PVA纤维对水泥基材料性能的影响研究

通过对不同纤维掺量的PVA-ECC试件进行抗压强度和抗折强度试验以及干缩试验,探究PVA纤维对水泥基复合材料基本力学性能和干缩性能的影响。结果表明:PVA纤维的掺入,可以提高水泥基复合材料的抗折强度,在0～3.6kg/m~3的掺量区间内,PVA纤维掺量越大,P水泥基复合的抗折强度越大;PVA纤维的掺入可以提高水泥基材料的抗压强度,但是不显著;PVA纤维掺量1.8kg/m~3时,其对水泥基材料的干缩有抑制作用。     

改性PVA纤维对ECC静力学特性及破坏形态的影响试验研究

为研究表面改性聚乙烯醇（PVA）纤维对ECC静力学特性及破坏形态的影响,对不同纤维掺量的ECC进行了抗折强度、抗压强度及劈裂抗拉强度试验。结果表明：在标准条件下养护28天后,纤维的加入能显著改善水泥基复合材料的力学特性指标,试件的抗折强度、抗压强度及劈裂抗拉强度均与纤维掺量呈正相关,相较之下,纤维掺量对抗压强度的影响最小。改性PVA纤维能显著减轻水泥基复合材料的破坏程度,极大地改善水泥基复合材料的脆性,相较于基体材料,ECC具有较好的延展性和韧性,吸能效果较好。     

钢-PVA混杂纤维增强工程水泥基复合材料弯曲性能研究

为了弥补现有钢-聚乙烯醇(PVA)混杂纤维增强工程水泥基复合材料造价过高、工程应用面狭窄的缺陷,本文通过使用廉价的国产PVA纤维部分替代日产PVA纤维制备出一种新型的多元混杂纤维增强工程水泥基复合材料(MFECC)。研究MFECC材料薄板试件的弯曲性能和破坏形态,对试件的弯曲韧性和性价比进行评价,并通过SPSS软件的多元非线性回归法建立极限弯曲性能预测模型。结果表明,引入国产PVA纤维后MFECC薄板的应变硬化力学行为和多缝开裂现象相较于仅掺日产PVA纤维时有所降低,但仍具有较高的强度与延性。当钢纤维、日产PVA纤维和国产PVA纤维体积掺量分别为0.2%、0%和2.0%时,MFECC的极限拉伸应变为4.4%,抗压强度为46.39 MPa,极限抗弯挠度可达12.697 mm,性价比最高。建立的MFECC薄板试件的极限弯曲性能预测模型对试验值的拟合度良好。     

PVA纤维增强快硬硫铝酸盐水泥基ECC材料性能的研究

针对快硬硫铝酸盐水泥基快速修补材料易开裂的问题,为了提高其韧性,增强其抗裂能力,设计并制备了PVA纤维快硬硫铝酸盐水泥基ECC材料(CSA-ECC),开展了PVA纤维不同体积掺量下CSA-ECC材料的工作性,抗压、抗折强度,单轴拉伸性能及弯曲韧性的试验研究,通过SEM观察分析了PVA纤维在CSA-ECC材料中的作用机理.研究结果表明:CSA-ECC材料浆体的流动度随纤维体积掺量的增多而降低,在掺量为2％时会出现结团现象;当纤维体积掺量高于1％时,抗压强度会出现略微下降;抗折强度随纤维体积掺量的增多而增大,纤维掺量为2％时,抗折强度可提高333％;当纤维体积掺量大于1.5％后材料在单轴拉伸下呈多缝开裂的破坏形式,在弯曲荷载作用下表现出良好的韧性特征和变形能力.     

PVA纤维增强水泥基复合材料高温性能研究

对PVA纤维增强水泥基复合材料的高温性能进行研究,分别测试了该材料在经受不同高温后的质量损失、抗压强度以及弯曲韧性,并对其微观结构变化进行了分析.结果表明,相比于普通水泥基材料,PVA纤维增强水泥基复合材料的抗压强度高,变形能力大,抗折强度高,弯曲韧性优越,其中纤维掺量为2％的试块28 d抗压强度达到45.98 MPa,抗折强度可达到14.10 MPa,最大挠度达到0.68 mm;高温处理后掺有PVA纤维的试块完整性良好,没有出现破坏性断裂,只表现为微小裂纹;随着温度的升高,不同纤维掺量砂浆试块的质量损失增大,抗压强度和抗折强度以一定的速率下降,但在800 ℃高温处理后试块仍具有一定的抗压强度和弯曲韧性,纤维掺量为2％的试块的抗压强度能达到18.9 MPa,最大挠度可保持在0.12 mm;根据微观测试可以看出,随着温度的升高,纤维缓慢熔出使试块内部出现相互交错的孔隙通道可有效防止试块高温爆裂,试块内部结构由致密变为松散蜂窝状.     

纳米粒子和石英砂对PVA纤维水泥基复合材料单轴拉伸性能的影响

为研究纳米粒子种类和掺量以及石英砂粒径对聚乙烯醇纤维(PVA纤维)水泥基复合材料单轴拉伸性能的影响,通过单轴拉伸试验测得了试件的极限拉应变和极限拉应力,并得到了试件应力-应变关系曲线.PVA纤维的体积掺量为0.9％,选择纳米SiO2质量掺量和石英砂粒径各四种.结果 表明,纳米SiO2的掺加对PVA纤维水泥基复合材料抗拉伸性能有一定的提高,随着纳米SiO2掺量从0％增大到2.5％,试件极限拉应变和极限拉应力整体上呈逐渐增大趋势.相对于纳米CaCO3,纳米SiO2对PVA纤维水泥基复合材料抗拉伸性能的增强效果更明显.石英砂的粒径对PVA纤维水泥基复合材料抗拉性能影响较大,石英砂的粒径越小,PVA纤维水泥基复合材料的极限拉应变和极限拉应力越低.     

纳米粒子和PVA纤维增强水泥基复合材料抗裂性能研究

采用两种纳米粒子(纳米SiO2和纳米CaCO3),通过水泥基复合材料抗裂性能试验,探讨了PVA纤维和纳米粒子单掺和复掺两种情况下PVA纤维用量、纳米材料种类和用量对水泥基复合材料抗裂性能的影响.研究结果表明,在PVA纤维增强水泥基复合材料中掺入纳米SiO2,可以显著提高水泥基复合材料抗裂性能,而且在本文试验纳米粒子掺量范围内,水泥基复合材料抗裂性能随着纳米SiO2掺量的增加不断增强;在纳米SiO2水泥基复合材料中掺入PVA纤维,可以提高水泥基复合材料的抗裂性能,当纤维体积掺量不大于1.2%时,PVA纤维体积掺量较大的纳米水泥基复合材料具有较高的抗裂性能;纳米CaCO3与纳米SiO2均能增强水泥基复合材料的抗裂性能,纳米SiO2的增强效果略优于纳米CaCO3.     

高性能PVA纤维增强水泥基复合材料研究进展及应用

高性能PVA(聚乙烯醇)纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)是一种具有应变硬化、多缝开裂能力和高能量吸收能力的超高韧性纤维增强水泥基复合材料。文中阐述了高性能PVA纤维增强水泥基复合材料的研究背景、进展以及基本性能。得出:与普通水泥基复合材料相比,PVA-ECC的抗弯抗拉以及抗压性能均有所提高,同时具有良好的延性和耐久性。目前,PVA纤维增强水泥基复合材料已成功应用于实际工程中。     

混杂纤维对脱硫石膏基复合胶凝材料性能影响

掺加聚乙烯醇（PVA）纤维、玄武岩纤维（BF）及混杂纤维（PVA纤维与BF）对脱硫石膏基复合胶凝材料性能进行改性,研究纤维复合材料的力学性能、耐水性能及耐干湿性能;应用电镜扫描技术对复合材料的微观形貌进行观察,探讨纤维对脱硫石膏基复合胶凝材料的影响机制。结果表明：PVA纤维掺量为1.5%时复合材料力学性能较好,试样的绝干抗折强度和绝干抗压强度较空白组分别提升了92.55%和32.62%;混杂纤维掺量为0.9%时耐水性能较好,试样的抗折软化系数较空白组提升了46.60%、吸水率低至13.87%;混杂纤维掺量为0.6%时耐干湿性能较优,干湿强度系数较空白组提升了50.74%。     

聚甲醛-玄武岩混杂纤维增强砂浆力学性能

采用混掺聚甲醛(POM)纤维和玄武岩纤维(BF)的方法制备了一种多尺度纤维混杂体系的复合材料,研究了其抗折强度、抗压强度、弯曲韧性及直接拉伸强度等基本力学性能,并通过扫描电子显微镜和数码电子显微镜对其微观结构进行分析。抗折、抗压强度试验结果表明,混掺两种纤维试样的抗折强度和早期抗压强度均明显优于单掺POM纤维试样,然而,28 d抗压强度有小幅下降;三点弯曲试验结果表明,单掺POM纤维可以改善水泥基材料的韧性并提高材料的等效弯曲强度,混掺BF后,等效弯曲强度进一步提高。微观分析结果表明,POM纤维和BF与基体结合紧密,两种纤维在宏观和微观尺度上均起到协同作用,共同发挥阻止裂纹扩展的作用,从而改善水泥基复合材料的韧性并提高强度。     

断裂韧度对PVA纤维水泥基材料弯曲性能的影响

对加入超强吸水性能SAP颗粒形成的聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基材料,通过楔劈拉伸试验研究了材料的断裂韧度,三点弯曲试验研究了材料的弯曲性能,同时基于微观力学机理分析了断裂韧度对PVA纤维水泥基材料延性的影响.断裂试验结果表明:水泥基体断裂韧度随SAP颗粒掺量增大而减小;弯曲试验结果表明:开裂强度与弯曲强度随SAP颗粒掺量增大而降低,但弯曲韧度随SAP颗粒掺量增大而提高;依据能量准则与强度准则发现:掺入SAP颗粒后的PVA纤维水泥基材料的延性提高与高的E值与S值相关.     

ECC的材料组成与性能关系分析

通过设计10组配合比研究了不同PVA纤维掺量、水胶比和粉煤灰掺量对工程水泥基复合材料(ECC)强度(压缩、拉伸和弯曲)和韧性性能的影响,并进行了材料组成与性能关系分析.其中使用四点弯曲薄板来研究ECC的弯曲韧性,使用ASTM-C1018和DBV中提出的韧性指标来量化ECC的韧性特征.结果表明:ECC的抗压强度主要取决于粉煤灰置换率和水胶比,而抗拉强度和弯曲强度则主要依赖于PVA纤维体积掺量,且纤维掺量控制ECC的应变硬化和软化行为.虽然PVA纤维掺量的提高可以略微提高ECC的弹性模量,但主要还是受粉煤灰掺量控制.     

PP/PVA纤维增强硫铝酸盐水泥基快速修补材料试验研究

针对交通压力增大,公路桥梁路面易出现疲劳破坏的问题,提出以聚丙烯(PP)纤维与聚乙烯醇(PVA)纤维提升硫铝酸盐水泥基快速修补材料性能。分别探究了PP纤维与PVA纤维单掺及复掺对硫铝酸盐水泥基快速修补材料流动度、强度以及韧性的影响,并进一步研究了最优复掺比例对修补材料粘结强度及体积稳定性的影响。结果表明:单掺PP纤维对修补材料砂浆流动度影响较小,并且能显著提升抗折强度,掺入0.2%(体积分数,下同)的PP纤维流动度仅下降4%,1 d和28 d抗折强度分别达到了12.8 MPa、15.5 MPa。单掺PVA纤维会大幅减小修补材料砂浆流动度,提升抗压强度,掺入0.2%的PVA纤维流动度下降21%,1 d和28 d抗压强度分别达到了56.6 MPa、84.3 MPa。当PP和PVA纤维按3:1的比例,以0.2%的总体积掺量进行复掺时,两种纤维可以发挥协同作用使修补材料不仅可以获得良好的流动性能、强度与韧性,同时获得较好粘结强度与体积稳定性。28 d时修补材料砂浆的粘结强度达到5.6 MPa,干燥收缩率低至2.73×10^-4,可以更好地满足公路桥梁路面、伸缩缝的快速修补需求。     

PVA纤维增强水泥基修补砂浆冲蚀磨损性能试验研究

测试了PVA纤维增强水泥基修补砂浆的力学性能和冲蚀磨损性能,研究了PVA纤维掺量对水泥砂浆力学性能和冲蚀磨损性能的影响.试验结果表明:水泥砂浆的抗压强度和抗折强度均随PVA纤维掺量的增加先增加后减小,但PVA纤维对抗折强度的影响更加明显,当PVA纤维的掺量为1.5 kg/m3时,其抗折强度、抗压强度分别达到5.14 MPa和42.5 MPa,相比于空白样分别提高了68.5％和31％;PVA纤维增强水泥砂浆的冲蚀率随冲蚀速度的增大而增加,但在各个冲蚀速度下添加了PVA纤维的试样的冲蚀率明显低于空白样的冲蚀率,在35 m/s的高冲蚀速度下,PVA纤维掺量为1.5 kg/m3试样的冲蚀率相比空白样的冲蚀率降低了44.5％;空白样的冲蚀率随冲蚀角度的增加而增大,显示典型脆性材料的冲蚀特征,而添加了PVA纤维的水泥砂浆的冲蚀率随冲蚀角度的增加呈现锯齿状波动,表现出半塑性材料的冲蚀特性;PVA纤维的掺量为1.5 kg/m3时,修补砂浆的施工性良好,其强度和冲蚀抗力均较高,是适宜现场施工的合理掺量.     

PVA纤维对水泥基复合材料流动性能及力学性能的影响

研究三种长径比及三种不同体积掺量的PVA纤维对水泥基复合材料流动性能和力学性能的影响。结果表明:随纤维体积掺量的增加,各组胶砂拌合物的调桌流动度数值均呈现出逐渐下降的变化趋势,在相同体积掺量下,直径31μm、长度6mm的纤维对拌合物流动性影响更显著一些;为使得胶砂拌合物具有较好的工作性,可振捣成型密实,将PVA纤维体积掺量控制在0.4%以内作为适宜的纤维体积掺量范围;随龄期的增长,三种规格纤维对水泥基复合材料的抗折强度、抗压强度均随纤维体积掺量的增加而增加,且PVA纤维对水泥基复合材料抗折强度的影响较其抗压强度显著,直径40μm、长度12mm的纤维较其他两种规格的纤维不仅能显著改善水泥基复合材料的早期强度,且对其后期强度的发展也很有利。     

混杂纤维增强应变硬化水泥基复合材料(HyFRSHCC)的力学性能

为提高高性能纤维增强水泥基复合材料的性价比,设计了一种由聚乙烯醇(PVA)纤维、钢纤维以及碳酸钙晶须作为增强材料,水泥砂浆作为基体的混杂纤维增强应变硬化水泥基复合材料(HyFRSHCC).通过单轴压缩试验和四点弯曲试验对这种HyFRSHCC的抗压和抗弯性能进行了研究.结果表明HyFRSHCC的抗压强度高于基体材料,且在破坏时能保持良好的整体性;在弯曲荷载作用下表现出显著的应变硬化特征及多缝开裂行为,具有较高的能量吸收能力与变形能力.扫描电子显微镜(SEM)的观察结果表明碳酸钙晶须在材料破坏过程中限制了微裂缝的发展,而PVA纤维与钢纤维实现了对宏观裂缝的控制.通过引入碳酸钙晶须和钢纤维可以适量代替价格较高的PVA纤维,降低纤维增强应变硬化水泥基复合材料的成本.     

粉煤灰对PVA纤维/水泥基体界面作用及复合材料拉伸性能的影响

本文研究了粉煤灰掺量对基体强度、聚乙烯醇(PVA)纤维/水泥基体间界面作用以及无表面修饰PVA纤维应变硬化水泥基复合材料(SHCC)拉伸性能的影响。结果表明,随着粉煤灰掺量的增加,基体的28 d抗压强度在18~93 MPa内呈下降趋势。单轴拉伸试验结果表明,掺入20%(质量分数,下同)和50%粉煤灰对SHCC的影响不明显,随着粉煤灰掺量增至67%和80%,SHCC的多微缝开裂和应变硬化特征呈增强趋势,极限应变值也相应增大,最高达7.2%,并且具有轻质特性。单纤维拔出试验结果显示,高掺量粉煤灰不仅可以降低PVA纤维与基体间的化学黏结作用,还能减弱界面摩擦作用,从而有效抑制了PVA纤维在拔出过程中出现过早断裂,显著提高了无表面修饰PVA纤维SHCC的延展性。     

聚乙烯醇纤维复合水泥基材料性能的研究进展

基于聚乙烯醇（properties of polyvinyl alcohol,PVA）纤维的各种性能优异性及其发展前景，PVA纤维作为一种性能优良并且价钱低廉的材料，能够改善水泥基材料抗压强度低、抗折强度低、抗裂性能差等缺点。同时PVA纤维是当前一种较好的水泥混凝土增强材料，并且PVA纤维具有价格低、强度高等特点，是一种化学合成纤维，在水泥基混合料中的增强效果比其他纤维要显著，但目前PVA纤维在水泥基材料中的实际应用还未受到太多关注，因此，本文将以PVA纤维作为主要研究对象，介绍PVA纤维对复合水泥基材料力学及耐久性能的影响。     

无表面修饰PVA纤维增强高韧应变硬化水泥基复合材料的性能研究

制备高韧应变硬化水泥基复合材料(SHCC)通常用经表面涂油处理的聚乙烯醇(PVA)纤维.本文通过利用无表面修饰的PVA纤维及高掺粉煤灰,制得高韧SHCC.通过控制粉煤灰掺量,利用减水剂调节水胶比,实现对基体强度的控制,得到有利于制备SHCC的基体.弯曲和直接拉伸试验结果表明,由无表面修饰PVA纤维增强的水泥基复合材料呈现多缝开裂和应变硬化特征,具有优良韧度和延展性.纤维增韧作用主要体现在挠度硬化阶段,但对于强度较低的SHCC而言,挠度软化阶段中也呈现较明显的纤维增韧作用.高掺粉煤灰时,无表面修饰PVA纤维增强的SHCC所呈现出的直接拉伸极限应变达3％以上,与经表面涂油PVA纤维增强的SHCC相当.     

粉煤灰掺量对PVA纤维水泥基复合材料力学性能影响研究

通过对8组PVA-ECC试件进行抗压强度和抗折强度试验、四点弯曲试验以及直接拉伸试验,探讨粉煤灰掺量对PVA纤维水泥基复合材料力学性能的影响.结果表明:抗压强度与抗折强度均随粉煤灰掺量的增加而降低,四点弯曲试验中试件挠度可达26.5 mm,直接拉伸试验中试件最大极限拉应变为1.6％,是传统混凝土材料的100多倍.