基于正交试验的合成纤维及橡胶颗粒对湿喷混凝土力学性能的影响

为探究合成纤维及橡胶颗粒对湿喷混凝土力学性能的影响,在室内开展了纤维增强橡胶湿喷混凝土力学性能的测试研究,系统分析了玻璃纤维掺量、聚丙烯纤维掺量及橡胶颗粒掺量对湿喷混凝土力学性能的影响规律。结果表明：湿喷混凝土的强度指标随着玻璃纤维掺量的增加不断增大,随着聚丙烯纤维掺量的增加表现出先增大后减小的特征;玻璃纤维掺量对抗压、抗折强度的影响程度最大,橡胶颗粒掺量次之,而聚丙烯纤维掺量的影响程度最小;对于抗拉强度而言,玻璃纤维掺量的影响程度依然最大,橡胶颗粒掺量次之,聚丙烯纤维掺量最小;玻璃纤维和橡胶颗粒掺量为抗压强度的显著性影响因素,玻璃纤维和聚丙烯纤维掺量为抗拉和抗折强度的显著性影响因素;强度指标不仅受到单因素的影响,还受到因素间交互作用的显著影响;强度指标多目标优化结果表明,湿喷混凝土同时加入3种材料的最优配比为：玻璃纤维掺量0.25%、聚丙烯纤维掺量0.21%、橡胶颗粒掺量3.80%;纤维能够承担部分载荷,而添加适量橡胶颗粒能够填充试样内部孔隙,两者的共同作用增强了试样的力学性能。     

改性聚丙烯纤维对混凝土力学性质的影响

采用实验室测试的方法研究改性聚丙烯纤维对混凝土力学性质的影响。主要得到以下结论:①改性聚丙烯(粗)纤维随着纤维掺量(0.4%~0.8%)的增加,混凝土的强度和韧性都得到提高,但是当掺量超过0.8%后,抗折强度反而出现负增长。②改性聚丙烯(粗)纤维的掺量达到0.8%时,纤维混凝土抗折强度是素混凝土的1.304倍;改性聚丙烯(粗)纤维直径比普通聚丙烯单丝增大了10倍以上,弹性模量提高了70%,试验证明纤维在混凝土中起到了微筋材的作用产生有效的增强效果,但纤维掺量不宜过大,过大反而会使强度降低。③混凝土韧性随着纤维掺量(0.4%~1.0%)的增大而增加,当体积掺量达到1.0%时,弯曲韧度指数η_(m30)达到最大,是素混凝土的9.9倍。     

玄武岩纤维对新型陶粒混凝土性能的影响研究

为研究玄武岩纤维掺量对陶粒混凝土性能的影响,制作了立方体试件、抗折试件和棱柱体试件,测得不同玄武岩纤维掺量下的吸水率和软化系数,7 d、14 d、28 d抗压强度和劈裂抗拉强度,28 d抗折强度、轴心抗压强度及静弹性模量。结果表明:随着玄武岩纤维掺量的增加,各组软化系数均大于0.85;各龄期下的抗压强度在玄武岩纤维掺量为0时上下波动;7 d、14 d、28 d劈裂抗拉强度和28 d抗折强度均呈现先增加后减小的趋势;立方体抗压强度、轴心抗压强度和静弹性模量变化规律基本一致。基于本试验和相关论文中的立方体抗压强度和轴心抗压强度数据进行线性拟合,建立了陶粒混凝土轴心抗压强度和立方体抗压强度间的经验公式。     

铁尾矿砂掺量对混凝土力学性能、耐久性及水化特性的影响研究

为探究铁尾矿砂掺量对铁尾矿砂混凝土力学性能及耐久性的影响,以唐山某铁尾矿砂为骨料,考察了不同铁尾矿掺量下混凝土的抗压抗折强度、抗冲击性能、抗渗性能以及水化特性。结果表明：①随着铁 尾矿砂掺量的增加,混凝土抗压强度与抗折强度均呈现先增大后减小的趋势,铁尾矿砂掺量为10%时抗压强度最大,铁尾矿砂掺量为20%时抗折强度最大;混凝土的冲击功及断裂吸收能量呈现先增大后减小的趋势,铁 尾矿砂掺量为20%时冲击功及断裂吸收能量取得最大值。②随着铁尾矿砂掺量的增加,混凝土的吸水率逐渐降低,而混凝土的碳化深度及渗透深度先减小后增大,当铁尾矿砂掺量为20%时混凝土的抗碳化性能及抗渗性 能最佳。③随着水化反应的持续进行,水化放热速率呈现增、减、增、减的变化趋势,但同一水化时间下混凝土的水化放热速率随着铁尾矿砂掺量的增大而减小;随着水化时间的延长,混凝土的水化放热量呈现不断 增大的趋势;铁尾矿砂掺量增加,同一水化时间下混凝土的水化放热量越小。     

环境侵蚀对混凝土结构力学损伤效应研究

为了研究酸性干湿循环作用对混凝土结构力学损伤影响,根据不同酸性环境（pH值为3、5、7）条件以及不同干湿循环次数（N=0、5、10、20、50）作用下,通过对混凝土试件进行质量损失测试以及抗压强度、抗折强度试验等,对酸性干湿循环作用引起混凝土结构力学损伤效应进行定量分析,研究结果表明:环境侵蚀对混凝土结构以及强度产生不可逆损伤,随着酸性干湿循环次数的增加,质量损失率最大达到9.30%、抗压、抗折强度最大增幅分别为13.58%、15.40%,最大减小幅度分别为9.55%、10.55%;混凝土抗压、抗折强度呈现分段变化,符合线性变化及指数变化规律;建立混凝土质量损失率、抗压强度以及抗折强度损伤演化方程,对环境侵蚀引起的混凝土结构力学损伤进行定量表征。     

不同纤维调控水泥基胶结充填体强度性能研究

为了提高充填体稳定性和采空区充填质量,采用聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维和玻璃纤维作为增强剂,探讨了3种纤维不同掺量对尾砂胶结充填体力学性能的影响规律,比较了掺纤维和无纤维作用下胶结充填体的破坏模式,采用扫描电子显微镜揭示了掺纤维尾砂胶结充填体水化机理。试验结果表明,胶结充填体抗压强度随着纤维掺量的增加呈先上升后降低的趋势,当纤维掺量为0.6%时,充填体抗压强度达最大值,从强度增益效果来看,聚丙烯纤维最好,聚丙烯腈纤维次之,玻璃纤维最差。纤维对充填体抗折强度增益效果优于抗压强度的增益效果,当聚丙烯纤维掺量为0.9%,聚丙烯腈纤维掺量为1.2%,玻璃纤维掺量为1.2%时,胶结充填体抗折强度达最大值,掺纤维胶结充填体3 d、7 d、14 d和28 d最大抗折强度增幅为157.89%、216.00%、217.86%、143.40%。在单轴荷载破坏作用下,无纤维充填体试块出现多条长且宽的贯穿性裂纹,边角部位伴有较多碎块脱落,而掺纤维充填体试块仅出现细短微裂纹,试块保持较高的完整性。掺纤维充填体水化产物以钙矾石、C—S—H凝胶和Ca(OH)₂为主,纤维与充填体基体交界处被大量水化...     

聚丙烯纤维增强半水磷石膏人工土壤的研究

以天然土壤为骨架,β半水磷石膏为胶凝材料,掺入粉煤灰和泥炭土制备人工土壤。研究了聚丙烯纤维长度、掺量对人工土壤强度、收缩率及抗冲刷性能的影响。结果表明:聚丙烯纤维长度和掺量对人工土壤强度、收缩率和侵蚀系数有一定影响。当聚丙烯纤维长度为12 mm时,抗折、抗压强度最大,侵蚀模数和收缩率最小。当纤维长度为12 mm时,随着纤维掺量的增加,人工土壤14 d、28 d和绝干抗折、抗压强度先增后减,侵蚀模数先减后增,收缩率先降后升。当聚丙烯纤维掺量为0.3%时,人工土壤抗折、抗压强度最大,侵蚀模数和收缩率最小。     

硫酸盐侵蚀粉煤灰混凝土的耐久性试验研究

针对盐渍土地区隧道衬砌混凝土耐久性问题,在不同质量分数硫酸盐溶液的侵蚀下,改变干湿循环次数,对粉煤灰混凝土抗硫酸盐侵蚀的耐久性进行了深入研究。结果表明:干湿循环作用下,硫酸盐溶液侵蚀粉煤灰混凝土试件,试件强度先小幅度增长,然后逐渐衰减。其中,质量分数为10%的溶液侵蚀的试件,强度增长最为明显,可达到57.5 MPa;而动弹性模量则与干湿循环次数成反比,表现出循环次数越多,相对动弹性模量越低的特征。其中,质量分数为10%的溶液侵蚀的试件,动弹性模量下降的速率最快,试件动弹性模量从339 MPa下降到235 MPa。粉煤灰混凝土的抗硫酸盐耐久性在一般盐渍土地区都可以较好的保持其强度。     

煤矸石混凝土抗硫酸盐侵蚀试验研究

针对煤矸石混凝土结构耐久性问题,制作煤矸石混凝土立方体试件,进行抗硫酸盐侵蚀试验,研究了粉煤灰掺量、水胶比和干湿循环次数对煤矸石混凝土耐久性的影响.结果表明:煤矸石混凝土抗压强度随干湿循环次数增加呈先升高后降低的趋势;干湿循环15次时,煤矸石混凝土抗压强度耐蚀系数与粉煤灰掺量呈负相关,与水胶比关系不大;干湿循环大于30次时,煤矸石混凝土抗压强度耐蚀系数与粉煤灰掺量呈正相关,与水胶比呈负相关,相关显著性强弱表现为干湿循环90次＞干湿循环60次＞干湿循环30次.煤矸石混凝土抗硫酸盐侵蚀能力能满足一般建筑物要求,这为煤矸石混凝土应用提供了试验依据.     

酸碱干湿环境煤矸石混凝土抗压强度试验研究

为了探究干湿循环环境p H值不同时,掺入不同比例煤矸石骨料的混凝土强度弱化规律,制作混凝土棱柱体试件进行单轴抗压强度试验研究。结果表明:破坏面中断裂煤矸石骨料比例随干湿循坏次数增加而增加,掺入比例为δ=20%~50%时,煤矸石骨料及其周围混凝土成为试件承压的薄弱部位;混凝土试件单轴抗压强度随干湿循环次数与煤矸石骨料掺入量的增大而减小,且减小速度在中、碱性环境中逐渐减慢,而在酸性环境中逐渐加快;碱性环境对于干湿循环造成的煤矸石骨料混凝土强度降低现象起到了一定的缓解作用;干湿循环环境p H值不同时,掺入不同比例煤矸石骨料的混凝土随干湿循环次数的增加弹性模量减小。研究为防治煤矸石混凝土在建筑物服役期中受到酸碱干湿环境影响而逐渐弱化现象提供了一定的科学依据。     

塑钢纤维增强橡胶混凝土制备及其抗冻性分析

采用正交试验,研究塑钢纤维掺量、橡胶颗粒粒径及橡胶掺量对混凝土工作性及力学性能的影响,根据极差与方差分析结果,得出塌落度、抗压强度、抗折强度、劈拉强度的最优配比。结果表明,塑钢纤维增强橡胶混凝土其最佳配比为塑钢纤维掺量6 kg/m3,橡胶颗粒粒径10目,橡胶颗粒掺量28.3 L/m3。在抗压强度相当的情况下,最佳配比配制的混凝土较基准混凝土,其抗折强度和劈拉强度分别提高16.1%和13.4%;拉压比和折压比分别提高28.57%和34.54%,抗冻标号可达F225,混凝土的脆性和抗裂性得到明显改善。     

聚乙烯醇改性地质聚合物复合材料的性能研究

由于矿粉/粉煤灰基地质聚合物的韧性较差,本文选用聚乙烯醇纤维和水溶性粉末对其进行增韧改性研究。研究表明:聚乙烯醇水溶性粉末的掺量为0.5%时,抗压和抗折强度分别提高9.6%和25%,可以起到增韧作用,但掺量继续增加会导致力学性能大幅下降;随着聚乙烯醇纤维掺量的不断提高,抗压强度持续降低,抗折强度不断提高,压折比不断降低,当掺量为3%时,抗折强度提高35%,压折比降低35%。结合XRD测试和SEM-EDS分析,研究聚乙烯醇对地质聚合物微观结构的影响,结果表明聚乙烯醇纤维和水溶性粉末具有不同的增韧机理。     

矿渣微粉对矿用喷射混凝土性能的影响

在实验室进行了不同矿渣微粉掺量对轻质喷射混凝土抗压强度、抗拉强度、抗折强度,弯曲韧性及抗氯离子渗透性的影响研究,并分析了产生这些影响的原因与机理.研究结果表明:轻质喷射混凝土3和7d抗压强度在矿渣微粉掺量30%内均有不同程度的提高;抗折强度随矿渣微粉掺量增加而减小;抗拉强度在矿渣微粉掺量为10% 内有所增加,超过20% 后降低;随着矿渣微粉掺量增加,混凝土韧度指数有所降低,而抗氯离子渗透性能逐渐提高;矿渣微粉合适的掺量范围为10%～20%.     

聚合物改性煤矸石粉煤灰混凝土性能研究

为探讨聚合物对大掺量煤矸石粉煤灰混凝土性能的影响,制备不同掺量苯乙烯、191#UP和196#UP 3种聚合物改性大掺量煤矸石粉煤灰混凝土试件,进行抗压强度、抗折强度、碳化性能试验研究。结果表明,3种聚合物的加入均提升了混凝土试件抗压强度,且应控制掺加191#UP和196#UP的量在10%左右;掺加3种聚合物的混凝土试件抗折强度都有明显提高,折压比也呈增长趋势,测得掺191#UP和196#UP混凝土的韧性比掺苯乙烯的性能优越;混凝土试件的碳化深度随着聚合物掺量的增加而逐渐减小,说明聚合物可以改善混凝土的碳化性能,并且随着聚合物的增加,改善效果越明显。试验表明,适量掺入聚合物可以改善大掺量煤矸石粉煤灰混凝土的抗压强度、抗折强度及碳化性能,这为聚合物改性大掺量煤矸石粉煤灰混凝土性能的应用提供了试验依据。     

玻璃纤维增强水泥基尾砂胶结充填体力学性能试验研究

针对山东烟台某金矿充填体强度低、稳定性差等问题,选用高炉矿渣、钢渣、脱硫石膏等工业固体废弃物制备胶凝材料,掺入玻璃纤维作为加筋材料以改善充填体力学性能.首先,分析充填材料的物理化学性质,然后,开展正交试验,探究纤维掺量、纤维长度和钢渣掺量对水泥基尾砂胶结充填体抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度的影响.研究结果表明:随着纤维掺量的增加,充填体力学性能表现为先增加后降低的趋势,当纤维掺量为０．５％时,充填体抗压强度和抗拉强度达到最大值,当纤维掺量为０．３％时,充填体抗折强度改善效果最好;随着纤维长度的增加,充填体抗折强度和抗拉强度逐渐增大,充填体抗压强度先增加后降低,在纤维长度为６mm 时,抗压强度达到最大值;适量的纤维掺入弥补了充填体内部结构的缺陷,抑制了裂缝扩展,增加了致密度,使充填体力学性能不断上升,但过量掺入会导致纤维相互缠结形成应 力 集 中 区,削 减 了 充 填 体 力 学 性 能.钢 渣 掺 量 为１０％时,充填体力学性能最优,继续增加钢渣掺量,胶凝体系中用于支撑充填体宏观强度的水化产物钙矾石、C—S(A)—H凝胶、Ca(OH)２ 的生成量减少,充填体试件难以抵抗较大的荷载,充填体力学性能降低.     

短切聚丙烯纤维增强磷建筑石膏强度影响研究

本试验研究了短切聚丙烯纤维的长度、掺量对磷建筑石膏的扩展度、吸水率、绝干抗折强度、绝干抗压强度的影响。通过origin软件对抗折强度、抗压强度数据进行非线性回归分析,得到回归方程和最佳掺量,并进行试验验证。分析了短切聚丙烯纤维对磷建筑石膏强度的影响机理。结果表明:长度为9 mm的短切聚丙烯纤维对磷建筑石膏的增强效果最佳;9 mm短切聚丙烯纤维掺量在1.38%~1.5%时,磷建筑石膏的绝干抗折强度可以达到8.88~8.98 MPa,相较于空白组提高了37.5%~39.0%;9 mm短切聚丙烯纤维掺量在1.47%~1.5%时,磷建筑石膏的绝干抗压强度可以达到26.16~26.52 MPa,相较于空白组提高48.4%~50.4%。     

石墨尾矿泡沫混凝土性能研究

将石墨尾矿作为填料制备泡沫混凝土,重点研究石墨尾矿掺入比例和细度、泡沫混凝土水料比和容重,以及聚丙烯纤维掺量对泡沫混凝土物理性能、力学性能和热工性能的影响规律。结果表明:对于同一干密度等级的泡沫混凝土,掺入适量的石墨尾矿可以提高泡沫混凝土的抗压强度,且颗粒越细,提高幅度越大;水料比的提高增大了泡沫混凝土的吸水率,降低了导热系数,泡沫混凝土抗折与抗压强度随水料比的增大呈现出先增加后降低的趋势,在水料比为0.60时,泡沫混凝土强度最高;聚丙烯纤维可以提高泡沫混凝土的韧性,降低吸水率;随着干密度的提高,泡沫混凝土强度和导热系数逐渐增大,吸水率逐渐减小。     

塑钢纤维增强橡胶混凝土耐硫酸盐侵蚀试验

通过研究3种水胶比、4种塑钢纤维掺量,探讨橡胶混凝土在硫酸盐干湿循环侵蚀作用下的溶液pH值变化、试件表面损伤、抗压强度耐蚀系数、质量经时损失率和相对弹性模量曲线影响,得到各因素对橡胶混凝土抗压强度耐蚀系数、质量经时损失率及相对弹性模量全曲线影响规律。试验结果表明:依次掺入橡胶集料、塑钢纤维,Ca(OH)_2溶出量减少,溶液pH值降低;150次干湿循环后,6 kg/m~3的塑钢纤维掺量对提高混凝土抗硫酸盐侵蚀强度等级非常显著,质量经时损失率最小,CRSF1-4、CRSF2-4、CRSF3-4所对应的质量经时损失率分别为2.0%、2.25%、2.97%,其相对弹性模量较基准混凝土提升6.25%、6.75%、10%,水胶比越大,塑钢纤维的增强、阻裂、抑制混凝土内部损伤劣化的能力越强。     

矿渣棉纤维对水泥基复合材料性能的影响

以玄武岩纤维及聚丙烯纤维为对比,文章研究了不同掺量的矿渣棉纤维对水泥砂浆抗折、抗压强度以及干缩性能的影响,并采用SEM观察矿渣棉纤维在砂浆中的分布状态。结果表明:矿渣棉纤维能够提高砂浆试件的抗折、抗压强度,改善水泥砂浆的干缩性能。试件内的矿渣棉纤维表面粘结大量的水化产物,与基体有很好的结合形态,但纤维也受到一定的腐蚀,性能下降。纤维掺量为0.48%时,玄武岩纤维及聚丙烯纤维增强水泥砂浆后期的力学性能优于矿渣棉纤维。     

偏高岭土和钢纤维对混凝土力学性能影响研究

为研究偏高岭土（MK）和钢纤维（SF）掺量对混凝土力学性能和工作性能的影响，将不同体积掺量的SF掺入混凝土中，在SF掺量固定为1.2%时，复掺不同质量的MK，进行新拌混凝土的坍落度和3 d、7 d、28 d龄期试件的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度试验，并利用扫描电镜（SEM）进行微观分析。结果表明，掺入SF和MK显著降低混凝土坍落度；SF掺量为1.2%时，力学性能最优，立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度分别提高10.21%、66.33%和43.16%；在SF掺量为1.2%时，MK掺量在15%、10%和10%时，抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度最大，相较对照组SF-1.2，分别提高7.45%、6.21%和14.99%;SF在混凝土中起桥接作用，可有效延缓裂缝的扩展，MK可使混凝土内部变得更加密实，从而提高混凝土的力学性能。