PVA ECC劈裂抗拉强度与变形性能试验研究

以劈裂抗拉强度和变形性能为主要评价指标,研究了聚乙烯醇(PVA)纤维体积分数及水胶比对工程纤维增强水泥基复合材料(ECC)劈裂全程荷载-变形曲线与劈裂抗拉强度的影响规律.结果表明:PVA纤维体积分数达到1.5%后,纤维的增强阻裂作用较为明显,横跨裂缝的PVA纤维可通过"桥接"作用继续承担和传递拉力,使PVA-ECC试件在劈裂拉伸荷载作用下具有明显的变形强化特性,且其峰值抗拉强度和峰值变形明显增大,延性得到显著改善;水胶比越大,试件在劈裂裂缝处的PVA纤维越易拔出,其峰值变形明显增大,试件破坏时具有明显的塑性特征.基于测得的材料抗拉强度,分析了2种垫条方式下所测试件劈裂抗拉强度之间的关系及其与轴心抗拉强度的关系.     

EPS轻质高性能混凝土力学性能影响因素试验研究

通过试验探讨了EPS颗粒粒径、基材强度和聚丙烯纤维对EPS轻质混凝土强度的影响.试验结果表明,对于相同配比条件下的EPS轻质混凝土,掺加的EPS颗粒粒径越小,其抗压强度越高;EPS体积掺量越高,EPS颗粒粒径对抗压强度的影响越显著.同时,EPS颗粒粒径对抗压强度影响的效果,与所配制EPS轻质混凝土的基材强度有关,基材强度越低,EPS颗粒粒径大小对抗压强度影响的效果越显著.此外,掺加聚丙烯纤维能显著提高EPS混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度.     

钢纤维混凝土剪力墙连梁裂缝试验研究

通过6根钢纤维混凝土剪力墙连梁与1根普通混凝土连梁在低周反复荷载作用下的试验,研究了不同钢纤维混凝土强度等级和不同钢纤维体积含量对连梁裂缝的发展及破坏形态的影响,结果表明:在连梁中加入钢纤维,能够有效地约束裂缝的出现,限制裂缝的发展;连梁中混凝土的强度越高,其限制裂缝的能力越强。     

聚乙烯醇纤维砂浆的性能及实际应用

对聚乙烯醇纤维砂浆进行了实验室内力学性能和室外现场抗裂性能的研究.通过实验室内研究不同水灰比对2％纤维掺量砂浆的抗压抗折强度影响;通过室外现场研究2％纤维掺量和0.45水胶比的砂浆抗裂性能,并与不掺纤维的砂浆进行对比.结果表明:掺入纤维后砂浆的实际强度均大于其设计强度,水胶比越小的纤维砂浆强度越高,且纤维砂浆能有效抑制早期表面收缩裂缝开展.最后将之应用于实际桥梁的护栏修补,并得到了良好的效果.     

聚丙烯纤维对水泥砂浆干缩开裂的影响

通过圆环法的对比试验,研究了不同体积分数下聚丙烯纤维对水泥砂浆干缩开裂形态的影响,结果表明:聚丙烯纤维体积分数越高,水泥砂浆出现初始裂缝的时间越晚;各种体积分数下聚丙烯纤维水泥砂浆的裂缝形态均为多发型细微裂缝.分析了不同体积分数聚丙烯纤维对水泥砂浆干缩开裂性能的作用机理,以及多缝出现的原因.     

聚乙烯醇纤维和碳纳米管改性对混凝土力学性能的影响

为研究聚乙烯醇（PVA）纤维和碳纳米管（CNTs）对混凝土力学性能的影响，制备了不同PVA纤维和CNTs掺量的混凝土试件来进行抗压、劈裂抗拉以及抗折试验，并通过数字图像相关（DIC）技术对试件在抗折试验下的裂缝扩展进行了全过程监测.结果表明：当PVA纤维体积分数和CNTs质量分数均为0.15%时，混凝土试件的力学性能最优；DIC应变云图直观展示了混凝土试件在抗折试验过程中的裂缝扩展，可以对裂缝的位置以及发育方向进行准确地判别；PVA纤维和CNTs通过桥接作用延缓了水泥基体中微裂缝的发展，改善了混凝土的微观结构，表现出正混杂效应.     

电压对锈裂钢筋混凝土电泳沉积修复效果的影响EI北大核心CSCD

提出了以高性能环氧树脂溶液为修复溶液的电泳沉积修复法,研究了修复过程中各电压下锈胀开裂钢筋混凝土试件裂缝面形貌、电阻、沉积膜厚度的变化规律,以及电压对修复后试件防水和抗碳化性能的影响.结果表明:电泳沉积修复24 h后各试件的裂缝皆可完全愈合,电压越高,锈胀裂缝愈合越快,裂缝面环氧树脂沉积膜越厚,电阻越大;修复后试件的防水和抗碳化性能显著提升,相较于高电压,低电压修复后试件的防水性能更好;电压对修复后试件的抗碳化性能影响不大.     

聚丙烯纤维砂浆拉伸试验及三维分形破裂面分析

运用分形理论及递归算法编制VB程序,随机构造出纤维砂浆拉伸试件三维分形破裂面进行分析。结果表明,聚丙烯纤维水泥基材拉伸承载力由水泥基材三维破裂面正截面承载力、水泥基材三维破裂面拉力方向截面承载力以及聚丙烯纤维-水泥基材粘结力三部分构成,较未掺纤维试件仅有水泥基材正截面承载力有所提高。采用所提出的三维分形破裂面的分析方法随机统计分析了聚丙烯纤维砂浆试件的直接拉伸承载力,与试验值相差在5%以内。因此,水泥基材中大量乱向分布的低弹性模量纤维能够阻碍裂缝的扩展,形成更为复杂的破裂面,提高了纤维水泥基材的抗拉强度。     

结构型纤维对开裂混凝土渗透性能的影响

为研究结构型聚丙烯纤维和结构型钢纤维对带裂缝混凝土渗透性能的影响,通过圆饼试件的反馈劈拉试验预制不同宽度等级的裂缝,借助数码显微镜（supereyes）对不同位置处的裂缝宽度进行测量,利用自行设计的常水头渗透实验装置对带裂缝圆饼试件的渗透率进行测定,利用激光扫描仪对试件开裂面形态进行测量。对比分析了结构型聚丙烯纤维和结构型钢纤维对开裂混凝土渗透性能的影响。研究表明：素混凝土试件在劈拉试验中发生脆性破坏,而掺入结构型聚丙烯纤维和结构型钢纤维的试件开裂后均表现出较好的韧性,裂缝宽度得到较好的控制;随着裂缝宽度的增大,开裂混凝土的渗透率增大;结构型聚丙烯纤维和结构型钢纤维提高了试件开裂面的曲折度和粗糙度,与同等裂缝宽度的素混凝土试件相比,掺加结构型聚丙烯纤维和结构型钢纤维试件的渗透率有不同程度的降低。修正后的泊肃叶定律（Poiseuille law）可以反映结构型聚丙烯纤维和结构型钢纤维对开裂混凝土渗透率的影响。     

纤维对轻骨料混凝土的SHPB冲击性能影响

以LC30全轻混凝土和石轻混凝土为基准,对聚丙烯纤维(PPF)、钢纤维(SF)和玄武岩纤维(CBF)不同组合掺入方式,分别进行了静力试验和SHPB冲击试验。结果表明:纤维能有效提高试件的韧性和完整性,且纤维和骨料的弹性模量越高越显著;在相同应变率条件下,纤维也能有效提高动态强度增长因子(DIF)、峰值应力、峰值应变和总能量比,且与纤维指数(RI)具有良好的相关性,并随RI增大而增大。     

水镁石纤维的分散及在混凝土中的应用

通过掺加减水剂制备了水镁石纤维悬浮液。SEM显微分析表明,减水剂对水镁石纤维有很好的松解作用。采用电子探针(EPMA)及能谱仪分析技术。测试了制备好的水镁石纤维混凝土试件,通过二次电子及背散射成像,观察了水镁石纤维在混凝土中的分散情况。利用EDS进行面扫描,分析了微区成分,并进行了性能测试。测试结果表明,水镁石纤维在混凝土中可以均匀分散,水镁石纤维在混凝土中分散性越好,混凝土强度越高,且水镁石纤维混凝土的韧性优于普通混凝土。     

复掺非等长玄武岩纤维的水泥土抗拉特性分析

为研究非等长玄武岩纤维复掺对水泥土抗拉强度的影响规律,选取长度为6,9,12 mm的玄武岩纤维混合复掺,开展不同长度玄武岩纤维复掺的水泥土拉伸试验和电镜扫描测试,分析纤维复掺对水泥土抗拉峰值强度、残余强度及韧性的影响规律及其微观作用机制。结果表明:玄武岩纤维复掺水泥土的应力-应变曲线均可划分为弹性变形阶段、损伤破坏阶段、残余强度阶段和最终破坏阶段4个阶段,纤维减缓了试件在损伤破坏阶段的应力损失速度; 复掺不同长度的纤维可有效提高纤维水泥土的抗拉峰值强度、残余强度和韧性; 纤维长度9 mm+12 mm按3:1混合复掺的抗拉强度、残余强度最优; 纤维在水泥土中相互搭接交错形成空间网状结构,纤维与水泥土间的锚固是其提升水泥土抗拉强度的主要机理; 纤维短时易被拔出,纤维过长会出现集束现象,影响纤维对水泥土抗拉强度的增强效果。     

岩石峰后注浆加固前后力学特性单轴试验研究

在岩石试件单轴压缩破裂的基础上,进一步开展了峰后注浆加固试件的力学特性试验研究.分别采用水泥浆和玛丽散N加固破裂试件,试验发现分别采用玛丽散N、425#水泥进行破裂岩石注浆加固时,岩石强度比其残余强度都有显著提高,加固后岩石的变形趋于协调.同一浆液加固不同的岩石,被加固体本身的强度越高注浆加固体的强度提高越高;同样的岩石注入不同浆液,浆液的粘结强度越高注浆后的强度就越高.试验结果验证了岩石注浆加固是加固围岩非常有效的方法.     

不同加载速率下混凝土剪力传递性能试验研究

为了研究不同加载速率下混凝土剪力传递的性能,进行了15个钢筋混凝土试件的剪切试验,试验中主要量测了钢筋混凝土裂缝处钢筋的应变、剪切面处的剪切滑移,得到了试件裂缝处剪应力和剪切滑移曲线,重点探讨了加载速率、混凝土强度、裂缝的存在等因素对钢筋混凝土试件的破坏形态及剪力传递性能的影响。研究表明,随着加载速率的增大,试件的极限剪应力也增大;裂缝的存在对混凝土的剪力传递造成较大程度的削弱,对剪应力及破坏形态有很大影响;混凝土强度也对剪应力传递造成影响,强度越高,剪应力越大。     

基于DIC的花岗岩-混凝土梁抗弯性能研究EI北大核心CSCD

为研究岩体缺陷对花岗岩-混凝土复合体抗弯性能的影响,选用2种花岗岩(黄金麻、芝麻灰)制备了不同缝高比(0、0.1、0.5)的花岗岩-混凝土试件,并进行了四点弯曲试验,采用三维数字图像相关(3D‑DIC)技术对试件的裂缝开展过程进行了实时监测.结果表明:花岗岩弹性模量越大,试件承受荷载的能力就越强;当裂缝开展至胶结面时,由于花岗岩强度较高,试件荷载-应变曲线会再次上升,直至花岗岩开裂;预制裂缝的缝高比越大,同阶段试件的损伤程度越大,加载结束时裂缝宽度也越大,并且花岗岩弹性模量越大,试件损伤程度特征越明显;当花岗岩内部存在缺陷时,裂缝开展方向会向缺陷靠拢,导致试件进一步失稳破坏.     

网状聚丙烯纤维和PVA纤维对高性能混凝土高温性能的影响

本文研究了含湿量和纤维对高性能混凝土高温爆裂和高温后残余力学性能的影响。研究结果表明,含湿量是影响高性能混凝土高温爆裂的主要因素。高性能混凝土发生爆裂的温度范围是350~450℃,爆裂的临界含湿量为63%~75%。试件含湿量越高,试件爆裂的频率和损伤程度越大。单掺体积分数为0.05%的网状聚丙烯纤维或PVA纤维即可防止高性能混凝土发生高温爆裂,纤维掺量越高,高性能混凝土高温损伤程度越小。单掺网状聚丙烯纤维和PVA纤维改善了高性能混凝土高温后残余抗压强度、残余劈拉强度和残余断裂能。     

侵蚀环境下TRC约束混凝土与钢筋的黏结性能

纤维编织网增强混凝土(TRC)约束条件下钢筋与混凝土的黏结性能是评价TRC加固效果的重要因素之一.基于电化学锈蚀和拔出试验结果,从锈胀裂缝、破坏模式、黏结强度、黏结失效机理的角度对比分析了侵蚀环境下未约束和TRC约束混凝土与钢筋的黏结性能,并从能量角度对黏结性能作了进一步阐释.结果表明:TRC约束可以有效限制锈胀裂缝的开展,TRC约束试件的锈胀裂缝宽度明显降低;TRC约束试件的破坏模式由混凝土劈裂破坏转变为具有一定延性特征的劈裂-拔出破坏;未约束试件的极限黏结强度随钢筋锈蚀率增加而极大降低,TRC约束则可以有效控制该降低趋势;从能量角度得到的分析结果与试验结果具有较好的一致性.     

关键影响因素耦合作用下混凝土低温受压强度试验研究

采取浸泡和烘烤方式对试件混凝土进行不改变其内部孔隙结构和分布的含水率预处理,然后通过不同低温下轴压试验系统地探讨作用的低温(-40～-180℃)和混凝土的含水率(1. 5%～5. 5%)、强度等级(C30、C40和C50)等3个关键因素对混凝土低温受压强度的影响规律并拟合出相应的耦合函数。试验结果表明:含水率和强度等级越高、作用的低温越低时,试件破坏声响越大、清脆,脆性更显著、偏心现象也渐显现,破坏后形成的上下锥体残块差异变大且碎块变得细碎、破坏面粗骨料被劈裂现象也更明显。混凝土受压强度低温下有较大的提升,混凝土的含水率越高、强度等级越低以及作用的低温越低时这种情况更加明显,且与含水率间更近于线性关系。3个关键因素中混凝土含水率和低温的作用对混凝土受压强度的影响明显,而混凝土强度等级的影响要弱。     

CFRP加固损伤钢筋混凝土梁抗冲击性能试验研究

对采用碳纤维增强复合材料(CFRP)加固的不同损伤程度的钢筋混凝土梁进行落锤冲击试验,以冲击高度、加固层数为试验参数分析CFRP加固损伤试件的裂缝发展、破坏形态及抗冲击性能,并研究试件在冲击荷载下的动力性能。结果表明：试件损伤程度越高,其斜向裂缝发展越密集,试件的破坏程度越严重;落锤冲击高度越高,裂缝发展越趋近于跨中局部化;当采用多层CFRP布加固损伤试件时,试件在落锤冲击作用下保持较好的完整性,仅外部混凝土粉碎掉落;随着CFRP布粘贴层数的增加,试件整体产生弯剪破坏,损伤试件加固修复后的抗冲击能力及刚度相较于完好试件得到显著提升,提升幅度为70%～72%,但增加CFRP布粘贴层数对试件的加固修复效果提升作用有限,且加固效果与抗冲击能力并非呈线性关系;基于有效应变计算的结果可知,采用CFRP布加固修复不仅仅具有加固补强的作用,同时能够在一定的程度上改善试件的整体抗冲击性能。     

纤维混杂微膨胀混凝土力学性能及其工程应用

研究了不同弹性模量纤维与氧化镁膨胀剂复掺对混凝土试件强度的影响规律.同时在西藏某机场现场浇筑480 m2纤维微膨胀混凝土试验段,并采用数显式回弹仪测量机场道面混凝土的强度和回弹值.结果表明:钢纤维系列纤维混杂微膨胀混凝土试件的7 d和28 d强度均大于空白样试件强度;与普通混凝土面板相比,钢纤维掺量为40kg/m3和80kg/m3的纤维混杂微膨胀混凝土强度和回弹值分别增加了5.0%、10.5%和5.9%、10.5%.