纤维-基体早龄期界面性能的影响因素

通过自行改造的测试系统,实现了对早龄期纤维增强水泥基复合材料体系中纤维–基体界面性能的测定,考察了龄期、基体组成、埋入深度、纤维表面特征等因素对界面性能的影响规律.结果表明:随着龄期的增加,界面的黏结强度逐渐增加,相对密实的基体组成有利于提高界面性能;随着埋入深度的增加,纤维–基体的界面黏结强度降低;而三角形截面及化学沉积改性的纤维与基体之间具有更高的界面黏结强度.     

超高性能轻质混凝土的循环拉伸力学性能

超高性能轻质混凝土(ultra-high performance lightweight concrete,UHPLC)是一种具有高拉压比和拉伸应变强化特性的轻质水泥基材料.为了阐述UHPLC与钢筋在钢筋屈服点之前的协同受拉机制,针对一种密度为1789 kg/m3、抗压强度为63.1 MPa、极限拉伸应变约为2.4×1...     

混凝土特征拉应变随龄期发展规律研究

为了更好地预测混凝土抗开裂性能,研究了混凝土特征拉应变随时间的变化规律。通过弯拉试验方法,研究水泥强度等级与掺加纤维对混凝土1～180 d各龄期的初裂拉应变和极限拉应变的影响,分析初裂拉应变与弯拉强度和静力受压弹性模量比值的关系,建立了极限拉应变随龄期发展的关系式,提出最终极限拉应变与特征龄期的概念。试验结果表明,混凝土的初裂拉应变与混凝土弯拉强度和静力受压弹性模量的比值具有良好的线性关系,混凝土极限拉应变随时间成负指数增长,提高水泥强度等级与掺加纤维均可以提高混凝土最终极限拉应变,但提高幅度并不显著,相对而言,以特征龄期来评价混凝土抗裂性能更加重要。     

高韧性水泥基材料基本性能研究

为研究高韧性水泥基材料养护龄期与其力学性能之间的关系,对不同纤维掺量的水泥基材料开展抗压、抗折性能试验,测定不同纤维掺量的混凝土在7d、14d、28d、35d的抗压强度和抗折强度,并与基准混凝土试块对比。结果表明:纤维的掺入能够较好地提高混凝土的力学性能,高韧性水泥基材料的抗压强度和抗折强度与基准混凝土相比差异较大;基体抗压强度增幅不高而抗折性能有较大提高,试验抗折强度最高提高92.32%;高韧性水泥基材料抗压强度与抗折强度均随养护龄期的增加而增大,适当延长养护龄期有利于提高高韧性水泥基材料的工作性能。     

稻壳灰对本地化高延性水泥基材料性能的影响

为了降低高延性水泥基复合材料的生产成本和提高废弃稻壳的建材资源化利用，首先利用国产涂油PVA纤维和天然河砂分别替代进口PVA和石英砂探究了本地化高延性水泥基复合材料的配制工艺，在此基础上试验研究了稻壳灰作为辅助胶凝材料替代部分水泥（10%、30%和50%，质量分数）对高延性水泥基复合材料流动度、抗压强度、拉伸性能和弯曲性能的影响规律。研究结果表明：采用国产涂油PVA纤维和天然河砂可成功配制强度等级可达C30且14 d的极限拉伸应变可达到1.44%的国产化高延性水泥基复合材料。水胶比和PVA纤维掺量分别是影响高延性水泥基复合材料抗压强度和拉伸强度的主要因素。相比对照组，随着稻壳灰替代率的增加，浆体流动度由于稻壳灰的吸水性逐渐下降，最大可降低10%；基体14 d抗压强度略有提高后大幅降低；试件抗拉强度呈略微下降趋势，而极限拉伸应变则显著提高可高达2.94%；基体弯曲强度呈先增加后逐渐降低的趋势，，且纯弯段裂纹数量明显增多，且裂纹宽度均低于100μm。可见，稻壳灰替代10%的水泥有利于高延性水泥基复合材料抗压强度、极限拉应变和弯曲强度的提高，同时对浆体流动度影响较小。微观分析可知，具有良好火山灰活性的稻壳灰可与水泥水化产物反应提高胶凝产物总量，同时降低Ca(OH)2数量，进而增强了高延性水泥基复合材料的强度。     

界面处理对混杂纤维混凝土弯曲性能的影响

为提高聚丙烯粗合成纤维与水泥基体的粘结性,采用聚丙烯酰胺(PAM)溶液对粗合成纤维进行浸泡处理后制备纤维混凝土,利用显微硬度仪、SEM和纤维拔出试验对纤维/基体界面性能进行分析,并对纤维混凝土的弯曲性能进行讨论。结果表明,粗合成纤维经处理后,其与基体界面显微硬度和粘结增大,抗弯拉强度和极限挠度明显提高,韧性指数I5,I10和I30亦有较大幅度增长;纤维经处理后,其表面的PAM粘膜可与水泥水化产物发生物理化学作用,降低水化产物结晶度,优化界面区微结构,增强其与基体粘结,使粗合成纤维在拔出过程中消耗更多的能量,延缓大裂缝的扩展与破坏,从而充分发挥其增强增韧作用。     

预制键槽UHPC-混凝土界面黏结性能研究

UHPC永久性模板与普通混凝土的界面黏结性能是两者协同作用的关键,研究不同键槽类型、混凝土强度和养护条件等因素对UHPC-混凝土界面黏结性能的影响。结果表明：键槽可以提高UHPC-NC界面黏结强度,其中B型键槽机械联锁作用贡献最大。劈裂拉伸试件界面中心轴线的应变大于两侧应变,界面裂缝从水平拉应变开始向压应变区域扩张。复合试件键槽的存在使得裂缝在混凝土内部由一端延伸至另一端,并非两端向内发展。随着后浇混凝土抗压强度的提高,界面劈裂抗拉强度增幅降低。蒸汽养护导致初始收缩变形较大,应力集中区域比标准养护试件更大。复合试件界面劈裂抗拉强度可以通过混凝土立方体抗压强度和拟合参数c计算得出。提出了最优永久性模板键槽参数和养护条件。     

粉煤灰钢纤维高强混凝土的试验研究

用水胶比为0.28、胶凝材用量540kg(水泥459kg,粉煤灰81kg)、丙烯酸类高效减水剂0.6%、钢纤维体积掺量1.5%的配合比可得到抗压强度大于85MPa,轴拉强度大于5.0MPa,抗剪强度大于15MPa,施工性能优良的高强钢钎维混凝土。     

上浆处理对PVA纤维增强水泥基复合材料力学性能的影响

为提高水泥基复合材料的韧性,通过在高强聚乙烯醇纤维表面上浆的方式,调控高强聚乙烯醇纤维与水泥之间的界面粘结状态,考察了上浆前后和上浆量对水泥基复合材料抗压和抗弯性能的影响。结果表明:高强聚乙烯醇纤维表面上浆后,2%体积掺量聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料的抗压强度稍有增加,抗弯强度有一定程度下降,但抗弯断裂应变和抗弯断裂能大幅度提高,抗弯时受拉侧呈现多裂纹开裂模式;上浆率过高或过低,水泥基复合材料抗弯韧性均有下降。     

养护温度对高延性水泥基材料力学性能的影响

研究养护温度对高延性水泥基复合材料性能的影响,分析养护温度在20、40、60和80℃时水泥基复合材料的抗弯性能、抗压强度、抗折强度及裂缝分布特点.结果表明,养护温度越高,高延性水泥基复合材料的早期跨中挠度越小;养护温度高于40℃时,试件的跨中挠度和韧性指数随龄期延长无明显变化;高养护温度能显著提高高延性水泥基复合材料的早期抗压强度和抗折强度,龄期对高温养护条件下高延性水泥基复合材料的抗压、抗折强度影响不大;粉煤灰掺量相同时,常温养护下高延性水泥基复合材料的裂缝更加细密均匀;养护温度为60℃时,粉煤灰掺量提高至80%,高延性水泥基复合材料的韧性显著提高,28d抗压强度可达70MPa.     

超轻质水泥基复合材料基本力学性能

为探究超轻质水泥基复合材料(ultra lightweight cement composite,ULCC)的基本力学性能及应力-应变曲线本构关系.以粉煤灰空心微珠为唯一轻质微集料,以水泥和硅灰为胶凝材料,以高效减水剂和减缩剂为外加剂,配制了钢纤维体积掺量为1%,表观密度介于1 250~1 550 kg/m3,轴心抗压强度介于47.9~70.0 MPa的4种不同密度等级的ULCC.对其分别进行单轴抗压和单轴抗拉试验,分别研究了ULCC的轴心抗压和轴心抗拉力学性能,测得了ULCC材料轴心抗压强度、轴心抗拉强度、弹性模量、泊松比及单轴抗压和单轴抗拉应力-应变曲线.结果表明:ULCC的抗压强度、抗拉强度和弹性模量均随密度的增加而增加; ULCC的轴心抗压强度和弹性模量与密度呈较强线性相关性.轴心抗拉试验结果表明ULCC抗拉应力-应变曲线关系呈现明显的峰后平台段,ULCC材料具有良好的拉伸变形能力.根据试验测得的ULCC单轴抗压和单轴抗拉应力-应变全曲线,建立了ULCC单轴抗压和单轴抗拉的分段式应力-应变本构方程.研究成果可为ULCC结构的设计和非线性有限元计算提供理论依据.     

The early hydration and strength development of high-strength precast concrete with cement/metakaolin systems

To study the relationship between material composition, curing conditions and strength development, the study simulated high-strength precast concrete pile production, and a high-strength mortar up to 90 MPa was designed and a hot-water pool was built for concrete curing. The major point of the study was to achieve a high early strength by using cement/metakaolin systems without autoclave curing with high-pressure steam. By means of XRD and thermal analysis, the progress of the hydration of the cement pastes blended with metakaolin was characterized. The main results indicate that high strength can be obtained at early age by the use of metakaolin and thermal treatment (hot-water curing). The improvement in strength of mortars with metakaolin can be explained by an increase in the amount of C-S-H and C-S-A-H hydrated phases and a decrease in the amount of calcium hydration(CH). Further more, a decrease in Ca/Si ratio of the matrix was observed from the results of EDX analysis, which also leaded to an improvement of the compressive strength. These results are of great importance for the high-strength precast concrete manufacturing industry.     

超高韧性水泥基材料的制备技术

分别采用活性粉末混凝土（RPC）和渗浇钢纤维混凝土（SIFCON）两种制备工艺,根据水泥基材料结构的多尺度特征,研究了由碳酸钙晶须和微钢纤维复合增强的超高韧性水泥基材料（Ultra-High-Toughness Cementitious Composite,简称UHTCC）的制备技术,测试UHTCC不同配比的抗压强度、抗折强度、抗弯强度以及单轴拉伸性能,采用折压比、韧性指数等多个指标对UHTCC的韧性进行了评价。试验表明：UHTCC的抗压强度、抗折强度、抗弯强度以及延性和韧性都远高于普通钢纤维混凝土,其抗弯强度最高达65.1 MPa、韧性指数I₂₀最高达49.21,单轴拉伸试验时呈现明显的假应变硬化行为,极限拉应变可达4%~8%。相对而言,利用SIFCON工艺制得的水泥基材料韧性更高。     

页岩掺入白水泥中制备文化石的工艺研究

以废弃的胶磷矿伴生的页岩和白水泥为原料,加入适当的氧化铁系颜料和减水剂制备文化石,用硅胶复制母模作为成型模具制作了砖方型、鹅卵石型、竹子型、墙砖型文化石成品. 研究了页岩水泥质量比和水与水泥的质量比（以下简称水灰比）对文化石抗压强度和弯曲强度的影响. 结果表明:随着页岩水泥质量比的降低,文化石的抗压强度和弯曲强度逐渐升高;随着水灰比的升高,文化石早期抗压强度和弯曲强度提高比较明显,但后期抗压强度和弯曲强度提高不明显;确定了最佳页岩水泥质量比和最佳水灰比,当页岩水泥质量比为4∶6,水灰质量比为0.55时,文化石试块标准养护28 d的抗压强度和弯曲强度相对最高,分别为12.12 MPa、4.5 MPa.     

超细CaCO3增强硫铝酸盐水泥强度的研究

在硫铝酸盐水泥硬化体中,钙矾石主要以柱状、棒状而存在,这对水泥的性能产生了不利影响。探讨了超细CaCO3对硫铝酸盐水泥进行改性的研究。试验结果表明,超细CaCO3掺量为3%时,明显改善了硫铝酸盐水泥的强度,其28 d净浆与砂浆抗压强度分别达到100.6 MPa和94.1 MPa,且水泥的28 d砂浆抗折强度高达12.5 MPa。SEM显示掺超细CaCO3硫铝酸盐水泥硬化体中难以发现大颗粒状的水化硫铝酸钙晶体,结构较致密、均匀。     

橡胶水泥土的抗冻性能

为了研究橡胶粉掺量、水泥掺量、橡胶粉粒径、养护方式以及龄期等因素对橡胶水泥土抗冻性能的影响,设计了初期受冻和冻融循环两类试验.试验表明：初期受冻对后期橡胶水泥土抗压强度没有影响,橡胶水泥土负温条件下抗压强度增长率高于水泥土;冻融循环初期,橡胶水泥土抗压强度呈增大趋势,峰值约出现在第15次循环;随着橡胶粉掺量的增加,抗压强度降低,橡胶粉掺量为10%的橡胶水泥土受冻融循环影响较小;随着水泥掺量的增加,抗压强度变大;对于试验选取的两种橡胶粉粒径,含粒径大的橡胶水泥土抗冻效果较好.     

Effect of crushed air-cooled blast furnace slag on mechanical properties of concrete

Morphology characteristics of mix aggregates with crushed air-cooled blast furnace slag(SCR) and crushed limestone(LCR) with 5-20 mm and 20-40 mm gradation were represented by numerical parameters including angularity number(AN) and index of aggregate particle shape and texture(IAPST).The effect of mix aggregates containing SCR on compressive strength and splitting tensile strength of concrete was investigated.Fracture characteristics of concrete,interfacial structure between aggregates and matrix were analyzed.The experimental results show that porous and rough SCR increases contact area with matrix in concrete,concave holes and micro-pores on the surface of SCR are filled by mortar and hydrated cement paste,which may increase interlocking and mechanical bond between aggregate and matrix in concrete.SCR can be used to produce a high-strength concrete with better mechanical properties than corresponding concrete made with LCR.The increase of AN and IAPST of aggregate may enhance mechanical properties of concrete.     

掺轻质砂超高性能混凝土的轴拉力学性能

为研究轻质砂对不同试件尺寸下超高性能混凝土（ultra high performance concrete,UHPC）拉伸应变强化性能的影响,采用轻质砂对原黄砂进行等体积替代,完成9组不同轻质砂体积率（0~35%）和不同试件厚度（30~100 mm）的单轴拉伸试验,并同步进行声发射实时探伤测试。结果表明:轻质砂体积率对UHPC弹性极限点对应应力和对应应变的影响较小,但轻质砂体积率由0增加到35%时,UHPC的极限抗拉强度和极限拉应变分别由10.6 MPa和2.35×10^-3提高到了19.4 MPa和4.3×10^-3;轻质砂体积率大于15%时,UHPC的应变强化程度得到显著提升,试件内部产生的损伤点数更多且分布更均匀,展现出良好的裂缝控制能力;在相同轻质砂体积率下,UHPC的应变强化程度随试件厚度的增加而降低,且试件内部的损伤点趋于集中,表现出明显的尺寸效应。     

苛性白云石与菱苦土复合镁质胶凝材料的制备及其应用

将苛性白云石与菱苦土按适当比例混合后可构成复合型镁质胶凝材料,其24 h标准稠度净浆的抗折强度可达到9.3 MPa,3 d的净浆抗压强度可达到74.8 MPa,用复合型镁质胶凝材料制备的镁质混凝土（ρ=1 000～1 300 kg/m^3）的抗压强度可达到23.25～25.11 MPa,已达到和超过有关标准的要求,可用以生产屋面波纹瓦、房屋内部隔墙型材;另外,在一定程度上增加复合型镁质胶凝材料的细度,能够增加复合型镁质水泥的强度;复合型镁质胶凝材料的凝结时间和安定性均合格。