尾矿砂水泥基复合材料的耐久性试验研究

超高韧性水泥基复合材料具有拉伸应变硬化特性,并伴随多条细密裂缝特征,具有良好的裂缝控制功效,作为一种新型建筑材料,在冻融循环条件和抗渗条件下的性能是否发生显著改变是我们关心的一个问题。本试验研究利用铁尾矿砂研制PVA水泥基复合材料,探讨PVA水泥基复合材料的抵抗冻融能力和抗渗能力及不同尾矿砂替代率对水泥基复合材料抗冻和抗渗的影响。结果表明：①经过250次冻融循环,尾矿水泥基复合材料的质量损失和弹性损失不超过5.1%,具备良好的抗冻融性能,能够完全满足寒冷地区工程的需要;②材料的抗渗系数随尾矿砂替代率的增加而增加;③尾矿砂替代率等于50%时为抗冻抗渗性能最佳的合理砂率。     

动力荷载对PVA尾矿砂水泥基复合材料冲击的影响

试验研究尾矿砂不同替代率,PVA纤维不同体积掺量,板不同厚度对尾矿砂水泥基复合材料在动力荷载作用下的影响。通过对试验现象、材料冲击能、延性指标和冲击疲劳强度的分析,试验结果表明：①PVA尾矿砂水泥基复合材料在动力荷载下损伤小、整体性强和能量耗散力强;②2％体积掺量的PVA纤维增加材料的韧性效果好;③PVA尾矿砂水泥基复合材料的尺寸效应显著,本次试验研究30mm板延性好;④PVA尾矿砂水泥基复合材料承受动力荷载时各项性能指标随着尾矿砂含量的增加而降低,因为工程应用建议采用尾矿砂替代率为50%。     

PVA纤维增强水泥基复合材料收缩开裂性能研究

为研究PVA纤维对水泥基复合材料收缩开裂性能的影响,通过圆环收缩试验对纤维含量分别为0%,0.75%,1.5%的SHCC砂浆粉和纤维含量为0.9%的PVA增强混凝土进行了试验。试验结果表明,PVA的掺入明显改善了砂浆抗干燥收缩的能力,SHCC呈现出多裂缝开裂,且最大裂缝宽度都控制在0.1mm以内。从收缩应变和最大裂缝宽度来看,PVA增强混凝土明显优于一般混凝土。     

不同PVA纤维增强水泥基复合材料性能试验研究

对比研究了日本PVA纤维（J-PVA纤维）和国产PVA纤维（C-PVA、S-PVA纤维）对工程水泥基复合材料（ECC）性能影响的差异。结果表明：在纤维体积掺量为2.0%的条件下,掺J-PVA纤维的ECC能够完全实现多点开裂,应变硬化特征显著,28 d极限拉应变在3.7%以上;掺C-PVA纤维ECC的28 d极限拉应变在2.1%以上,增韧效果良好,且具有明显的价格优势,在实际工程应用中具有较强的竞争力;S-PVA纤维对ECC性能的改善效果不如J-PVA纤维和C-PVA纤维,工程应用中应注意优选甄别。     

聚乙烯醇纤维增强尾矿砂水泥基复合材料的剪切和弯曲韧性

通过对聚乙烯醇纤维(PVA)增强水泥基复合材料试件进行双面剪切试验和四点弯曲试验,运用韧性比和韧性指数双特征指标来评价剪切韧性和弯曲韧性,同时观察不同纤维掺量和不同水胶比对剪切韧性和弯曲韧性的影响。试验结果表明:与未掺入纤维的试件相比,PVA增强尾矿砂水泥基复合材料试件的延性和吸收能量的能力有明显提高,掺有纤维的试件其剪切韧性和弯曲韧性较好,试件的韧化程度效果显著,韧性质量大幅增加。试验中水胶比由0.25到0.3再到0.35时,韧性比和韧性指数也相应增加,当水胶比为0.35时,韧性比和韧性指数有较明显提高。     

钢筋约束PVA纤维水泥基复合材料抗压试验研究

研究了钢筋约束聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(Polyvinyl alcohol fiber reinforced cementitious composites,简称PVA-FRCCs)的单轴受压力学性能。通过抗压试验获得棱柱体试件的应力-应变全曲线,计算获得峰值应力、峰值应变、弹性模量等参数,并系统地分析了纤维体积掺量、掺合料(粉煤灰和硅灰)对上述参数的影响。此外,通过对试验数据和已存模型的比较,获得了一个能够描述其应力-应变全曲线的非线性本构模型。     

国产PVA纤维增强水泥基复合材料力学性能研究

工程用水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composites,简称ECC)的高延性、高韧性和独特的多缝开裂特性,满足可持续发展社会对基础设施建设高安全性和高耐久性的要求。目前配置ECC的聚乙烯醇纤维(Polyvinyl Alcohol,简称PVA)主要由日本可乐丽公司生产,成本较高,使ECC在实际工程中的大规模应用变得十分困难。为此,研究国产PVA-ECC的可行性及制备方法十分必要。首先基于微观力学模型,对采用国产PVA纤维配制ECC的可行性进行了探讨,并通过参数分析,确定了国产PVA-ECC配合比的优化方向。对设计的11组不同配合比的ECC试件进行单轴压缩试验和四点弯试验,研究水泥/粉煤灰比、水胶比、PVA纤维体积掺量对ECC抗拉强度、弯曲韧性和抗压强度的影响,据此提出了国产PVA-ECC的较优配合比。国产PVA-ECC的研发,降低ECC的成本,使得ECC大量应用于工程实践成为可能。     

钢渣粉对PVA纤维水泥基复合材料力学性能与韧性的影响

利用钢渣粉等质量替代20％、40％、60％、80％的水泥制备了PVA纤维水泥基复合材料胶砂试件,并进行了抗折、抗压试验和薄板四点弯曲试验,分析了钢渣粉对PVA纤维水泥基复合材料力学性能和韧性的影响.结果表明:随着钢渣粉掺量的增加,试件的抗折、抗压强度均呈下降趋势,且抗压强度损失较抗折强度快;当钢渣粉掺量为20％时,试件...     

高温后PVA纤维增强水泥基复合材料力学性能试验研究

对经过100℃、200℃、400℃、600℃高温处理后的聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)进行了单轴压缩试验、单轴拉伸试验、剪切试验和四点弯曲试验,对不同温度下的试验结果进行了对比分析,拟合了高温后PVA-ECC各项性能的退化曲线,并通过扫描电镜观察了微观结构.结果表明:PVA-ECC在常温下能够表现出良...     

PVA纤维增强水泥基复合材料力学性能研究

以水胶比、PVA纤维体积掺量、纳米Si O2掺量和减水剂掺量为因素及其合适的水平,通过正交试验设计水泥基复合材料配合比并进行力学性能测试分析。结果表明：影响水泥基复合材料28d抗折强度的主次因素为PVA纤维体积掺量>水胶比>纳米Si O2掺量>减水剂掺量;影响水泥基复合材料28d抗压强度的主次因素为水胶比>纳米Si O2掺量>PVA纤维体积掺量>减水剂掺量。     

优化设计水泥基复合材料应变硬化性能研究

对比研究了不同试验方法和纤维掺量下优化设计水泥基复合材料(ECC)的应变硬化性能。各种试验方法下ECC性能差别较大,楔形劈裂、单轴拉伸、三点弯曲、四点弯曲试验所得断裂能依次增大,说明裂缝开展区对ECC应变硬化性能具有很大影响。通过研究认为,四点弯曲试验是较为适合的试验方法。纤维掺量增加能提高ECC的断裂能,但掺量较高时易发生纤维结团现象,对其性能造成不利影响。     

基于正交试验的纤维增强水泥基复合材料研究

采用正交试验法研究了水胶比、矿粉掺量、纤维掺量和种类对不同配合比纤维增强水泥基复合材料抗折强度、抗压强度和稠度的影响.结果表明:当水胶比为0.25,矿粉掺量为胶凝材料的15％,PVA纤维体积分数为1.5％时,所制备的纤维增强水泥基复合材料的综合性能最优,28 d抗折强度为13.84 MPa,28 d抗压强度为100.1...     

PVA纤维增强纳米SiO2水泥基复合材料弯曲韧性研究

以初始弯曲韧度比Re,p、弯曲韧度比Re,k作为表征纳米水泥基复合材料弯曲韧性的评价指标,通过9组配合比共27个小梁试件的三分点加载弯曲试验,探究了PVA纤维掺量对普通水泥基复合材料和纳米SiO2水泥基复合材料弯曲韧性的影响.结果表明,随着PVA纤维掺量的增加,PVA纤维增强普通水泥基复合材料和纳米SiO2水泥基复合材...     

陶瓷—尼龙纤维水泥基复合材料力性能研究

研究了单一陶瓷纤维，单一尼龙纤维及陶瓷－尼在混杂纤维水泥基复合材料的力学性能，结果表明，单一陶瓷纤维在3％体积掺量时，28d抗压强度可提高44％左右，抗折强度可提高7％－8％，抗冲强度可提高约16％，0．05％体积掺量的尼龙纤维使砂浆干缩开裂减小30％－40％，0．5％－2％体积掺量的尼龙纤维使砂浆抗冲强度提高到2－3倍，陶纤和尼纤体积掺量分别为2％－3％和0．25％－1％的混杂纤维水泥基复合材料在拌和物流动性可取的情况下抗压，抗折，抗冲综合性能较好。     

应变硬化水泥基复合材料收缩性能的试验研究

湿度变化引起的收缩开裂在工程裂缝中占很大比重,而裂缝是混凝土结构性能退化和使用寿命缩短的主要原因之一。高模量聚乙烯醇(PVA)纤维的添加可以增强水泥基材料的韧性,使其呈现准应变硬化和多微缝开裂特性,从而显著改善结构的耐久性。自由收缩试验结果表明,应变硬化水泥基复合材料(SHCC)14d龄期能完成80%以上的总收缩,但纤维掺量对自由收缩的影响不显著。限制收缩试验表明,纤维掺量为1.5%的SHCC裂缝控制率可以达到90%以上,同时最大裂缝宽度控制在40μm左右,成为工程上认为的无害裂缝。因此,SHCC作为修复材料或新建结构的永久性模板,可带来巨大的经济效益和社会效益。圆环试验给出了基于耐久性能优化设计SHCC材料的一种实用方法。     

PVA纤维增强水泥基复合材料抗氯离子渗透性能

为了研究PVA纤维对水泥基复合材料抗氯离子渗透性能的影响,测定了不同掺量的PVA纤维增强水泥基复合材料的电通量。结果表明,PVA纤维增强水泥基复合材料具有明显优于普通水泥基复合材料的抗氯离子渗透性能。掺量0.5%～2.5%的PVA纤维使材料的电通量降低了15.6%～42.2%。根据试验数据,评价了不同纤维掺量的试件的氯离子渗透性,分析了PVA纤维掺量对水泥基复合材料电通量的影响规律,并基于灰色系统理论建立了电通量与PVA纤维掺量之间的函数关系模型。     

PVA纤维增强水泥基复合材料:性能与设计

PVA纤维成为制备高延性纤维增强水泥基复合材料的首选而被广泛应用.综述了PVA纤维以及PVA纤维增强水泥基复合材料的基本性能,指出PVA-ECC性能设计应借助微观力学模型,从纤维的几何特性、纤维基体界面特性以及基体自身特性三方面进行研究分析,在此基础上,提出需要进一步研究的问题.     

SMA/PVA混杂纤维增强水泥基复合材料拉伸性能

为研究形状记忆合金（SMA）/聚乙烯醇（PVA）混杂纤维增强水泥基复合材料（SMA/PVA-ECC）的拉伸性能,开展单轴拉伸试验,分析了SMA/PVA-ECC试件的破坏现象、应力-应变曲线及特征参数,比较了SMA纤维掺量及其直径对试件拉伸性能的影响.结果表明：SMA/PVA-ECC试件卸载后残余裂缝宽度显著减小;SMA纤维掺量及其直径对试件拉伸性能影响显著,当SMA纤维直径为0.2 mm、掺量为0.2%时,试件综合拉伸性能最好,其初裂强度、极限拉伸应力及应变较工程水泥基复合材料（ECC）试件分别提高56.4%、23.6%及13.4%.     

PVA纤维直径对水泥基复合材料抗拉性能的影响

研究了由2种性能相似、直径不同的聚乙烯醇(PVA)纤维增强的水泥基复合材料的单轴抗拉性能.试验结果表明:材料抗拉性能受纤维直径影响显著,在基材配比、纤维掺量均相同时,采用直径较大(d_f=39μm)PVA纤维的复合可获得应变硬化与多点开裂模式,其极限抗拉应变可达到2.6%;而采用直径较小(d_f=15μm)PVA纤维的复合材料却表现出明显的应变软化与单点开裂模式,其极限抗拉应变仅为0.1%左右;当采用细PVA纤维时,复合材料的抗拉强度有所提高;其主要原因是纤维的粗细影响了纤维的桥接应力.保证纤维从水泥石中拔出而非断裂是优化纤维桥接性能的基本条件.     

废玻璃粉对高延性水泥基复合材料性能的影响

采用粒径为75~300μm的废玻璃粉取代部分河砂制备了高延性水泥基复合材料(HDCC),研究了废玻璃粉取代率(10%、20%、30%)对HDCC抗压、抗拉和抗弯性能以及流动性的影响。结果表明:废玻璃粉的掺入提高了HDCC的流动度;HDCC的抗压强度随废玻璃粉取代率的增加而增大;当废玻璃粉取代率为10%时,HDCC的拉伸性能略有改善,取代率继续增大时,抗拉性能劣化;随废玻璃粉取代率的增加,HDCC的弯曲韧性降低,裂缝数量减少,裂缝宽度增大。此外,拉伸过程中废玻璃粉对PVA纤维有刮伤,削弱了PVA纤维的拉伸性能,导致HDCC的抗拉强度和抗弯强度降低。