压剪作用下PVA纤维再生混凝土力学性能试验研究

为了研究压剪作用下外掺聚乙烯醇(PVA)纤维对再生混凝土力学性能的影响,以再生粗骨料取代率、压应力比和PVA纤维体积掺量为变化参数,设计并制作144个立方体试件进行压剪试验。观察了试件的破坏形态,得到了荷载-位移曲线及垂直变形-剪切位移曲线,分析了不同变化参数对抗剪强度、峰值位移的影响规律。结果表明：0.1%体积掺量的PVA纤维对再生混凝土的抗剪强度提高了10%;随着压应力比的增大,试件的抗剪强度呈增大趋势,平均增大了2.03倍;与普通混凝土相比,再生混凝土试件的抗剪强度平均降低了13%;当再生粗骨料取代率为100%时,PVA纤维最佳掺量为0.1%;提出了纤维掺量为0.1%时压剪作用下PVA纤维再生混凝土抗剪强度计算公式。     

早强型水下不分散水泥基复合材料的性能优化设计

针对严酷服役环境条件中水下混凝土抗拉变形能力差、开裂引发的一系列病害，在水泥浆体中掺入抗分散剂UWB-Ⅲ、粉煤灰、减水剂、速凝剂、聚乙烯醇纤维、煤矸石等物质，研究各物质不同掺量对水泥基材料的抗分散性能、水陆强度、微观形貌的影响。结果表明，适量的UWB-Ⅲ可以显著改善浆体的抗分散性能，但过量使用UWB-Ⅲ会降低砂浆的流动性。当UWB-Ⅲ掺量为6.5%时，能够较好的兼顾抗分散性能和流动性。随着粉煤灰或煤矸石替代率的增加，材料抗压强度降低，悬浊物含量增大。随着减水剂、速凝剂、聚乙烯醇纤维等掺量的增加，材料抗压强度呈现先增大后减小的趋势。综合分析可知UWB-Ⅲ掺量6.5%,粉煤灰替代率20%,水胶比0.24,减水剂0.5%,速凝剂2%,纤维掺量2%,煤矸石替代率60%的水泥基复合材料具备早强、水下不分散等特点。研究可为水下混凝土开裂提供一种快速修补方法，也可对煤研石进行资源化利用。     

PVA及玄武岩纤维对水泥基复合材料力学性能的影响

在水泥基复合材料中掺入适量纤维可显著改善其物理力学性能,但有机-无机混杂纤维对水泥材料性能的影响目前研究不多。进行了单掺PVA纤维、单掺玄武岩纤维以及复掺两种纤维的水泥基复合材料力学性能实验。结果表明,单掺1.6%(体积分数)的短PVA纤维时,水泥基复合材料的抗折强度降低7%、抗压强度提升31%、折压比降低24%;单掺0.3%(体积分数)的短玄武岩纤维时,水泥基复合材料的抗折强度降低8%、抗压强度提升15.7%、折压比降低20%;掺0.3%(体积分数)短玄武岩纤维和0.5%(体积分数)短PVA纤维时,水泥基复合材料的抗折强度几乎无影响,抗压强度显著提升,折压比相对减少,其综合性能最优。     

纤维增强橡胶砂浆抗冲击性能研究

使用PVA纤维来增强橡胶砂浆的抗冲击性能,通过落锤试验研究PVA纤维体积掺量、纤维长度对橡胶砂浆冲击性能的影响规律,并通过抗压、抗折试验探究PVA纤维掺入后对橡胶砂浆的力学强度影响。试验结果表明,纤维的掺入对试件抗冲击韧性性能改善效果显著。橡胶等体积替代10%细集料时,9 mm PVA纤掺量为0.10%增强效果最佳,抗压强度、抗折强度出现峰值,冲击韧性提升明显。     

短切玄武岩纤维混凝土力学性能试验与分析

为了研究短切玄武岩纤维掺量变化对混凝土基本力学性能的影响,对6种不同体积掺量的短切玄武岩纤维混凝土(BFRC)分别进行立方体抗压、轴心抗压、劈裂抗拉、抗折试验;基于试验结果,通过BP(Back Propagation)神经网路强度预测模型的构建,对附加纤维掺量的混凝土进行强度训练及预测。试验实测数据表明:掺入短切玄武岩纤维对混凝土早期抗压强度的发展有着延缓作用;当纤维掺量为0.1%时,抗压强度达到峰值。随着纤维掺量的增加,劈拉强度增幅较大,抗折强度保持上升趋势。通过BP神经网络的训练及发展趋势预测,结果表明:当纤维体积掺量为0.1%时,抗压强度达到最大值;劈拉强度与抗折强度则随着纤维掺量的增加而持续增大。基于试验数据及预测结果,得出短切玄武岩纤维的最佳体积掺量。     

聚乙烯醇纤维对盐冻混凝土抗折强度的影响

通过聚乙烯醇纤维增强混凝土(PVA-FRC)试件和素混凝土试件28 d弯曲抗折试验和300次盐冻后弯曲抗折试验,考察盐冻对混凝土试件弯曲抗折强度的损伤和纤维对盐冻前后混凝土试件弯曲抗折强度的增强作用.设置了3种纤维体积掺量的PVA-FRC试件,并在纤维体积掺量为1.5％的基础上,分别以10％硅灰和20％粉煤灰替代等量水泥试图提高PVA-FRC试件盐冻前后抗折强度.结果表明,PVA-FRC试件盐冻前后抗折强度均大于素混凝土试件盐冻前后抗折强度,纤维体积掺量为1.5％的PVA-FRC试件盐冻前后增益比最大;PVA-FRC试件盐冻后抗折强度损伤量远小于素混凝土试件抗折强度损伤量,纤维体积掺量为1.5％的PVA-FRC试件损伤量最低;硅灰和粉煤灰的掺加没有提高PVA-FRC试件盐冻前后的抗折强度,也没能降低PVA-FRC试件盐冻后抗折强度损伤量.     

稻草纤维在轻骨料混凝土中的增韧性能及劈裂抗拉强度预测模型

混凝土强度等级越高,脆性越大,此类问题在轻骨料混凝土中更为突出。采用钢纤维、碳纤维、聚丙烯纤维等对其进行增韧,虽能取得一定效果,但对工程造价和环境的影响较显著。基于植物纤维具有来源广泛、环境友好等特点,以粉煤灰陶粒混凝土为例,探寻了稻草纤维掺量、形状、长度和粉煤灰掺量对其力学性能的影响;基于界面过渡区理论,从轻骨料混凝土拉压比、抗冲击强度角度分析了稻草纤维的增韧效果。结果表明:拉压比随纤维掺量的增加而增加,随纤维长度、粉煤灰掺量的增加而减小;纤维改性后拉压比虽出现了降低,但仍高于无纤维组;稻草纤维提高拉压比的效果与其他纤维相近,且改性后提高抗冲击强度效果显著。基于回归分析,提出了混凝土劈裂抗拉强度预测模型,验证结果表明:该模型预测值与文献试验值相对误差在7%以内;混凝土强度等级越高,预测结果越准确,该模型可用于纤维轻骨料混凝土、高性能混凝土劈裂抗拉强度的预测。     

纤维品种、长度及掺量对道面混凝土的性能影响研究

采用四种纤维品种、六个长度及五个掺量,试验研究了纤维品种、长度及掺量对道面混凝土强度的影响。结果表明：纤维能显著提高道面混凝土的抗折强度,但对抗压强度无显著影响,其中改性聚酯纤维混凝土抗折强度最高,抗折强度并不是简单地随纤维长度及掺量的增大而增加,而是存在一个最佳长度及掺量范围,其最佳长度为8mm～16mm,最佳体积掺量为0．10％～0．16％。建议机场高强道面采用体积掺量为0．10％～0．16％、长度为8mm～16mm的改性聚酯纤维混凝土铺筑。     

纤维增强活性粉末混凝土高温力学性能的实验研究

研究了钢纤维、聚丙烯纤维和PVA纤维的不同掺量以及纤维复掺在90℃、200℃和400℃高温养护时活性粉末混凝土的力学性能和微观结构.结果表明,200℃高温养护,单掺钢纤维时,RPC的抗折强度与90℃的相近,但抗压强度提高,迭210.2MPa;单掺聚丙烯纤雏时,由于其高温熔解,形成三维网络结构,与RPC融为一体,抗压强度显著提高,当掺量为1.5%(体积分数)时,强度达242.6MPa.纤维复掺时抗折强度与钢纤维相近,但抗压强度有所提高,200℃养护时达265 MPa.400℃养护时,随水胶比降低,强度进一步增大,当水胶比为0.12时,抗压强度达333.4MPa.     

高性能PVA纤维增强水泥基复合材料单轴受拉特性

高韧性PVA纤维增强水泥基复合材料具有很高的能量吸收能力,但强度通常较低,采用我国地方材料资源和工业废料,可制备出高强度同时极限变形量满足实际工程要求的高性能PVA纤维增强水泥基复合材料(HPFRCC),以应用于高层抗震建筑结构的关键部位。通过单轴受拉强度和变形特性试验,研究PVA纤维体积率、粉煤灰掺量、硅灰掺量、水胶比及砂胶比对HPFRCC抗拉性能的影响,研究结果表明:随着PVA纤维体积掺量的增加,HPFRCC的抗拉强度与极限拉应变增大;大掺量粉煤灰替代水泥及增大水胶比可降低HPFRCC的抗拉强度,但明显改善其受拉应变硬化特性;HPFRCC中掺入适量硅灰及细砂可提高其抗拉强度,但极限拉应变降低,尤其当砂胶比较大时,HPFRCC的受拉应变硬化现象不明显;基于细观力学模型,分析了各因素对HPFRCC拉伸应变硬化特性影响的原因,研究结果可为今后HPFRCC的实际工程应用提供基础依据。     

聚乙烯醇纤维对碱矿渣泡沫混凝土性能的影响

以水玻璃为激发剂,制备干密度为350kg/m~3的碱矿渣泡沫混凝土,为提高碱矿渣泡沫混凝土的韧性,降低干燥收缩,本工作研究了聚乙烯醇(PVA)纤维对碱矿渣泡沫混凝土干密度、强度、折压比、吸水率和干燥收缩性能的影响。结果表明:PVA纤维对碱矿渣泡沫混凝土干密度无明显影响;PVA纤维掺量为0.6~1.2kg/m~3时,碱矿渣泡沫混凝土的抗折强度和折压比明显增加,韧性得到明显改善;碱矿渣泡沫混凝土吸水率也低于未掺纤维的泡沫混凝土;PVA纤维掺量大于0.6kg/m~3时,碱矿渣泡沫混凝土的干燥收缩显著降低;综合碱矿渣泡沫混凝土性能及经济性等因素,碱矿渣泡沫混凝土中PVA纤维最优掺量为0.6kg/m~3。     

聚乙烯醇交联改性对天然纤维增强聚丙烯复合材料性能的影响

采用聚乙烯醇(PVA)交联对洋麻(KF)增强聚丙烯(PP)、棕榈(PF)增强聚丙烯(PP)复合材料进行改性,通过模压成型工艺制备KF/PP和PF/PP复合材料。研究不同交联方法对复合材料的结构和性能的影响,采用SEM、DMA等技术研究了改性对复合材料的界面结合及力学性能影响。结果表明:PVA协同偶联剂交联改性对天然纤维/PP复合材料的综合改性效果最好,当用5%PVA+3%偶联剂对KF/PP改性时,KF/PP复合材料的弯曲强度提升25.2%,弯曲模量提升35.49%,剪切强度提升28%,分别达到了50.90 MPa、5.76 GPa、5.4MPa。当用5%PVA+2%偶联剂对PF/PP改性时,PF/PP复合材料的弯曲强度提升31.46%,弯曲模量提升27.07%,剪切强度提升21.75%,分别达到44.33MPa、2.32GPa、5.18MPa。改性后KF/PP、PF/PP复合材料的含水率分别下降了46.89%、10.63%,吸水率分别下降了8.57%、6.12%。KF/PP改性后储能模量提高20.93%,PF/PP改性后Tg值由90.1℃上升到113.8℃。SEM表明:PVA协同偶联剂交联改性有效改善了纤维与PP间的粘结,纤维与PP间的界面结合得到改善。     

碳纳米管-碳纤维复合改性混凝土力学性能研究

碳纳米管-碳纤维复合增强体(CNTs-CF)是一种在碳纤维(CF)表面引入碳纳米管(CNTs)构筑而成的新型纤维材料。按照利用CNTs-CF作为跨尺度增强组分对混凝土进行改性的思路，制备出五种CNTs-CF体积掺量(0%、0.1%、0.2%、0.3%和0.4%)的碳纳米管-碳纤维复合改性混凝土(CCMC),测试了CCMC的抗压强度、抗折强度、折压比(抗折强度与抗压强度的比值)及破坏形态等性能指标，进而结合扫描电镜(SEM)图像，分析了CNTs-CF对混凝土基本力学性能的增效机理。结果表明：掺加适量的CNTs-CF有利于混凝土抗压强度和抗折强度的提升，并且CNTs-CF在混凝土基体中的体积掺量存在相对最佳值。与未配置CNTs-CF的普通混凝土相比，当CNTs-CF体积掺量为0.3%时，CCMC的抗压强度提高了8.79%,抗折强度提高了27.76%。在本试验的纤维掺量范围内，CCMC的折压比随CNTs-CF体积掺量的增加呈现出递增趋势，提高幅度为8.47%～19.16%。掺入CNTs-CF后，混凝土的脆性破坏特征有所减弱，在受荷失效时，其仍可保持较好的完整性，坏而不散、裂而不断。CNTs-...     

粉煤灰/不同骨料对纤维自密实再生混凝土力学性能影响

基于正交试验对比16组C30纤维自密实再生混凝土,研究聚乙烯醇纤维(PVA)、钢渣石、粉煤灰和包浆再生骨料对纤维自密实再生混凝土力学性能的影响。结果表明：粉煤灰对抗压强度、劈拉强度和弯折强度影响都显著,最大分别提升了34.4%、21.6%和16.9%;PVA对劈拉强度有一定影响,最高提升了9.1%;钢渣石和包浆再生骨料对3种强度都不显著,钢渣石对劈拉和弯折强度显著性高于包浆再生骨料,对于抗压强度则反之;采用功效系数法对4种因素进行综合评分,得到最优配合比为：1%(体积分数)的PVA,10%(质量分数)的钢渣石,30%的粉煤灰和50%的包浆再生骨料;引入其他学者的研究结果,对力学试验数据进行非线性回归分析,验证新换算关系式相关性良好。对包浆工艺的工业化生产提出建议。     

含粗骨料超高性能混凝土力学性能研究及机理分析

为探索含粗骨料超高性能混凝土的各项力学性能,研究了粗骨料体积掺量(0kg/m~3、280kg/m~3、400kg/m~3、480kg/m~3、560kg/m~3)、纤维掺量(2%、2.5%)以及纤维形态(平直型、端钩型)对超高性能混凝土抗压强度、弹性模量以及四点弯曲强度的影响,并引入纤维取向系数和纤维有效长度,探索粗骨料掺量对弯曲强度影响的微观机理。结果表明,粗骨料体积掺量对含粗骨料超高性能混凝土抗压强度的影响不大(0.4%~4.5%);对弹性模量的提高效果显著,最高可提高7.8%;对抗弯强度具有不利影响,并且随着粗骨料掺量增大,纤维取向系数下降,纤维有效长度减小,负面影响扩大。当粗骨料体积掺量为560kg/m~3时,弯曲强度下降了21.2%。增加纤维掺量或者掺入端钩型纤维可提高弯曲强度,掺入端钩型钢纤维可显著增大纤维有效长度,从而大幅度提高弯曲强度。     

汉麻纤维表面改性对其增强聚丙烯复合材料性能及挥发性有机化合物释放影响

通过非织造-热压工艺制备了汉麻纤维增强聚丙烯（HF/PP）复合材料。采用热重-质谱联用仪（TG-MS）研究了HF/PP复合材料的挥发性有机化合物（Volatile organic compounds,VOC）释放来源及汉麻经聚乙烯醇（PVA）改性和尿素改性对HF/PP复合材料VOC释放的影响,同时研究了两种改性方法对HF/PP复合材料热学性能和力学性能的影响。结果表明：HF/PP复合材料中的VOC主要来源于汉麻纤维,改性后的HF/PP复合材料力学性能相比未处理的均有不同程度的提升,尿素改性后,HF/PP复合材料的拉伸强度和弯曲强度达到最大值,较未处理时分别提升了19.32%和15.04%。PVA改性后,HF/PP复合材料的拉伸模量、弯曲模量和剪切强度达到最大值,相比未改性时分别提升了17.72%、15.94%和24.72%。改性后HF/PP复合材料热稳定性能和VOC释放相较未处理时均得到了优化：PVA改性后HF/PP复合材料热稳定性最优,三个阶段总活化能较未处理时提高了121.99%,达到了392.56 kJ·mol^-1,并且HF/PP复合材料热稳定性与界面性能密切相关;尿素及PVA改性后HF/PP复合材料的总VOC（TVOC）释放量相较未处理时均降低。     

PVA-SiO_2制备无机纤维防火保温材料的研究

以粉煤灰/煤矸石纤维为原料,聚乙烯醇(PVA)与二氧化硅(SiO_2)的复合物为粘合剂制得粉煤灰/煤矸石纤维保温板。探究了粘合剂的质量配合比及用量对粉煤灰/煤矸石纤维保温板性能的影响。研究结果表明:PVA∶硅酸钠(Na2SiO3)的质量配合比4∶1~5∶1,粘合剂用量介于25%~45%(体积分数)时较合适,制得的保温板的总燃烧值小于3MJ/kg,失重率小于20%,达到A级防火建材标准,且具有良好的保温性能。     

等强度下混凝土组分对内部相对湿度和自收缩的影响

采用自制的试验装置,研究了聚乙烯醇(PVA)纤维、双掺粉煤灰和矿渣以及减缩剂对7d等强度混凝土早龄期自收缩和内部相对湿度的影响规律和机理以及两者之间的关系.结果表明,减缩剂、双掺矿物掺合料和PVA纤维均明显降低了混凝土的自收缩值,以掺减缩剂效果最佳,自收缩72h(3d)前发展速度很快,可达到672h(28d)的80%以...     

PVA纤维改性地坪修补砂浆性能研究

以PVA纤维作为外掺物质,研究了其掺量对水泥砂浆流动度、力学性能以及耐磨性能的影响规律,并对其改性机理进行了分析。结果表明,随着PVA纤维掺量的增加,复合砂浆试样流动度逐渐下降,各龄期复合砂浆试样抗折强度均表现为先增加后降低,PVA纤维复合砂浆试样各龄期单位面积磨损量均表现为先减小后增大。     

钢纤维对超高性能混凝土抗弯力学性能的影响

为研究长、短钢纤维对超高性能混凝土（UHPC）受弯力学性能的影响,设计并制作了13组标准养护条件下的UHPC试件,其中3组为掺单一型短钢纤维,其他组均为掺混杂型钢纤维,对其进行立方体抗压及四点抗折试验。结果表明：对于掺加单一型短钢纤维的钢纤维/UHPC,钢纤维体积掺量为5vol%时,抗折强度最大,为19.98 MPa,继续增加钢纤维掺量,抗折强度反而降低;掺混杂型钢纤维的UHPC比单一型的抗折强度高,并且当长、短钢纤维体积掺量分别为2vol%和1vol%时,抗折强度达到最大,为23.55 MPa;钢纤维/UHPC的抗弯力学性能主要受长纤维的影响,短纤维影响较小;长纤维掺量对钢纤维/UHPC的抗折强度、延性以及抗弯韧性有一定影响,但是主要取决于长、短纤维的搭配,长、短纤维体积掺量最优搭配为2vol%和1vol%。