双掺钢纤维和聚乙烯纤维的水泥基复合材料的抗折性能

采用钢纤维和聚乙烯纤维(PE)双掺的方式制备了一种高韧性水泥基复合材料(UHTCC),在PE纤维固定掺量取1%时,通过三点抗折试验,研究了不同钢纤维长度(6 mm、10 mm、13 mm)和不同掺量(0、0.3%、0.6%、0.9%)对UHTCC抗折性能的影响,同时对UHTCC的强度增强机理进行了分析。结果表明：相较于单掺PE纤维的试件,钢纤维的掺入能够显著提高试件的抗折强度。UHTCC试件的破坏形态为延性破坏,且随着钢纤维长度和掺量的增加,裂缝数量和分布范围逐渐增大;相较于短纤维,长钢纤维对UHTCC的增强效应更优;UHTCC的抗折性能随钢纤维掺量的增加而提高,6 mm钢纤维试件在掺量为0.9%时抗折性能最优;10mm钢纤维试件的抗折性能在掺量为0.6%时达到峰值;13 mm钢纤维试件抗折强度随掺量增加而提高,但挠度变形减小。     

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。     

硅灰对水泥基材料热膨胀性能影响的研究

通过在水泥基材料中加入矿物掺合料硅灰,利用差示热膨胀测试方法对其热膨胀率进行了研究,结果表明:掺入硅灰的水泥石热膨胀率变化趋势与纯水泥石相似,均表现为随着温度的升高先增加后显著降低的规律,而硅灰的加入使水泥石在高温时产生比纯水泥石更大的收缩。借助于TG-DTA和XRD测试手段,对掺加硅灰后水泥石的热膨胀性能变化规律进行了机理分析,得出硅灰的掺入形成了大量C-S-H凝胶,高温作用下凝胶脱水使其体积明显收缩的结论。     

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。     

碱对水泥基材料收缩性能的影响

通过测量不同品种和掺量的碱对水泥基材料的水分损失量和自由收缩率，研究了在干燥条件下不同的碱对水泥基材料收缩性能的影响规律．结果表明，在相同水灰比(0．45)和灰砂比(1：3)条件下，掺入0.214％～1．071％(质量分数，下同)KOH和0．42％NaOH增加了砂浆的水分损失和早期收缩、同时，发现碱作用下水泥基材料的水分损失与收缩过程密切相关，即浆体的收缩随着水分的损失更加明显.     

120MPa超高强水泥基材料的研究

采用常规原材料，普通成型工艺，通过正交设计试验研究，配制出了抗压强度为120MPa的超高强水泥基材料，并给出了优选配比。超高强水泥基材料的杭压强度和抗折强度试验的极差方差分析结果表明：水胶比为影响超高强水泥基材料强度的最显著因素，超细掺合料硅灰的掺量和减水剂的掺量也有一定的影响。     

多组分水泥基材料微观结构的研究

采用SEM、XRD等现代测试技术，研究了多种工业废渣复合反加的复合体系中水化产物的形貌特征，结构、晶粒尺寸和CH的择优取向等，讨论了水化产物性质随掺合料种类，掺量和龄期的变化规律，探明了多组分复合水泥基体系微观结构及其发展过程，为进一步提高工业废渣利用的技术水平奠定了基础。     

水泥基材料隐身性能改性试验与数值模拟

以水泥为基体,添加硅灰和粉煤灰、石墨和碳纤维、纳米TiO2和钢纤维为吸波剂的试样,对8～18GHz频段内的隐身性能进行了试验分析,结果表明,硅灰和粉煤灰、纳米TiO2和钢纤维与水泥复合制成的吸波材料具有良好的隐身性能,石墨和碳纤维与水泥复合制成的吸波材料的隐身性较差,掺合材对水泥基材料吸波性能的影响必须综合考虑,并不是越多越好,掺合材超过一定极限后,材料的透波能力增强,吸波性能便会下降.在设计时对试件实验数据进行计算机模拟仿真,得到水泥基复合吸波材料,材料的电导率、复介电常数、复磁导率、介质损耗角正切等是评价吸波材料的主要参数.当掺合材作为复合吸波剂应用时,两种材料的介电损耗共同发挥衰减作用,可以明显提高试件的吸波性能,而且可以拓宽频段,比单一吸波剂的添加有着明显的优势.     

150 MPa超高强水泥基材料的研究

采用常规原材料和工业废渣，普通成型工艺，通过正交设计试验研究，配制出了抗压强度为150MPa的超高强水泥基材料，并给出了优选配比。超高强水泥基材料强度试验的极差和方差分析表明：水胶比为影响超高强水泥基材料强度的最显著因素，硅灰和不锈钢纤维渣的掺量以及胶砂比也有十分显著的影响。