聚乙烯醇纤维水泥基复合材料

介绍了聚乙烯醇纤维的特点和聚乙烯醇纤维水泥基复合材料的高延性、耐久性、抗疲劳性能和抗破坏能力．     

PVA纤维增强水泥基复合材料的性能试验研究

通过单轴抗压试验、直接拉伸试验、四点弯曲试验、抗折试验对不同配比和不同试件形状的PVA纤维增强水泥基复合材料进行力学性能试验研究,结果表明：加有PVA纤维的水泥基复合材料的抗压强度提高不大,大约是10%,而抗拉强度和抗弯强度则提高很多,且出现了许多细小裂缝,呈现出应变硬化特性,极限拉应变可达1.8%;利用直板型试件做直接拉伸试验比胫型试件做直接拉伸试验的试验结果准确,且易于试验操作.试验结果证实了PVA纤维增强水泥基复合材料具有很好的韧性.     

PVA纤维增强水泥基复合材料弯曲性能试验研究

对PVA纤维增强水泥基复合材料(PVA-Fiber Reinforced Cementitious Composites,以下简称PVA-FRCC)进行了四点弯曲试验,得到荷载-挠度曲线,进一步分析了PVA-FRCC的变形性能.结果表明,PVA-FRCC较基体混凝土的变形能力得到显著改善,由突然的脆性破坏变为具有较好韧性的延性破坏,破坏时出现多缝开裂现象.     

聚乙烯醇纤维水泥基复合材料拉压比试验研究

立方体抗压强度和劈裂抗拉强度试验,是研究聚乙烯醇纤维对水泥基复合材料拉压比性能影响的最直接的方法。立方体试件的尺寸为100mm×100mm×100mm,PVA纤维掺量分别为0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%,粉煤灰掺量为30%、50%。试验结果表明,掺入PVA纤维对立方体抗压强度影响不显著,而劈裂抗拉强度则提高了42.64%～135.12%,拉压比提高36.82%～134.27%;30%粉煤灰掺量的水泥基复合材料比50%粉煤灰掺量的水泥基复合材料抗压强度高20%以上,但对劈裂抗拉强度影响不明显。PVA纤维水泥基复合材料立方体抗压试块裂缝开展路径较多,不易破碎,抗压韧性显著增强。     

聚乙烯醇纤维强化水泥基复合材料的抗盐冻性能

通过氯盐环境中的快速冻融试验研究了纤维体积率、冻融循环次数、粉煤灰、硅粉对聚乙烯醇(PVA)纤维水泥基复合材料抗盐冻性能的影响。通过扫描电镜观察内部微观结构随盐冻作用的变化规律、PVA纤维在水泥基体中分布情况和界面结合状况。试验结果表明:PVA纤维的掺入可明显改善水泥基复合材料的抗盐冻性能;PVA纤维在基体中分散性较好,且与水泥基体界面结合状况较好;而粉煤灰、硅粉的掺入未明显改善PVA纤维水泥基复合材料的抗盐冻性能。     

高性能纤维增强水泥基复合材料的研究

介绍了在高性能蒸养水泥中掺入钢纤维制备出高性能水泥基复合材料的研究对象，研究了水灰比（W／C），砂灰比（S／C），钢纤维掺量对水泥基复合材料性能的影响；并用XRD、SEM分析其微观结构和形貌，试验结果表明，将钢纤维掺入到高性能蒸养水泥中并采用适当的工艺，可制备出抗夺强度达133MPa，抗折强度达24．5MPa的高性能水泥基复合材料。     

掺粉煤灰PVA纤维增强水泥基复合材料的试验研究

研究了粉煤灰掺量对PVA纤维增强水泥基复合材料（ECC）的新拌性能、弯曲性能、抗压抗折强度、开裂模式及微观结构的影响.结果表明：随着粉煤灰掺量的增加,水泥净浆的屈服剪切应力和塑性黏度不断降低,ECC的流动度增加.ECC的初始开裂荷载降低、抗折和抗压强度逐渐降低,ECC的跨中挠度提高,ECC的平均裂缝宽度变小.在满足抗压强度的前提下,适当增加粉煤灰掺量有助于提高ECC的韧性和延性.     

PVA纤维增强水泥基复合材料的抗拉性能

通过单轴拉伸试验,研究了粉煤灰种类、掺量、水胶比和砂胶比对聚乙烯醇(PVA)纤维应变硬化水泥基复合材料(SHCC)拉伸性能的影响.研究结果表明:粉煤灰替代部分水泥会降低SHCC的抗拉强度,随着粉煤灰掺量的增加,SHCC的应变硬化和多缝开裂特性能得到更好的发挥;在相同掺量下,Ⅰ级粉煤灰相较于Ⅱ级粉煤灰而言,能使SHCC具有更好的拉伸性能;水胶比的增加与砂胶比的减小,都会使SHCC的初裂强度和极限拉伸强度降低,但其极限拉伸应变会有所提升,较高的水胶比与较低的砂胶比更利于SHCC应变硬化和多缝开裂特性的发挥.     

秸秆纤维水泥基复合材料性能的研究

对秸秆纤维水泥复合材料的基体相、界面相、复合效果、秸秆纤维水泥基复合材料性能，以及界面剂对其性能的影响等方面进行了研究，结果表明，在界面剂的作用下，秸秆植物纤维和水泥之间取得了良好的界面效果。     

超高性能纤维增强水泥基复合材料的抗冲磨性能研究

水工泄洪建筑物的冲磨破坏现象较为普遍,给国家带来巨大的经济损失,而当前的技术手段并不能有效解决问题,迫切需要新材料和新技术的产生和应用.本文主要采用圆环法和水下钢球法研究了超高性能纤维增强水泥基复合材料(UHPFRCC)的抗冲磨性能.结果表明:UHPFRCC可实现高流动度(扩展度可达690 mm)、超高强度(28 d抗压强度可达190 MPa)、超高抗冲磨强度(28 d抗冲磨强度可达C50混凝土的5.5倍).     

纤维增强水泥基复合材料研究的若干问题探讨

对水泥基材料耐久性差的主要原因，纤维在水泥基材料中可能存在的主要增强作用，影响纤维增强效果和复合材料耐久性的主要因素及该材料主要力学性能有关研究模型进行了综述，分析了研究中存在的问题及今后的研究趋势。     

纤维增强水泥基复合材料研究的若干问题探讨

对水泥基材料耐久性差的主要原因、纤维在水泥基材料中可能存在的主要增强作用、影响纤维增强效果和复合材料耐久性的主要因素及该材料主要力学性能的有关研究模型进行了综述,分析了研究中存在的问题及今后的研究趋势。     

高延性纤维增强水泥基复合材料研究应用新进展

首先综述了以ECC为代表的高延性纤维水泥基复合材料的发展过程及其基本力学性能,包括在单轴拉伸作用下优异的应变硬化以及多缝开裂的性能、抗压性能以及在弯曲作用下较高应变性能.其次较为详细地介绍了钢筋ECC结构构件,包括弯曲构件、受剪构件、梁柱连接构件以及预制填充墙等在往复周期荷载作用下的性能研究进展.最后简要介绍了目前ECC在工程中的应用情况,提出了今后应开展的主要研究内容.     

玄武岩-聚乙烯醇纤维水泥基材料的高温性能

为改善工程水泥基复合材料在高温环境下的服役性能,本文制备了玄武岩-聚乙烯醇混杂纤维工程水泥基复合材料。利用圆柱体抗压和狗骨型抗拉试件探讨玄武岩纤维对高温后力学性能的影响,并使用扫描电子显微镜和纤维断裂空间方法进行机理分析。试验结果表明：玄武岩纤维在高温后依旧填充在基体内部并传递微裂缝间的应力,其最佳的替换掺量为0.9%,此时抗压强度、弹性模量和抗拉初裂强度在600℃后分别较基准组提高了80.08%,101.83%和114.38%。同时机理分析表明：玄武岩纤维在受拉时往往在脱粘阶段发生断裂,过早失去对桥连裂缝的贡献,使其无法改善聚乙烯醇纤维融化引起的受拉脆性。     

聚乙烯醇改性橡胶水泥基复合材料耐久性研究

为提升高寒地区混凝土坝的工作性能,通过毛细吸水试验、抗氯离子试验、冻融试验和碳化试验,研究聚乙烯醇（polyvinyl alcohol, PVA）改性废弃橡胶对水泥基复合材料耐久性能的影响,分析体积分数为0～30%的橡胶颗粒经质量分数为0.1%的PVA溶液改性前后水泥基复合材料耐久性的变化．结果显示,当橡胶体积分数增加到10%时,水泥基复合材料的毛细吸水性、抗氯离子渗透性、抗冻融能力以及抗碳化性能均得到了提升;加入PVA后,橡胶颗粒与水泥基体之间的黏结性增强,特别是橡胶体积分数为10%时,累计孔隙体积降低了28.8%,进一步提高了橡胶水泥基复合材料的耐久性能．研究可为橡胶混凝土在工程实际中的进一步应用提供新思路．     

PVA纤维水泥基材料力学性能试验研究

为了制备超高韧性的水泥基复合材料(ultra high toughness cementitious composites,UHTCC),通过抗压、抗折以及直接拉伸试验,结合扫描电镜(SEM)测试,探讨粉煤灰掺量、石英砂掺量对UHTCC力学性能的影响;通过粉煤灰-石英砂复配,研究超高韧性水泥基材料的最优粉煤灰-石英砂掺量配比.结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,抗压、抗折强度降低,拉伸变形增大,但是当粉煤灰质量/水泥质量(m(FA)/m(C))大于2.7后,拉伸变形提高缓慢;当石英砂质量/胶凝材料的质量(m(S)/m(B))为0.36时,拉伸变形性能最好;本文确定的最优粉煤灰-石英砂体系掺量为:m(FA)/m(C)-m(S)/m(B)=1.2-0.48,m(FA)/m(C)-m(S)/m(B)=2.2-0.36.     

高韧性纤维增强水泥基复合材料的单轴拉伸力学性能

试验研究了3种纤维掺量聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)的单轴拉伸力学性能及纤维掺量对ECC力学性能的影响规律,探讨了裂缝扩展宽度与轴拉应力的关系,分析了ECC拉伸断裂能与特征长度.结果表明:当纤维掺量由0.308%提高到0.462%时,PVA-ECC的断裂能提高128%,特征长度提高146%,最大拉应变提高128%.PVA-ECC的断裂能和最大拉应变比聚丙烯纤维混凝土分别提高209%和3 614%.表明PVA纤维具有良好的阻裂增韧效用,显著提高了ECC的抗裂性能和变形能力,ECC在单轴拉伸荷载下能实现应变硬化和多重裂纹开裂.     

纤维素纤维增强高韧性水泥基复合材料的拉伸力学性能

研究了3种纤维掺量UF纤维素纤维增强水泥基复合材料(UF-ECC)的单轴拉伸性能及纤维掺量对ECC力学性能的影响规律,探讨了裂缝扩展宽度与轴拉应力的关系,分析了ECC的拉伸断裂能与特征长度.结果表明:当纤维体积掺量由0.3%提高到0.6%时,UF-ECC的最大拉应变提高183%,断裂能提高419%,特征长度提高281%.ECC复合材料的最大拉应变是聚丙烯纤维混凝土的8~20倍.UF纤维素纤维具有良好的阻裂增韧效用,显著提高了ECC的变形能力,ECC在单轴拉伸荷载下能实现应变硬化和多重裂纹初裂.     

桥梁用聚丙烯纤维增强水泥基复合材料的力学性能

为了给所提出的一种新型桥梁用聚丙烯纤维增强水泥基复合材料(PP-ECC)的工程应用提供技术支撑,开展了PP-ECC的力学性能研究。首先,考虑粉煤灰掺量对PP-ECC性能的影响,设计了3种配合比方案,测试了3种配合比方案的抗压强度、抗折强度、抗压回弹模量等基本力学性能。接着,从3种配合比中优选出一种配合比方案,通过四点弯曲试验对其弯曲特性进行了全过程表征,并定量评价了其弯曲韧性。结果表明,本文制备的PP-ECC的60 d抗压强度为50～54 MPa,抗折强度达到了7～8 MPa,抗压回弹模量仅为8～10 GPa。本文制备的PP-ECC在四点弯曲试验中表现出了多缝开裂现象和变形硬化行为,试件的弯曲韧性指标达到了37.10,且残余强度指标值几乎都大于1.0,说明这种新型材料具备一定的强度、良好的裂缝控制能力和变形能力,可作为桥梁关键部位建筑材料。     

稻壳纤维改性磷酸镁水泥基复合材料试验研究

用稻壳制备混凝土具有自重小、保温性好、耐腐蚀性强等优点,开发稻壳在混凝土的利用为稻壳的处理提供新的途径.利用稻壳和磷酸镁水泥制备稻壳纤维磷酸镁水泥基复合材料,采用乳白胶、硅烷偶联剂和乙烯-醋酸乙烯共聚物对复合材料进行改性.测试和分析了复合材料的抗压和抗折强度、密度和导热系数.此外,还对粉煤灰掺入对复合材料的影响进行了研究.实验结果表明:硅烷偶联剂和乙烯-醋酸乙烯共聚物,以及粉煤灰的掺入均可提高复合材料的力学性能;稻壳纤维磷酸镁水泥混凝土具有良好的保温性能.