR、无侧限抗压强度随油页岩废渣掺量增加呈线性增长,每增加5%油页岩废渣掺量,CBR、抗压强度平均提高20%、13%;一定油页岩废渣掺量复合改良土CBR、无侧限抗压强度随粉煤灰掺量呈增加呈抛物线趋势变化,均在粉煤灰掺量25%处取得峰值;油页岩废渣掺量30%、粉煤灰掺量25%改良土内摩擦角在含水率11.8%处取得峰值,且含水率对其抗压强度影响显著,含水率10.8%、12.8%改良土内摩擦角分别约为含水率11.8%改良土内摩擦角的96%、95%,含水率每增加1%,各龄期改良土抗压强度平均降低23%。建议油页岩废渣、粉煤灰掺量分别为30%、25%,施工含水率为12.8%～13.8%。     

超细粉煤灰水泥改良膨胀土试验研究

通过超细粉煤灰水泥对膨胀土进行改良,研究了不同掺量超细粉煤灰水泥对膨胀土击实性能、自由膨胀率和力学性能的影响。研究结果表明:激发剂Na OH一定时,随着超细粉煤掺量的增加,膨胀土的最大干密度及最优含水量逐渐降低;超细粉煤灰水泥的掺入可以有效改善膨胀土的自由膨胀率,当超细粉煤灰水泥掺量为12%时,与素膨胀土相比,其自由膨胀率降低了83.06%,而养护龄期对自由膨胀率几乎没有影响。当超细粉煤灰水泥掺量为12%时,其膨胀土无侧限抗压强度最大,掺量超过12%之后,其抗压强度有所降低。随着超细粉煤灰水泥掺量的增加,膨胀土的三轴抗剪强度先增大后减小,建议超细粉煤灰水泥合理掺量为12%。试验研究成果可为改良膨胀土工程性质的研究人员提供参考。     

粉煤灰地聚合物力学性能影响因素研究综述

粉煤灰地聚合物是以粉煤灰为硅铝质原料制备的,具有强度高、耐高温、耐腐蚀、有效固封金属离子等优点。但它固有的脆性以及需高温养护才能快速获得高强度的特点限制了其运用范围,而以纤维作为增强材料不仅可以提高粉煤灰地聚合物的强度,还可以改善其延性和韧性。本文主要从粉煤灰原料特性、碱激发剂、养护制度和增强材料四方面入手,重点阐述了粉煤灰粒径和化学组成,碱激发剂的种类、用量和模数,升温养护时间和初期养护温度对抗压强度的影响,以及纤维对粉煤灰地聚合物抗压强度和弯曲性能的影响。最后,根据现有的研究成果,对四种影响因素分别是如何影响粉煤灰地聚合物力学性能进行总结。     

粉煤灰对PVA纤维/水泥基体界面作用及复合材料拉伸性能的影响

本文研究了粉煤灰掺量对基体强度、聚乙烯醇(PVA)纤维/水泥基体间界面作用以及无表面修饰PVA纤维应变硬化水泥基复合材料(SHCC)拉伸性能的影响。结果表明,随着粉煤灰掺量的增加,基体的28 d抗压强度在18~93 MPa内呈下降趋势。单轴拉伸试验结果表明,掺入20%(质量分数,下同)和50%粉煤灰对SHCC的影响不明显,随着粉煤灰掺量增至67%和80%,SHCC的多微缝开裂和应变硬化特征呈增强趋势,极限应变值也相应增大,最高达7.2%,并且具有轻质特性。单纤维拔出试验结果显示,高掺量粉煤灰不仅可以降低PVA纤维与基体间的化学黏结作用,还能减弱界面摩擦作用,从而有效抑制了PVA纤维在拔出过程中出现过早断裂,显著提高了无表面修饰PVA纤维SHCC的延展性。     

原状粉煤灰对超高性能混凝土性能的影响

为提高粉煤灰的综合利用率,降低原料成本,采用未经磨细和分选的原状粉煤灰等质量替代硅灰来制备超高性能混凝土(UHPC),并研究了不同掺量的原状粉煤灰对UHPC力学性能及微观结构的影响。结果表明:原状粉煤灰的掺入可使UHPC中胶凝材料的粒度呈梯度分布,形成良好的微级配;并且使新拌混凝土的流动度增大,影响了钢纤维在UHPC基体中的分布;当原状粉煤灰掺重不超过30%时,UHPC抗折强度随着原状粉煤灰掺量的增加呈现不同程度的增长,30%原状粉煤灰掺量的UHPC抗折强度与不掺粉煤灰的空白样相比提高了34%;由于原状粉煤灰水化缓慢,当原状粉煤灰掺量在0%~40%时,UHPC抗压强度随着原状粉煤灰掺量的增加有所下降。孔结构分析表明:UHPC的平均孔径以及总孔体积均随着原状粉煤灰的掺入而减小,基体更加密实;当原状粉煤灰掺量为30%时,SEM照片显示钢纤维与UHPC基体结合紧密,界面黏结增强。     

粉煤灰掺量对高性能自密实混凝土抗压强度发展影响分析

粉煤灰对自密实混凝土的工作性能、抗压强度和耐久性能等有着显著的影响。为了探究粉煤灰掺量对自密实混凝土抗压强度发展规律的影响,配制了粉煤灰掺量为30%、45%、60%(体积分数),水灰比为1.05、1.15、1.25(体积比)的自密实混凝土并进行立方体抗压强度试验,对其3 d、7 d、28 d、90 d抗压强度的变化规律进行了分析。结果表明,随着粉煤灰掺量的增加,混凝土抗压强度逐渐减小。然后对3 d/28 d、7 d/28 d、90 d/28 d的强度比值进行分析,结果表明,粉煤灰对混凝土早期强度影响较小,对后期影响较大。最后借鉴欧洲规范CEB-FIP探究了粉煤灰与水泥混合下的复合粉体对自密实混凝土抗压强度影响系数,为相关工程应用提供理论依据。     

粉煤灰对碱激发矿渣/粉煤灰体系的作用机理研究

碱激发胶凝材料是以工业固体废弃物为原料制备的一种绿色无机胶凝材料,具有良好的力学性能与耐久性能。粉煤灰因其独特的球体微观结构与其他固废微粉存在本质区别,因此粉煤灰在碱激发胶凝材料体系中的作用机理亟待研究。以矿渣与粉煤灰为原料,利用碱激发剂制备胶凝材料,并对材料进行抗压强度测试,最后采用XRD、FTIR和SEM探究碱激发矿渣/粉煤灰体系的水化反应机理,研究粉煤灰对矿渣/粉煤灰体系的作用机理。结果表明:外掺3%(质量分数)NaOH作为碱激发剂,水固比为0.4时,随粉煤灰掺量减少,抗压强度呈现先上升后下降的趋势;m(矿渣):m(粉煤灰)为4:1时,28 d抗压强度达到峰值(37.1 MPa)。粉煤灰颗粒在不同龄期形成具有不同反应程度与尺寸的嵌入式微观结构,对材料力学性能起到不利影响;但粉煤灰的活化程度随龄期延长逐渐变大,对后期强度发展有持续贡献。碱激发矿渣/粉煤灰体系水化产物中含有Friedel盐、托贝莫来石、钙矾石、C-S-H/C-A-S-H凝胶,以及粉煤灰中残留的α石英相。随粉煤灰掺量增加,托贝莫来石生成量减少,钙矾石向Friedel盐转变,钙矾石生成量减少,Friedel盐生成量增多。     

芳纶纤维、粉煤灰对混凝土性能的影响

研究了掺加芳纶纤维、粉煤灰对混凝土的力学、抗渗性能的影响。结果表明,芳纶纤维、粉煤灰对混凝土的抗压强度影响不明显,抗折强度、抗渗性能得到明显提高。掺加0．6％的芳纶纤维和10％的粉煤灰时,试样的力学性能和抗渗性能最优,抗折强度提高了30．77％,抗压强度提高了5．69％,抗渗性能提高了24．6％。     

粉煤灰加气混凝土砌体力学性能与节能效应分析

利用室内试验方法制备了粉煤灰加气混凝土砌块和砌体,分别测试了混凝土砌块的抗拉抗压强度和砌体的抗拉和抗剪强度,分析了砌体抗压和抗剪强度随砂浆厚度的变化规律。在此基础上,建立了粉煤灰加气混凝土砌体节能效应的FLAC 3D数值计算模型。研究表明:(1)粉煤灰加气混凝土砌块的抗拉压强度平均值分别为4.53 MPa和0.75MPa;(2)粉煤灰加气混凝土砌体的整体抗压和抗剪强度随砂浆厚度的增大而分别减小和增大;(3)粉煤灰加气混凝土砌体的平均传热系数小于普通灰砂砖砌体,且随砂浆厚度的增大而减小。     

粉煤灰对磷酸镁水泥的影响

研究了粉煤灰掺量对磷酸镁水泥凝结时间、流动度和抗压强度的影响规律,通过XRD和SEM-EDS分析了粉煤灰对磷酸镁水泥的作用机理.结果表明:随着粉煤灰掺量的增大,磷酸镁水泥的凝结时间先减小后增大,流动度先增大后减小,而抗压强度随着粉煤灰掺量的增大而降低.