纤维水泥土力学性能与耐久性能现状与展望

水泥土是由水泥、土和其他掺合料经过适当的比例混合而形成的材料,广泛应用于地基处理、边坡工程等领域。纤维作为水泥土的掺合料,具有重量轻、成本低、抗裂性能好的优点。水泥土中常用的纤维类型有玄武岩纤维,玻璃纤维,聚丙烯纤维。文中综述了纤维水泥土的无侧限抗压强度、劈裂抗拉强度等力学性能和抗硫酸盐侵蚀、抗冻性和渗透性等耐久性能,分析了目前水泥土研究的不足之处,对纤维水泥土在未来应用和发展进行了展望。     

棉花秸秆纤维水泥土抗折强度试验研究

为了改善水泥土自身抗折强度低的缺点,可在水泥土中加入棉花秸秆纤维。文章对其进行抗折强度试验研究,通过正交试验,对试验结果进行极差和方差分析,得出3个影响因素(水泥掺量、棉花秸秆纤维掺量和纤维长度)下纤维水泥土抗折强度的最佳配合比以及影响因素的主次顺序。     

纤维水泥土力学性能试验研究

针对水泥土抗压强度高、抗拉强度低的特点，尝试了在水泥土中加入纤维，进行纤维水泥土的性能试验研究。研究了纤维掺量、纤维长度、水泥土的水灰比等对纤维水泥土的抗折强度，抗压强度，抗拉强度和弹性模量的影响。     

聚丙烯纤维和水泥加固软土的强度特性

在软土中加入水泥能有效提高软土的工程力学性能,是一种常见的软基处理方法。但在一些特定条件下,水泥加固软土的强度存在偏低的现象,无法满足工程要求。提出将聚丙烯纤维的物理加筋作用同水泥的化学加固作用相结合,通过开展室内试验,在水泥土中加入适量的聚丙烯纤维,分别研究软土初始含水量(35%～70%)、纤维掺量(0～0.3%)和长度(6～19mm)对纤维加筋水泥土强度的影响,并对影响机理进行探讨。试验结果表明:当水泥掺量为15%时,水泥土的强度受初始含水量的影响非常明显,最优含水量为55%;纤维的加入能有效提高水泥土的强度,强度值随纤维掺量的增加而增加;当纤维长度为12mm时,其加筋效果得到最大发挥;纤维的加入降低了水泥土的脆性,提高了水泥土的断裂破坏韧性,对提高工程的安全性和稳定性有一定意义。     

玻璃纤维增强水泥土的试验研究

针对水泥土受力性能较弱的问题，采用在水泥土中掺加玻璃纤维的方法，以改善水泥土的受力性能。试验结果表明：通过掺加玻璃纤维增强材料，可以获得强度和韧性更高的纤维水泥土，并且其抗拉和抗压强度随玻璃纤维掺量以及龄期的增加而提高。探讨了玻璃纤维的耐碱性问题及影响玻璃纤维水泥土强度的一些因素。     

冻融循环条件下棉花秸秆纤维水泥土抗压强度劣化研究

农作物秸秆纤维作为优良的加筋材料,具有生态环保,价格低廉等优势,在岩土工程中已有一定的应用。研究了冻融循环条件下棉花秸秆纤维水泥土的抗压强度劣化性能,并对机理进行分析。结果表明,养护7 d棉花秸秆纤维水泥土经过15次冻融循环,抗压强度降低了50.03%;养护28 d进行20次冻融循环,抗压强度降低了48.82%;棉花秸秆纤维水泥土强碱环境是造成秸秆纤维降解的原因之一;棉花秸秆纤维降解,导致纤维表面和水泥晶体作用力不断衰减,与土体内部水泥晶体的连接也随之衰减,从而锚固作用下降,造成纤维水泥土强度劣化。     

水泥加固软土的强度特征及微观结构分析

利用化学分析、电镜扫描分析和无侧限抗压强度等实验,研究了天然软土、室内的水泥土样品宏观及微观特征,得出结论:由于水泥的掺入,使土体易于压实,孔隙体积减小,且能生长出纤维状矿物,使密实度提高,从而提高土的强度.并且从微观分析研究了水泥土加固软土的作用机理,从微观角度解释了水泥土宏观强度特征及微观结构变化之间的关系.     

固化剂在水泥灰土稳定砂基层中的应用

为了减小水泥灰土稳定砂基层材料收缩变形量,增强其抗裂能力,对水泥灰土稳定砂材料的配比进行了研究,掺加了适量固化剂.通过对比研究掺加固化剂水泥土稳定砂和普通水泥灰土稳定砂各龄期的无侧限抗压强度、劈裂强度、抗压回弹模量和干缩系数等路用性能指标,认为固化剂能够显著改善水泥灰土稳定砂材料的路用性能.最后,通过电镜扫描和能谱分析方法,对其微观结构和粘结方式进行研究,进一步验证了掺加固化剂的水泥土稳定砂基层路用性能的优越性.     

纤维增强复合材料性能表征方法研究进展

综述了几种探究纤维增强复合材料各层面性能的表征方法,包括最具代表性的宏观及微观界面力学测试法、热分析法、显微镜法等,其中宏观力学测试法用于测试材料的基本属性,最为普遍也较为成熟;微观界面力学测试法用于测试材料中基体与纤维之间的黏结强度;热分析法用于研究复合材料基体的热物理和动力学特性;显微镜法则是运用高科技手段测试材料内部元素组成、结构及形态变化情况。最后对纤维增强复合材料性能表征方法的未来发展进行了简要展望。结果表明:显微镜法是成像最直观、测试速度最快的方法,近年来得到了飞速发展;除此之外,还有其他方法可从各角度对复合材料的性能进行研究。     

复掺非等长玄武岩纤维的水泥土抗拉特性分析

为研究非等长玄武岩纤维复掺对水泥土抗拉强度的影响规律,选取长度为6,9,12 mm的玄武岩纤维混合复掺,开展不同长度玄武岩纤维复掺的水泥土拉伸试验和电镜扫描测试,分析纤维复掺对水泥土抗拉峰值强度、残余强度及韧性的影响规律及其微观作用机制。结果表明:玄武岩纤维复掺水泥土的应力-应变曲线均可划分为弹性变形阶段、损伤破坏阶段、残余强度阶段和最终破坏阶段4个阶段,纤维减缓了试件在损伤破坏阶段的应力损失速度; 复掺不同长度的纤维可有效提高纤维水泥土的抗拉峰值强度、残余强度和韧性; 纤维长度9 mm+12 mm按3:1混合复掺的抗拉强度、残余强度最优; 纤维在水泥土中相互搭接交错形成空间网状结构,纤维与水泥土间的锚固是其提升水泥土抗拉强度的主要机理; 纤维短时易被拔出,纤维过长会出现集束现象,影响纤维对水泥土抗拉强度的增强效果。     

FRP材料性能及其改善措施研究

对FRP材料性能进行了分析,指出了FRP材料的优点以及材料本身存在的缺点,并总结了材料性能改善措施,通过与普通钢材结合、纤维混杂等方法的实施,达到了改善其性能的目的。     

基于精细化数值模拟的EPS轻质土宏细观变形机理研究

EPS轻质土是双固相组分（水泥土与EPS颗粒）、具有特殊细观结构的混合土。当前对其宏观力学特性研究较多，而对细观力学响应规律研究甚少。为此，分别在Mohr-Coulomb模型和Drucker-Prager模型框架内，基于水泥土和EPS材料试验结果规律总结，发展了二者的简单实用本构模型；基于水泥土和EPS材料界面剪切试验，总结了界面剪切硬化/软化规律；对EPS轻质土三轴剪切试验进行精细化数值模拟，再现了EPS轻质土宏观应力-应变响应规律和试样变形模式。基于精细化模拟分析发现，EPS轻质土的整体剪切、局部鼓胀、整体均匀3种宏观变形模式是细观力学响应的结果，EPS颗粒与水泥土两种材料力学特性的差异引起试样内部应力、应变的非均匀分布，EPS颗粒的非均匀排列强化应力、应变非均匀分布程度，两种因素共同决定试样宏观变形的非均匀性。     

绿色环保纤维改善混凝土性能的研究进展

文章对绿色环保纤维混凝土的力学性能和导热系数进行了研究。列举了普通的纤维纺织材料:钢纤维、碳纤维、玻璃纤维、聚丙烯纤维、涤纶纤维等,分析了材料特点和制成纤维混凝土的优点和缺点。介绍绿色环保纤维混凝土的研究进展,对其性能进行分析,指出其存在的不足。展望未来,推广应用绿色环保纤维混凝土,能达到节约资源、绿色环保目的。     

冻融循环作用下玄武岩纤维水泥土力学性质研究

冻融循环作用是影响纤维水泥土微观结构和强度的主要因素。通过一系列无侧限抗压强度试验和冻融循环试验,研究养护时间、纤维长度及冻融循环次数对玄武岩纤维水泥土无侧限抗压强度的影响。研究结果表明:纤维水泥土的强度随着龄期的增加而增大;加入纤维的水泥土强度有所增加;随着冻融循环次数的增加,水泥土表面开始产生裂纹,没有添加纤维的水泥土在经过3次冻融循环后表面出现裂纹,经过6次冻融循环后,裂纹贯通并碎裂,而添加纤维的水泥土在经过6次冻融循环后,表面才出现裂纹。随着冻融循环次数的增加,纤维水泥土的强度有所下降,没有添加纤维的水泥土强度下降最快,与冻融循环次数呈线性关系降低。随着冻融循环次数的增加,纤维长度对水泥土无侧限抗压强度的影响越来越小。纤维的加入可以有效地提高水泥土的强度,随着冻融循环次数的增加,纤维水泥土的强度会降低,冻融循环作用对水泥土的强度有很重要的影响。纤维的加入可以有效地降低强度损失率,较好地提高水泥土的抗冻性。     

海水环境下镍铁渣粉水泥土的抗渗性能

为研究镍铁渣粉对水泥土渗透性能的影响,采用加压型渗透装置对镍铁渣粉水泥土在清水环境和海水环境下进行渗透试验,并用压汞试验和扫描电镜-能谱分析试验对镍铁渣粉水泥土进行微观分析.结果表明：清水环境和海水环境下镍铁渣粉的掺入均能提升水泥土的抗渗性能,而海水环境下尤为明显;镍铁渣粉掺量超过20%后,镍铁渣粉掺量增加对水泥土抗渗性能的影响逐渐变小;镍铁渣粉能发挥微集料效应和活性效应,减小水泥土的最可几孔径和总孔隙率,增强其抗海水侵蚀性能;镍铁渣粉能使水泥土的微细观结构更加致密,同时能促进水泥土生成具有低钙硅比的水化产物,增强其抗渗性能.     

混杂纤维混凝土路用性能研究进展

为了更好地发挥纤维混凝土的路用性能,阐述了混杂纤维混凝土的研究现状,就其力学性能、抗裂性、抗冻性及耐疲劳性等路用性能的研究成果进行了系统梳理,分析混杂纤维在不同阶段、不同层次对混凝土结构的作用机理,并拟将宏观纤维与微观纤维混杂到高性能及超高性能混凝土材料中,进一步拓展混杂纤维混凝土的研究方向。综述结果表明,混杂纤维混凝土对其路用性能的改善效果显著,基于公路质量安全对社会效益及经济效益影响的重要性,混杂纤维混凝土具有良好的发展前景。     

纤维对混凝土抗冻耐久性的影响研究综述

纤维混凝土近年来在工程中大量应用,其抗冻性能受到学者们的广泛关注。对混凝土冻融破坏机理中的经典理论进行综述,并全面总结了纤维改善混凝土抗冻性能的机理,分析了冻融环境中,单一因素条件下单掺钢纤维和单掺聚丙烯纤维及混杂纤维(钢纤维+聚丙烯纤维)对混凝土宏观抗冻性能以及微观结构的影响,并对双重因素(冻融与盐溶液、冻融与荷载)耦合作用下纤维对混凝土抗冻性能的影响进行了归纳与探讨,在此基础上提出了纤维混凝土中有待解决的问题。     

聚丙烯纤维与水泥固化广州南沙软土的试验研究

为了改善水泥固化软土存在的不足,采用聚丙烯纤维-水泥对广州南沙软土进行固化,分析探讨了纤维水泥固化土的受压破坏方式以及纤维掺量、纤维长度、水泥掺量、龄期对纤维水泥固化土无侧限抗压强度的影响。试验结果表明:在水泥土中掺入纤维能在一定程度上提高其无侧限抗压强度,且在一定范围内,无侧限抗压强度随纤维掺量和纤维长度的增加而增大;纤维水泥土中水泥的最优掺量为12%;纤维水泥土的无侧限抗压强度随着龄期的增长而增大,并且早期强度增长较快,后期增长较慢并趋于稳定;纤维能增加水泥土的抗拉强度,减少水泥土试样破坏时的裂缝宽度和数量,改善它们的脆性破坏形式。     

冻融循环对水泥土力学性质影响的研究

模拟了具有一定水泥掺量的水泥土的室内冻融循环试验 ,对不同土质、不同水泥掺量、不同养护龄期的水泥土试件在不同冻融循环次数下进行了无侧限抗压强度试验。结果表明 ,冻融循环对水泥土力学性能的劣化是非常明显的 ,且影响因素繁多 ;水泥土的抗冻性存在一个最优水泥掺量 ,建议应用于低温环境中的水泥土材料 ,应对其抗冻性进行评价 ,从而保证水泥土材料的耐久性     

聚丙烯纤维掺量对水泥土强度特性的影响研究

水泥固化土中掺入聚丙烯纤维,可以对土体强度进行一定的改良。本文以聚丙烯纤维掺量为研究变量,掺入0%、0.1%、0.2%、0.4%的9mm长纤维和15%水泥,制备纤维水泥土,通过无侧限抗压强度试验和常规三轴试验,分析了聚丙烯纤维掺量对水泥土强度特性的影响。试验结果表明:纤维水泥土的无侧限抗压强度随纤维含量的增加而增强,纤维含量对纤维水泥土无侧限抗压强度的提高效果很明显。28d龄期掺入0.4%纤维的水泥土,其无侧限抗压强度是不掺纤维水泥土的1.60倍。纤维的掺入能提高水泥土的峰值应力和增大破坏应变,并且随纤维含量的增加,水泥土的粘聚力逐渐增大,而其内摩擦角却变化不大。纤维水泥土在受压过程中,纤维的掺入能够为土体提供一定的拉应力,从而能在一定程度上阻止试样裂缝的开展。