聚乙烯醇纤维和碳纳米管改性对混凝土力学性能的影响

为研究聚乙烯醇（PVA）纤维和碳纳米管（CNTs）对混凝土力学性能的影响，制备了不同PVA纤维和CNTs掺量的混凝土试件来进行抗压、劈裂抗拉以及抗折试验，并通过数字图像相关（DIC）技术对试件在抗折试验下的裂缝扩展进行了全过程监测.结果表明：当PVA纤维体积分数和CNTs质量分数均为0.15%时，混凝土试件的力学性能最优；DIC应变云图直观展示了混凝土试件在抗折试验过程中的裂缝扩展，可以对裂缝的位置以及发育方向进行准确地判别；PVA纤维和CNTs通过桥接作用延缓了水泥基体中微裂缝的发展，改善了混凝土的微观结构，表现出正混杂效应.     

大掺量磨细矿渣高性能混凝土抗裂性能的改善

对复掺4.0%（质量分数）矿渣活化剂与0.9 kg/m^3聚丙烯纤维的大掺量磨细矿渣高性能混凝土的力学和抗裂性能进行了试验研究.结果表明,矿渣活化剂与聚丙烯纤维的复掺,显著改善了大掺量磨细矿渣高性能混凝土的体积稳定性,混凝土的抗裂系数提高了80%以上,混凝土表面无裂缝产生.     

冲击荷载下玄武岩纤维混凝土动态力学特性试验研究

采用φ50 mm的分离式霍普金森压杆装置（SHPB）分别对不同纤维体积掺量（0、0.1%、02%、0.3%）的玄武岩纤维混凝土在50～200 s-1应变率范围下进行了动态力学性能试验，得到了不同纤维体积掺量和不同应变率下的动态应力-应变曲线。试验结果表明，玄武岩纤维混凝土材料对应变率较为敏感，其峰值应力、DIF、峰值应变、冲击韧度都随应变率的增加呈增长趋势，但玄武岩纤维混凝土的力学性质受纤维体积掺量的影响较为复杂。试验证明玄武岩纤维的加入可进一步提高混凝土的抗压强度，同时在中高应变率下纤维的加入进一步提高了混凝土的韧性，通过对静、动态力学各性能进行，分析认为0.1%的玄武岩纤维体积掺量对各力学的提升性能最优。     

粉煤灰对聚乙烯醇纤维水泥基材料弯曲性能与微观结构影响

采用3点弯曲试验,结合宏观裂缝形态与PVA纤维桥接状态,研究了不同粉煤灰掺量下聚乙烯醇纤维水泥基材料(PVA-ECC)的弯曲性能;通过分析试件断裂面处纤维表面、纤维嵌入端和纤维拉断或拔出端的扫描电镜形貌,研究了不同粉煤灰掺量下PVA纤维-基体界面微观结构特征。结果表明:不同粉煤灰掺量下PVA纤维对水泥基材料的增强增韧效果不同,高掺量下增强增韧的效果显著;随粉煤灰掺量增加,基体结构特征更均匀,裂缝处PVA纤维的桥接应力和纤维-基体界面黏结力降低,桥接裂缝的PVA纤维状态由少量纤维短距离滑动拔出转变为大量纤维长距离滑动拔出,纤维桥接裂缝的效率提高,增强增韧的作用增加。     

粘结剂和纤维对EPS保温砂浆性能的影响

采用高分子粘结剂对聚苯乙烯泡沫（EPS）颗粒进行表面改性，分析粘结剂品种和掺量对EPS保温砂浆施工和易性和力学性能的影响，对其影响机理进行了阐述，并介绍纤维品种和掺量对EPS保温砂浆抗裂性的影响。     

混杂纤维RAC框架节点的有限元分析

利用再生钢纤维与聚丙烯纤维（TANK纤维）对再生骨料混凝土（RAC）进行了性能增强,并进行了相应的基本材性试验,利用所得数据确定了混杂纤维掺量（质量分数）0%,0.3%,0.5%,1.0%下的纤维再生混凝土本构方程;利用有限元软件ABAQUS对不同混杂纤维掺量RAC框架节点进行了拟静力非线性分析,得出相应的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线,并分析了其耗能性能和等效粘滞阻尼系数。结果表明:混杂纤维能够较为有效地改善RAC的基本力学性能,同时对于框架节点的抗震性能亦有较为明显的改善,并且随着混杂纤维掺量的增大,其抗震性能均有所提高。     

FRP纤维增强珊瑚混凝土基本性能研究

针对珊瑚混凝土强度低，脆性较大等缺陷，研究了不同掺量下的两种高强度FRP纤维增强材料（碳纤维CF、镀铜钢纤维CPSF）对珊瑚混凝土基本力学性能的影响，并对破坏形态进行分析。结果表明，CF和CPSF的体积掺量为0.5%、1%、1.5%时，珊瑚混凝土的性能均有一定提升；相比CF,CPSF对珊瑚混凝土的提升效果更为明显，最佳掺量为1.5%；过量的CF掺入会导致轴心抗压强度降低，但是CF对抑制裂缝的开展效果显著。     

聚丙烯纤维和膨胀剂对水泥砂浆塑性收缩开裂性能的影响

研究了聚丙烯纤维掺量、纤维长度及膨胀剂等对水泥砂浆塑性收缩开裂性能的影响。结果表明：纤维掺量增大，水泥砂浆抗塑性开裂能力增大：纤维长度越长，水泥砂浆抗塑性开裂能力越大；膨胀剂在低纤维掺量（0．05％）时，其控制砂浆塑性裂缝的效果较高纤维掺量（0．15％）好；聚丙烯纤维和膨胀剂在合适的条件下，其叠加效果更好。     

钢筋无机聚合物混凝土梁裂缝分形特征试验研究

在钢筋无机聚合物混凝土梁正截面抗弯试验过程中,取得各级荷载作用下梁侧面的裂缝图片;通过数字图像的盒计数法验证了钢筋无机聚合物混凝土梁侧表面裂缝的发展和分布具有分形特征,并确定了表征裂缝不规则发展的分形维数;证明了钢筋无机聚合物混凝土梁侧表面裂缝的盒维数与荷载、跨中挠度、混凝土应变、钢筋应变之间存在定量关系。试验结果表明:分形理论可以用来描述钢筋无机聚合物混凝土梁侧表面裂缝的发展过程,分形维数与梁的力学性能之间存在定量关系。     

复合盐侵蚀-干湿耦合作用下聚丙烯纤维混凝土抗盐蚀性能试验研究

将聚丙烯纤维（PP纤维）以不同体积掺量（0、0.1%、0.2%、0.3%）掺入混凝土中，以纤维掺量、复合盐溶液浓度、干湿循环次数为变量，开展PP纤维混凝土试件在不同浓度复合盐溶液（Mg SO4+Na Cl）浸泡与烘干耦合作用下的宏-微观腐蚀劣化试验，探究PP纤维混凝土在新疆南疆盐渍土环境下的抗腐蚀性能变化规律。结果表明：（1）PP纤维在混凝土内部的“桥接”作用延缓了试件表面砂浆层的剥蚀速率，抑制了试件表层及内部微裂缝的产生与扩展，减少了有害孔隙的生成数量。（2）PP纤维的掺入提高了混凝土抵抗复合盐侵蚀的能力，随着复合盐溶液浓度的增大，纤维掺量为0.2%试件的相对动弹性模量波动幅度和质量损失率均比其他掺量试件的小，其宏观耐久性能表现最好。（3）复合盐溶液侵蚀下，PP纤维混凝土发生物理结晶腐蚀和化学腐蚀破坏，膨胀性腐蚀产物主要是钙矾石（AFt）和石膏，合理掺量的PP纤维减小了腐蚀产物的生成空间，减轻了混凝土的腐蚀劣化程度，这与试件宏观耐久性能评价指标的变化规律一致。研究成果可为PP纤维混凝土在南疆盐渍土地区实际工程中的应用提供参考依据。     

高性能纤维混凝土的抗剪性能研究

研究了纤维率对砂浆渗浇纤维混凝土SIFCON抗剪性能的影响规律 ,结果表明 :随着纤维率的提高 ,SIFCON的抗剪性能在不断提高 ,当纤维率为 1 2 %时 ,最大抗剪强度可达 49 5MPa。     

纤维过滤介质孔隙率及其分形维数

为寻求纤维过滤介质孔隙率准确的测量方法及其内部结构的特性,采用计算机VB语言构建了三维纤维过滤材料模型,对其进行了内部结构孔隙率、表面光学视图孔隙率计算及分析,得出二维滤材孔隙率与三维滤材孔隙率存在的关系,提出一种简便的测试纤维过滤材料孔隙率应用于实际的方法,并且与真实纤维过滤材料孔隙率和电镜扫描下的纤维过滤材料孔隙率进行比对,利用分形数学理论求解出纤维模型二维切面条件下的分型维数,并得出切面平均孔隙率与切面分形维数的数学关联式。研究结果表明:电镜扫描孔隙率较三维真实孔隙率偏小,平均误差约为7%,过滤材料内部结构2/9和7/9处的切面的孔隙率与其三维孔隙率相同;纤维过滤介质具有统计分形特性,随孔隙率增加其分形维数减少,孔隙率减少其分形维数增加,得出的分形维数与孔隙率关联表达式与经典文献形式吻合。     

Predicting the strength properties of slurry infiltrated fibrous concrete using artificial neural network

This paper is aimed at adapting Artificial Neural Networks (ANN) to predict the strength properties of SIFCON containing different minerals admixture. The investigations were done on 84 SIFCON mixes, and specimens were cast and tested after 28 days curing. The obtained experimental data are trained using ANN which consists of 4 input parameters like Percentage of fiber (PF), Aspect Ratio (AR), Type of admixture (TA) and Percentage of admixture (PA). The corresponding output parameters are compressive strength, tensile strength and flexural strength. The predicted values obtained using ANN show a good correlation between the experimental data. The performance of the 4-14-3 architecture was better than other architectures. It is concluded that ANN is a highly powerful tool suitable for assessing the strength characteristics of SIFCON.     

分形理论在沥青混凝土疲劳开裂过程中的应用

通过对沥青混凝土试件进行疲劳加载,用盒维数方法计算加载过程中裂缝的分形维数,利用分形理论对沥青混凝土疲劳开裂过程进行了探讨和分析。结果表明,沥青混凝土疲劳开裂过程具有很好的分形特征。     

花岗岩板渐进破坏过程的微观研究

研究了花岗岩板在单轴压缩应力状态下的微观破坏过程。试验主要采用了液压加载台、光学显微镜、同步录象系统以及二次复型技术等。研究发现，花岗岩原开裂是局部发生的，并首先开始于石英颗粒的边界，而这些边界多数位于近轴向。轴向裂纹的发生和发展最终导致样品的劈裂破坏。不同的矿物颗粒表现各自特有的、与其微观结构密切相关的破坏行为。石英在花岗岩的破坏过程中起着极其重要的作用。表面裂纹的分形维数随破坏的发展而持续增加直到样品突然失稳。     

黏性土在不同温度下干缩裂缝的发展规律及形态学定量分析

通过试验,研究了黏性土干缩裂缝的发生和发展与温度之间的关系,运用计算机图像处理和编程技术,对不同温度下形成的黏性土干缩裂缝的表面结构特征进行了描述和定量分析。结果表明:土样裂缝的发生和发展过程基本上分三个阶段,在裂缝出现时,土样失水率有上升趋势;温度对黏性土表面裂缝节点个数、裂缝长度、裂缝条数、块区个数、块区的最可几面积、裂缝率和裂隙网络的分维数等参数有重要影响;块区面积分布函数的峰值随温度的升高而减小。     

混凝土表面粗糙度评价指标的相关性研究

新旧混凝土界面粗糙度对连接部位的力学性能和耐久性能影响显著。为研究混凝土表面粗糙度评价指标的相关性,对粗骨料公称粒径为5~16mm连续级配,边长为100mm的混凝土立方体试块表面进行5种不同程度的凿毛处理,采用徕卡P30三维激光扫描仪获取凹凸表面的三维坐标并建立数字模型,提取其分形维数,同时利用灌砂法获取灌砂深度指标。通过数学回归分析,建立了混凝土凿毛表面粗糙度的凿毛深度、灌砂深度和曲面分形维数等3个指标之间的拟合式。结果表明：凿毛深度与灌砂深度相关关系接近二次多项式函数;曲面分形维数同凿毛深度以及曲面分形维数同灌砂深度的相关关系均接近三次多项式函数;最佳凿毛深度宜控制在曲面分形维数的第一个峰值点附近。     

混凝土材料断裂表面的多重分形特征研究

采用投影覆盖法结合激光三角测试技术，直接测定了混凝土断裂表面分维值。根据多重分形理论，分析了断裂表面的多重分形性质与材料组成的关系，同时给出了混凝土断裂表面多重分形的特点。结果表明，不同材料组成的混凝土断面分形谱形态基本,相同它们的分维值域随水胶比，集料粒径和集料品种的变化而变化。     

注浆钢纤维混凝土水箅的研制

注浆钢纤维混凝土(SIFOCN)是采用注浆工艺生产的一种高钢纤维含量的混凝土,该材料与普通混凝土相比,具有较高的抗弯强度和耐久性能.试验证明:采用该材料生产的排水井箅,能很好地满足不同强度等级标准的要求,使用效果良好.     

基于材料科学观点的砂浆塑性开裂本构方程研究

建立水泥砂浆分层度和约束度测试方法,并据此研究了水泥砂浆初始结构和约束条件对其塑性收缩开裂的作用;进而建立了基于材料组成参数(水灰比、灰砂比、纤维掺量、纤维长度)、环境参数(水分蒸发速率)、初始结构参数(分层度)、约束状况参数(约束度)的水泥砂浆塑性收缩开裂七元本构方程.结果表明:该多元本构方程能较好地预测水泥砂浆的开裂趋势,首次实现了水泥基材料中组成、结构与性能间的数学关联.