矿物掺合料及龄期对PE-ECC拉伸性能影响的试验研究

为研究超高韧性水泥基复合材料(ECC)的拉伸性能,采用乌鲁木齐地区常用原材料制备PE-ECC试件,对8组PE-ECC试件进行单轴拉伸试验,以探讨龄期(7、28、60 d)、粉煤灰和矿粉掺量(30%、40%、50%、60%)对PE-ECC拉伸性能的影响。结果表明:采用PE纤维,配合乌鲁木齐当地矿物掺合料,可以制备出拥有较好拉伸性能,且满足工程需要的具有应变硬化特征的ECC材料;随着矿物掺合料掺量的增加,PE-ECC试件的拉伸性能没有明显的变化趋势;随着龄期的增加,单掺粉煤灰和单掺矿粉试件的抗拉强度都呈现上升的趋势。     

PVA纤维增强水泥基复合材料拉伸性能的影响因素研究

通过聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料（PVA-ECC）轴向拉伸试验,研究了水胶比、PVA纤维掺量、砂的种类和级配对PVA-ECC拉伸性能的影响,并利用扫描电镜（SEM）分析了砂种类和级配的影响机理。结果表明：当水胶比在0.28～0.34范围内时,PVA-ECC的极限拉应变随水胶比的增大而降低,当水胶比由0.28增至0.32时,PVAECC的极限拉应变仍大于3.0%,而当水胶比达到0.34时,PVA-ECC的极限拉应变小于3.0%;随着PVA纤维掺量的增加,PVA-ECC的极限抗拉强度增大,但极限拉应变呈先减小后增大的趋势;砂的种类和级配对PVA-ECC的拉伸性能有影响,选择粒径为0.075～0.150 mm的石英砂作为PVA-ECC的细骨料对PVA-ECC的拉伸性能最有利。     

ECC增强混凝土构件研究综述

工程水泥基复合材料(engineered cementitious composite,ECC)是经系统的微观力学设计,在拉伸和剪切荷载下呈现高延展性的一种纤维增强水泥基复合材料。研究表明,ECC具有应变-硬化特性,在力学、安全方面具有优于普通纤维增强混凝土的特殊性能。ECC受拉破坏时的极限拉应变是普通混凝土的近500倍,具有极强的韧性并对裂缝起到了一定的控制作用,可以极大地提高结构的安全性和耐久性。经四点弯曲试验,研究人员得出ECC极限挠度高达普通混凝土的40倍。此外,ECC材料的抗冻融循环和抗收缩性能也十分优异。这些突出的力学性能使得近年来该材料在实际工程设计和施工中得到了越来越广泛的运用。     

ECC拉伸性能与弯曲性能的试验研究

设计了10组ECC试件,并进行了哑铃型单轴拉伸和薄板四点弯曲试验,研究了粉煤灰掺量、水胶比和PVA纤维体积率对ECC拉伸性能与弯曲性能的影响。结果表明,增加粉煤灰掺量,ECC试件抗拉强度和抗弯强度均先增大后减小,当粉煤灰掺量为1.2时,ECC的受拉应变-硬化特性最明显,极限拉应变可稳定达到4.7%以上;增大水胶比,ECC的抗拉强度和抗弯强度降低,但极限拉应变增大且受拉应变-硬化特性明显;增大PVA体积率可明显提高ECC的抗拉强度、极限拉应变和抗弯强度。     

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%.     

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。     

PVA纤维混凝土弯折性能试验研究浅析

混凝土是一种脆性材料，其抗裂性能较差，在其中掺入合成纤维，可增加其韧性、提高早期和极限抗拉强度以及局部强度。本文利用正交原理，从现成的试验数据中挑选出具有代表性的数据。分别以初裂荷载、弯折抗拉、初裂挠度、极限荷载、极限抗拉、极限挠度为考核指标，对PVA纤维掺量和龄期等因素进行极差和方差分析。分析结果表明：无论哪种龄期，PVA纤维混凝土梁的韧性要比普通混凝土梁高，且随纤维含量的增加而增大；龄期对混凝土梁的韧性影响不明显。     

工程纤维增强水泥基复合材料PVA-ECC单轴受拉性能研究

通过对工程纤维增强水泥基复合材料PVA-ECC的单轴受拉强度和变形特性试验,研究PVA纤维体积率、水胶比与砂胶比对ECC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,ECC的抗拉强度与极限拉应变明显增大,其受拉应变-硬化特性也越明显;水胶比增大,PVA-ECC的抗拉强度降低,但极限拉应变增大且可明显改善其受拉应变硬化特性;砂胶比为0.36时,PVA-ECC的极限拉应变最大,继续增大砂胶比,将不利于PVA-ECC受拉应变-硬化特性的发挥。     

混掺精细钢纤维/PVA纤维水泥基复合材料力学性能试验研究

对混掺聚乙烯醇纤维(PVA)与12 mm两端直勾型精细钢纤维的水泥基复合材料进行立方体抗压和哑铃试件轴向拉伸试验,分析纤维掺量对混掺纤维水泥基复合材料抗压、抗拉强度和韧性的影响规律。结果表明:混掺精细钢纤维可以提高水泥基复合材料的立方体抗压强度、抗拉强度和韧性;随着精细钢纤维的增加,其抗压强度、抗拉强度和极限拉应变呈先增大后降低的趋势,当精细钢纤维掺量为1.2%时,28 d立方体抗压强度平均值比单掺PVA纤维提高了61.9%;当精细钢纤维掺量为0.8%时,28 d抗拉强度和极限拉应变分别比单掺PVA纤维提高了56.9%和240%。     

复材格栅-高延性纤维水泥基受拉本构关系模型

对复材格栅增强高延性纤维水泥基(ECC)复合试件进行单轴拉伸试验,研究复材格栅厚度对复合试件拉伸力学性能的影响。在试验研究的基础上建立复材-ECC复合层轴向拉伸应力-应变本构关系模型,并与试验结果进行比较分析。试验结果表明:复材格栅与ECC界面间没有发生相对滑移,ECC试件的破坏模式为聚乙烯醇纤维被拉断或拔出破坏,而复材-ECC复合层试件的破坏模式为复材格栅断裂。复材格栅作为增强材料嵌入到ECC中,可以显著提高复材-ECC复合层的轴向刚度、极限承载力,明显改善其拉伸性能。计算结果表明:建立的预测模型与试验值吻合较好,可以有效地预测复材-ECC复合层的极限拉伸强度及轴向受拉应力-应变关系。     

ECC高性能纤维增强水泥基材料及其应用

ECC是Engineered Cementitious Composites的简称,是一种具有超强韧性的乱向分布短纤维增强水泥基复合材料。ECC是一种经细观力学设计的先进材料,具有应变-硬化特性,在纤维体积掺量为2%左右的情况下,其极限拉应变通常能达到3%以上。ECC具有的优良特性使其能广泛应用于土木工程的众多领域。     

利用SHPB技术对橡胶水泥混凝土韧性试验研究

在水泥混凝土中掺入适量橡胶粉制成橡胶水泥混凝土,能改善混凝土的韧性、抗冲击性能。本文采用分离式Hopkinson压杆(SHPB)试验技术对橡胶水泥混凝土抗冲击压缩性能进行了研究,得到橡胶水泥混凝土在不同应变率下的应力-应变曲线和韧性指数,分析讨论了橡胶粉粒径和掺量对混凝土动力性能的影响。     

橡胶粉掺量、粒径对砂浆性能影响规律研究

通过在砂浆中掺入不同量、不同粒径的橡胶粉,分析了橡胶粉掺量、粒径对砂浆强度、弹性模量、极限拉伸值影响规律。在数据分析基础上,综合评价了橡胶粉掺量、粒径对砂浆抗裂性影响规律。试验结果表明:随着橡胶粉掺入量的增加强度、弹性模量逐渐降低,而极限拉伸值却随着橡胶粉掺入量的增加而增加;在相同配合比时,掺粗橡胶粉砂浆的弹性模量、抗压强度大于掺细橡胶粉砂浆,但轴拉强度、极限拉伸值却低于掺细橡胶粉砂浆;橡胶粉掺入量增加,砂浆抗裂性能提高,掺细橡胶粉砂浆的抗裂性优于掺粗橡胶粉砂浆。     

废纸纤维对砂浆早期收缩及孔结构的影响

将废纸纤维掺入砂浆,研究了废纸纤维对砂浆力学性能、早期收缩性能及孔结构的影响.绝干废纸纤维掺量分别为水泥质量的1%和2%,以湿混方式与水泥混合成型为砂浆样品,并分别采取标准环境和密封环境进行养护.结果表明:在砂浆水灰比(质量比)0.30,且密封养护环境下,掺入废纸纤维并不能改善砂浆韧性,反而增大了砂浆的累计孔体积,导致其自收缩率增大;当水灰比升至0.40时,掺入废纸纤维可显著改善砂浆韧性,且当废纸纤维掺量为水泥质量的1%时,砂浆的折压比σF/σC最高,累计孔体积最小,抗收缩能力增强;与密封养护环境对比,标准养护环境下掺入废纸纤维未降低砂浆的早期收缩性能,但减小了砂浆的后期膨胀,并随着纤维掺量的增加,砂浆膨胀约束效果趋好.     

纤维增强橡胶粉水泥砂浆的力学性能和耐磨性能研究

将不同比例的橡胶粉掺入水泥砂浆,并采用纤维增强技术,制备了具有一定功能性的纤维增强橡胶水泥砂浆材料,分析了不同橡胶粉掺量对纤维增强水泥砂浆抗折、抗拉和抗压强度的影响,并对纤维增强橡胶水泥砂浆的耐磨性能进行了初步研究.研究表明,因橡胶粉的掺人会使纤维增强水泥基材料力学性能下降.为此,采用偶联剂技术,改善了水泥基体与橡胶粉的界面黏结和界面效应,故在不同程度上使力学性能得到提高,同时加入橡胶粉后能提高纤维增强水泥砂浆的耐磨性能.当橡胶粉掺量为10%(体积分数),并采用偶联剂技术时,纤维增强橡胶水泥砂浆可发挥增强和耐磨双重效应,并有望提高其吸音功能.     

工程水泥基复合材料的现状分析及应用

工程水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composites,简称ECC)是一种经细观力学设计的纤维增强水泥基复合材料。与普通混凝土相比,ECC具有超高的韧性,在荷载作用下具有多缝开裂和应变-硬化特性,极限拉应变也能达到3%以上。因此,ECC在结构工程中有着广泛的应用。本文将系统介绍ECC的变形及强度特点、耐久性、应用现状以及其所存在的不足与对未来的展望。     

天然纤维增强水泥基材料轴拉性能试验研究

工程水泥基复合材料(简称ECC)能改善普通混凝土脆性、耐久性差的问题,但聚乙烯醇(PVA)纤维的较高价格,一定程度上局限了ECC的推广应用。本文主要从天然纤维入手,研究体积掺量为2%竹原、苎麻、剑麻、大麻这四种纤维组成的水泥基材料的轴拉性能,将四种纤维分别以干铺和湿铺两种方式,采用哑铃型试件做单轴拉伸试验。试验结果表明,四种纤维在所选取的配比范围内,在拉伸荷载作用下应力-应变关系可分为弹性上升阶段、应变硬化阶段和应变软化阶段,且均能实现应变硬化与多缝开裂,极限拉应变最大可达3.5%。     

纤维增韧水泥基复合材料拉伸性能影响因素研究

通过纤维增韧水泥基复合材料(ECC)单轴拉伸试验,研究了ECC的拉伸应力-应变关系曲线,分析了砂胶比、纤维类型、粉煤灰及矿渣含量等因素对ECC拉伸应变能力的影响规律.试验结果表明,ECC的拉伸应变能力对于组分及配比较为敏感,增加粉煤灰含量可有效提高ECC的拉伸应变能力;增大砂胶比及矿渣含量可以提高材料初裂强度及极限抗拉...     

PE/PVA纤维海砂ECC的拉伸性能与本构模型

以纤维类型及其体积分数为变量，通过单轴拉伸试验，研究了海砂工程水泥基复合材料（SECC）的单轴拉伸性能，并基于现有工程水泥基复合材料（ECC）的拉伸本构模型，阐述了SECC的稳态开裂机理，提出以强化段与软化段描述SECC拉伸应力-应变关系的波动上升段和下降段，得到了新的适用于SECC的拉伸本构模型.结果表明：纤维体积分数为1.5%的聚乙烯（PE）纤维/SECC表现出饱和多缝开裂的应变硬化行为，其延性可达到3.99%；提出的SECC拉伸本构模型计算结果可准确描述具有稳态开裂行为SECC的拉伸应力-应变关系.     

轻质超高韧性水泥基复合材料试验研究

通过掺入玻化微珠配制轻质超高韧性水泥基复合材料,研究了玻化微珠掺量对复合材料密度、强度、弹性模量及拉伸特性的影响。结果表明,随着玻化微珠掺量的增加,超高韧性水泥基复合材料的密度逐渐减小,抗压强度和拉伸弹性模量逐渐降低,极限抗拉强度先降低后提高,极限抗拉应变逐渐增大。当玻化微珠掺量为胶凝材料质量的23.5%时,轻质超高韧性水泥基复合材料密度为1.34g/cm~3,抗压强度为29.84 MPa、拉伸弹性模量为9.3 GPa,极限抗拉应变4.81%,极限抗拉强度4.03 MPa。