钢纤维水泥基复合材料力学性能试验

为进一步提高PPC的力学性能，满足国防工程的需要，进行了不同掺量钢纤维的情况下水泥基复合材料的力学性能试验。试验测得了不同钢纤维含量的情况下，水泥的各种强度。试验表明，在钢纤维体积率相同的情况下，抗折强度的提高率要大于劈拉强度的提高率，但钢纤维体积率超过一定比例后抗折强度与劈拉强度的提高率变小。随钢纤维体积率的增加，钢纤维水泥净浆的抗压强度也有所增大，但提高并不明显。并对以上试验结果做了分析，认为纤维间距是影响强度的重要原因。     

钢纤维增强水泥基复合材料力学性能试验研究

对掺入两种形状、3种钢纤维体积率的水泥基复合材料进行了抗压、抗折试验,并结合数字图像相关技术对抗折过程中试件的破坏形态进行实时观测。试验结果表明:钢纤维的掺入对水泥基体抗压强度提高不明显,但对抗折强度和弯曲韧性提高显著,并且均随钢纤维体积率的增加而增加;在相同体积率下掺入两种形状钢纤维的性能差别不大,两种钢纤维在微裂缝扩展阶段、宏观裂缝开展阶段、宏观裂缝扩展阶段3个阶段都改善了试件受力状态,延缓了开裂,起到了增韧作用。     

钢纤维掺量及长径比对无筋管片混凝土力学性能的影响

为提高钢纤维无筋盾构混凝土管片的力学性能,研究了钢纤维掺量（30 kg/m3、40 kg/m3、50 kg/m3）和长径比（0.8、0.7、0.6）对管片混凝土抗压强度、抗弯强度的影响。结果表明：在本文研究掺量范围内,管片混凝土抗压强度、抗弯强度均随钢纤维掺量的增加而提高;无筋盾构管片用C50混凝土的钢纤维推荐掺量为30～40 kg/m3,推荐长径比为0.8。     

砂胶比对混杂纤维增强水泥基复合材料力学性能的影响

采用标准砂制作新型混杂纤维增强水泥基复合材料试件,研究砂胶比对于复合材料弯曲、压缩力学性能的影响。试验结果显示,对于不掺纤维的素砂浆,0.50砂胶比下试件的力学性能更好;对于单掺钢纤维砂浆,0.45和0.55砂胶比下试件的力学性能相似,高于0.50砂胶比下的力学性能;对于钢纤维-PVA纤维两掺纤维增强砂浆,0.45砂胶比下试件的力学性能较好;对于钢纤维-PVA纤维-碳酸钙晶须三掺纤维增强砂浆,0.55砂胶比下试件的力学性能较好。此结果表明,新型混杂纤维体系中由于引入微观纤维,不仅改善了传统混杂纤维体系的增强效果,还可提高骨料的用量,从而有利于节省胶凝材料和提高复合材料体积稳定性。     

钢纤维水泥基复合材料的发展

介绍了五种钢纤维混凝土的成型、性能以及我国钢纤维水泥基复合材料的发展状况。     

镀铜钢纤维水泥基复合材料强度影响因素分析

通过对不同掺量的水泥、镀铜钢纤维的试样进行试验分析,在保证一定强度的条件下,得出水泥和镀铜钢纤维的最优掺入量,从而得到拥有良好力学性能和较为经济的镀铜钢纤维水泥基复合材料。     

水泥基石墨钢纤维复合材料性能研究

利用钢纤维和石墨为导电相,采用水泥砂浆渗浇方法,成功配制出水泥及导电复合材料,即石墨水泥砂浆渗浇钢纤维混凝土(Graphite Slurry Infiltrated Fiber Concrete,简称GSIFCON)。研究了石墨和钢纤维掺量对GSIFCON电阻率的影响规律,以及GSIFCON通电升温规律。试验结果表明,石墨及钢纤维掺量对GSIFCON电阻率的影响均有明显的渗滤阈值存在。当石墨和钢纤维掺量在达渗滤阈值时,可使GSIFCON的电阻率降低约100倍。在66.66V/m电压降的绝热条件下,GSIFCON的温升速度可达10℃/h左右。本文对GSIFCON材料的电阻率变化机理进行了分析,提出了GSIFCON导电原理模型。     

长径比对混杂纤维增强混凝土力学性能的影响

讨论了碳纤维(CF)和聚丙烯纤维(PF)、玻璃纤维(GF)和聚乙烯纤维(PeF)组成的混杂纤维增强混凝土的抗压强度、抗弯强度与纤维长径比之间的关系．试验结果表明，碳纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维和聚乙烯纤维的长径比对混凝土的抗压强度影响较小，而对抗弯强度则有明显影响．     

聚丙烯纤维长径比对混凝土力学性能的影响研究

对常用的聚丙烯粗纤维(直径为450μm)和细纤维(直径为31μm)的不同长径比对混凝土性能的影响进行了试验研究,掌握了聚丙烯纤维长径比对混凝土坍落度、抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度的影响规律,并结合试验现象对试验所得规律进行了机理分析,给出了常用直径的聚丙烯粗、细纤维合理长径比范围。     

硫酸钙对高韧性水泥基复合材料力学性能的影响

采用在PVA-ECC中掺入硫酸钙来提高其力学性能,通过立方体抗压强度试验和四点弯试验分析硫酸钙对PVA-ECC力学性能的影响。另外,利用CT扫描和电镜扫描分析了硫酸钙的微细观作用机理。结果表明:适当掺入硫酸钙可使PVA-ECC基体更加密实,激发粉煤灰活性,从而提高PVA-ECC的抗压强度和抗弯强度,同时能较好地保持PVA-ECC良好的弯曲韧性和裂缝控制能力。     

混掺精细钢纤维/PVA纤维水泥基复合材料力学性能试验研究

对混掺聚乙烯醇纤维(PVA)与12 mm两端直勾型精细钢纤维的水泥基复合材料进行立方体抗压和哑铃试件轴向拉伸试验,分析纤维掺量对混掺纤维水泥基复合材料抗压、抗拉强度和韧性的影响规律。结果表明:混掺精细钢纤维可以提高水泥基复合材料的立方体抗压强度、抗拉强度和韧性;随着精细钢纤维的增加,其抗压强度、抗拉强度和极限拉应变呈先增大后降低的趋势,当精细钢纤维掺量为1.2%时,28 d立方体抗压强度平均值比单掺PVA纤维提高了61.9%;当精细钢纤维掺量为0.8%时,28 d抗拉强度和极限拉应变分别比单掺PVA纤维提高了56.9%和240%。     

镀铜钢纤维水泥基复合材料正交试验分析

通过水泥、普通砂、镀铜钢纤维和减水剂混掺水泥基材料的正交试验,分析了相关因素对镀铜钢纤维水泥基复合材料力学性能的影响规律,为镀铜钢纤维水泥基复合材料配合比的进一步改进提供了基础数据,以促进高性能水泥基材料的研制开发与应用。     

钢纤维对超高性能水泥基复合材料增强增韧的影响

为研究钢纤维对超高性能水泥基复合材料(UHPCC)增强增韧性能的影响,对掺加不同类型、掺量和排列方式钢纤维的UHPCC直接拉伸性能和弯曲韧性进行研究。结果表明,钢纤维明显提高UHPCC的直接拉伸性能和弯曲韧性。纤维掺量越高,增强增韧效果越明显;相同掺量下,波纹型钢纤维的增强增韧效果优于端钩型,这是由于波纹型钢纤维与基体间存在更强的机械咬合力。此外,沿拉应力方向有序排列钢纤维的方式更有利于UHPCC的增强增韧,表现为破坏过程呈现一定的应变硬化特征。     

微钢纤维水泥基复合材料劈裂抗拉强度研究

为研究不同长径比微钢纤维和不同微钢纤维体积掺量对水泥基复合材料抗拉性能的影响,试验设计了3组不同基体混凝土强度(C50、C70、C90)共24组不同配合比,测试了试件28 d劈裂抗拉强度。分析研究了不同长径比微钢纤维掺量、不同体积率微钢纤维掺量与水泥基复合材料抗拉性能之间的相互关系,建立了相应的数学模型。研究结果为微钢纤维水泥基复合材料的工程设计提供了理论依据。     

钢纤维定向对水泥基复合材料等效断裂韧度的影响

通过不同钢纤维分布方向和不同钢纤维掺量的预制缺口三点弯曲梁断裂试验,研究了钢纤维定向对钢纤维增强水泥基复合材料等效断裂韧度的影响。利用试验得到的荷载-挠度曲线,分析了钢纤维对水泥基复合材料断裂性能的影响,并计算了等效断裂韧度。结果表明,定向钢纤维增强水泥基复合材料的等效断裂韧度要明显高于相同掺量的乱向钢纤维增强水泥基复合材料,且等效断裂韧度随着钢纤维掺量的增加而逐渐增大;定向钢纤维试件的临界等效裂缝长度小于相同掺量的乱向钢纤维试件,且等效裂缝长度随着钢纤维掺量的增加而逐渐减小。此外,依据裂缝断裂面处的钢纤维数量和方向效应系数两方面解释了钢纤维掺量及定向对等效断裂韧度的提高作用。     

定向钢纤维水泥基复合材料的纤维分布研究

基于定向钢纤维水泥基复合材料的制备方法,研究了三种钢纤维掺量下,乱向、定向钢纤维试件截面上的纤维分布情况,统计了钢纤维在破坏断面上的数量,计算了纤维方向系数,采用分布系数β与纤维间距s定量分析了其分散程度。研究结果表明:钢纤维的分布方向不仅对截面纤维数量有影响,而且对分布系数β及纤维间距s也影响显著。由回归分析发现定向试件中的分布系数与纤维间距之间有较高的线性关系。     

超韧水泥基复合材料力学性能试验研究

本文进行了普通混凝土和超韧水泥基复合材料抗压强度对比实验,实验结果表明纤维掺入虽然对强度提高不明显,但是显著改变其破坏形态。同时对两种不同掺量的国产纤维增强水泥基复合材料进行四点抗弯实验,试件尺寸为400mm×100mm×15mm,结果表明纤维掺量为2%的聚丙烯纤维增强水泥基复合材料韧性最好,其跨中位移达到35.6mm。     

水泥基秸秆纤维复合材料力学性能研究

通过对秸秆纤维进行碱浸渍预处理,并与普通硅酸盐水泥拌和制备轻质复合材料,研究了秸秆纤维长度、水灰比和秸秆纤维掺量对水泥基秸秆纤维复合材料性能的影响。结果表明,用4%浓度的NaOH溶液浸渍12 h预处理的2～5 mm秸秆纤维掺量5%、体系水灰比0.60时,水泥基秸秆复合材料干表观密度为1 320 kg/m~3,吸水率为8.7%,28 d抗压强度为3.1 MPa。对秸秆的碱浸渍处理可以解决水泥凝结问题,在水泥基材料中掺入适量的预处理短秸秆纤维,可以制备出具有实用价值的轻质复合材料。     

不同纤维长径比对钢纤维混凝土梁抗弯性能的影响分析

为研究不同工业回收钢纤维长径比对钢纤维混凝土梁抗弯性能的影响,模拟了4种不同纤维长径比的钢纤维混凝土梁,考虑到纤维体积掺率对梁的抗弯性能有一定的影响,采用体积掺量为1％的钢纤维.用Abaqus软件模拟了4种不同纤维长径比的钢纤维混凝土梁在集中力的作用下所发生的位移变化,通过曲线对比发现,随着纤维长径比的增加,混凝土梁的...     

石墨烯纳米片对水泥基复合材料力学性能的影响

采用球磨法将石墨烯纳米片分散在水泥基体中,研究了石墨烯纳米片掺量对水泥基材料抗折强度和抗压强度的影响。实验结果表明,适量的石墨烯纳米片可均匀分散在水泥基体中,通过桥联效应和拔出效应对水泥基材料起增强增韧作用,当石墨烯纳米片掺量为0.04%时,石墨烯纳米片与水泥基体界面结合良好,没有明显过渡层,试件3d抗折强度和抗压强度分别提高了22.84%和23.61%。