PVA纤维掺量对钢筋HPFRCC/混凝土复合梁受弯性能的影响

为改善普通钢筋混凝土梁易开裂的缺点,可将受拉区部分混凝土采用同体积的HPFRCC替代形成HPFRCC/混凝土复合梁。基于复合梁的正截面弯曲性能试验,主要研究PVA纤维体积掺量对复合梁受弯性能的影响,研究结果表明,受拉区HPFRCC层的存在,可有效分散裂缝且抑制裂缝的扩展,复合梁的裂缝呈"根系状"分布形态,且随着HPFRCC层内纤维掺量的增加,裂缝变得更加细密;开裂后,PVA纤维的桥接承拉作用使复合梁中受拉钢筋与压区混凝土的应变增长较为迟缓;与普通混凝土梁相比,复合梁的初裂荷载、屈服荷载与极限荷载均有不同程度的提高且开裂荷载的提高幅度最为明显。     

基于数字图像方法的混掺纤维应变硬化水泥基复合材料力学性能及变形特征

为揭示混掺纤维对应变硬化水泥基复合材料力学性能和变形行为的影响规律,研究了玄武岩–聚乙烯醇(PVA)纤维应变硬化水泥基复合材料的抗拉、抗压性能及压应变演化特征.设计了纤维掺量为材料体积分数的2％,玄武岩纤维和PVA纤维掺量比分别为3:1、1:1和1:3,同时控制粉煤灰与水泥掺量的比值(FA/C)分别为1.2、1.5和2...     

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.     

粉煤灰/硅灰复合掺合料对水泥净浆性能的影响

研究了水泥标准稠度用水量、粉煤灰掺量、硅灰掺量、粉煤灰与硅灰双掺对水泥净浆性能的影响.结果表明,硅灰使水泥净浆需水量明显增加,粉煤灰、硅灰双掺可克服单掺粉煤灰早期强度低的缺点,短期内能提高水泥净浆的抗压强度.     

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。     

水泥-硅灰/粉煤灰体系强度、收缩性能与微观结构研究

为研究硅灰及粉煤灰对不同养护龄期的水泥浆体强度及收缩性能的影响,以水胶比为0.29的水泥浆体为基体,设计制备了五种硅灰及粉煤灰掺量的复合水泥浆体,借助量热仪和压汞仪测试表征了不同复合水泥浆体的水化放热特性以及孔结构组成,分析了水化放热量、孔隙率等参数随硅灰和粉煤灰掺量增加的变化规律,建立了复合浆体抗压强度与孔结构以及水化特性与收缩应变之间的量化关系。结果表明,掺入粉煤灰会大幅降低水泥净浆早期抗压强度,但对减小自收缩应变和干缩应变极为有利。掺入硅灰能明显提高净浆3 d抗压强度,但当硅灰掺量超过10%(质量分数)后,净浆3 d自收缩应变及28 d干缩应变增加极为明显。掺入硅灰会使水泥水化诱导期开始和结束的时间提前,还会增加水化反应级数和各阶段的反应速率常数值,导致水泥-硅灰复合浆体的水化放热总量和放热速率相较于水泥-粉煤灰体系大幅增加。粉煤灰和硅灰的掺入均能有效细化水泥浆体内部孔结构,提高凝胶孔比例,大幅降低大孔比例。复合浆体的72 h水化放热总量和3 d自收缩应变呈现正相关关系,而孔隙率和抗压强度呈现明显的负相关关系。     

聚乙烯醇纤维掺量对水泥胶砂力学性能的影响

为了研究聚乙烯醇(PVA)纤维的掺量对水泥胶砂力学性能的影响,采用硫铝酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、聚乙烯醇纤维等材料制备40 mm×40 mm×160 mm胶砂试件,通过流动度试验、抗折试验、抗压试验测试7组试件的力学性能。试验结果表明,随着纤维掺量的增加,胶砂的流动度逐渐降低。抗折、抗压试验中,试件的抗折强度均比不加纤维的有不同程度提高,掺加质量分数0.20%的PVA纤维的试件3、7、28 d的抗折强度均最大;试件的抗压强度和抗折强度的变化规律相同。韧性数值表明,试件在龄期为3 d的测试结果呈上升趋势,龄期为7 d和28 d呈下降趋势。经综合比较,PVA纤维质量分数为0.20%时,试件的力学性能最佳。     

大掺量矿物掺合料纤维增强轻骨料混凝土的抗疲劳性能

为研究纤维增强轻骨料混凝土抗疲劳性能，开展了恒应力循环压缩试验，对疲劳应力-应变响应进行了研究。试验采用质量分数为20%的粉煤灰和50%的粒化高炉矿渣部分替代水泥，变量为单掺或混掺不同掺量的钢纤维和聚乙烯醇(PVA)纤维。结果表明：随着循环加载次数的增加，钢纤维混凝土的宏观裂纹数量比PVA纤维混凝土多，试件的破坏形态表现为轻骨料的破裂和纤维的渐进拔出(钢纤维)或断裂(PVA纤维);钢纤维混凝土的疲劳应变及残余应变均最大，而混杂纤维混凝土的最小；在同一应力水平下，混杂纤维混凝土的疲劳寿命最长，而钢纤维混凝土的最短；钢纤维混凝土的极限疲劳损伤高于PVA纤维混凝土和混杂纤维混凝土，且随最大应力水平的降低，该差异逐渐缩小。     

高温养护下粉煤灰效应机理研究

大体积混凝土施工过程中,为降低水化热而采用大量的粉煤灰替代水泥,故对高掺量粉煤灰水泥的水化硬化机理进行深入系统的研究具有重要的意义.以大掺量粉煤灰胶凝材料硬化浆体为研究对象,结合XRD、FTIR、NMR等测试分析,研究高养护制度下粉煤灰掺量对其水化相C-S-H凝胶硅氧四面体聚合程度的影响规律.结果表明:高温养护的硬化浆体,其水化相C-S-H凝胶硅氧四面体聚合程度和Al原子取代Si原子的程度,在各个养护龄期始终高于常温养护的硬化浆体.     

硅灰对钢纤维混凝土耐久性能的影响研究

为提高钢纤维混凝土耐久性能,采用复掺的方式,选择高品质的硅灰掺入到钢纤维的混凝土结构中。在保证基准配合比相同的情况下,通过不同的硅灰与钢纤维配合比,探讨硅灰对钢纤维混凝土耐久性能的影响。通过实验结果表明,随着硅灰掺入钢纤维混凝土量的增加,混凝土的抗折强度、抗压强度和劈裂强度、抗冻性能都明显提高,并在12%硅灰+1.2%钢纤维时达到最大。     

改性再生混凝土梁抗弯性能试验与分析

以硅粉含量和混杂纤维含量为试验参数,将1根普通混凝土梁作为对照组,3根不同硅粉含量和2根混杂纤维不同体积含量的梁作为试验组,对改性再生混凝土梁的抗弯性能进行分析,结果表明:改性再生混凝土梁与普通再生混凝土梁的破坏过程一样都具有明显的四个阶段,而且其基本受力过程也符合平截面假定;而且随着硅粉和混杂纤维的掺入使得改性再生混凝土梁的抗弯性能增强,抗开裂和极限承载力方面优于普通再生混凝土梁;而且按照规范计算出来的正截面极限承载力与试验值基本吻合,改性再生混凝土可以按照规范进行设计,为工程实践提供了参考依据.     

Flexural behavior of hybrid PVA fibers reinforced ferrocement panels at elevated temperatures

Fire safety should consider not only the performance of the structure after the fire but also the behavior during the fire. The structural fire reliability performance of hybrid PVA fiber reinforced ferrocement (HFF) panels is experimentally determined based on its flexural characteristics and damage during the exposure to elevated temperatures. The residual compressive strength of 60 cubs was also tested after exposed to temperatures. In addition, 30 HFF panels were tested to evaluate their structural capacity by conducting an in‐situ binding test during the heating of up to 200°C, 400°C, 600°C, and 800°C, and compared with control samples tested at ambient (24°C) temperature condition. The main parameters investigated were the specimen thickness and the effect of using mineral admixtures (fly ash and silica fume) in the mortar mixtures. The results show a strength decline of both flexural and compressive strengths as temperature increases. The bending capacity at 800°C is reduced to about 90% of the ambient capacity only. In between the 2 temperatures, the reduction rate is found to be almost linear. A theoretical prediction of the moment capacity reduction shows a good agreement with the test results.     

钢渣微粉生态型超高性能混凝土力学性能影响因素分析

为促进钢铁企业废渣的无害化处理与资源化利用,将钢渣制成微粉替代石英粉制备生态型超高性能混凝土(UHPC)是其再利用的有效途径之一。针对配制钢渣微粉UHPC的原材料因素影响问题,采用正交试验法对不同配合比下钢渣微粉UHPC的抗压、抗折、劈裂抗拉等强度指标及弹性模量进行测试,以分析硅灰、钢渣微粉、河砂和钢纤维四种原材料掺量对其各项性能指标的影响效果。结果表明：钢纤维体积掺量对钢渣微粉UHPC的各项力学性能影响最为显著,河砂、钢渣微粉掺量影响程度较大,硅灰掺量影响程度较小;立方体抗压强度、抗折强度、静力受压弹性模量指标下的显著性影响顺序为钢纤维>河砂>钢渣微粉>硅灰,轴心抗压强度、劈裂抗拉强度指标下的显著性影响顺序为钢纤维>钢渣微粉>河砂>硅灰;经正交试验得出最佳配合比方案,按该方案制备的钢渣微粉UHPC具有良好的工作性能与力学性能。     

硅灰对碳纤维混凝土强度及电阻率影响研究

通过在碳纤维混凝土中加入硅灰,研究了硅灰对碳纤维混凝土抗压强度、抗折强度和劈裂强度的影响规律,同时研究了硅灰对碳纤维混凝土电阻率的影响作用。结果表明:碳纤维混凝土相对素混凝土,抗压强度降低了5.9%,抗折强度提高了25.8%,劈裂强度增加了了21.1%;加入硅灰后,碳纤维混凝土抗压强度、抗折强度和劈裂强度都有所增加;10%硅灰掺量时,抗压强度增加了39%,抗折强度提高了40.6%,劈裂强度提高了34.3%。加入硅灰后碳纤维混凝土电阻率也明显降低,3 d时两者电阻率降低了8.6Ω,随着时间的推移,差值越来越小。说明硅灰对碳纤维混凝土的电阻率也有明显作用,进一步证明了加入硅灰可以有效提高碳纤维在混凝土中的分散性。     

粗纤度PVA纤维混凝土力学性能试验分析

将粗纤度聚乙烯醇(PVA)纤维加入混凝土中,采用搅拌试验方法分析PVA纤维在混凝土中的分散性;对比不同纤维体积分数下PVA纤维混凝土的坍落度分析其可施工性;对比不同纤维体积分数PVA纤维混凝土的抗压、抗弯拉及劈裂抗拉强度和破坏状态来探索其综合力学性能。试验结果表明:PVA纤维在混凝土搅拌过程中分布较均匀不易结团;相对素混凝土,PVA纤维混凝土的坍落度略有下降;抗压强度无明显提高,抗弯拉及劈裂抗拉强度随着纤维体积分数增加呈二次函数增大。     

黄麻与聚乙烯醇纤维增强水泥土的弯曲及早期抗裂性能

深层水泥土搅拌桩围护墙具有水泥基材料的特性,包括脆性破坏以及较低的拉伸强度和弯曲强度,且温度应力产生的干燥收缩可能会导致裂缝的产生并引起墙体渗漏和塌陷。本文研究了黄麻纤维和聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥土搅拌桩的弯曲性能和裂后性能,并对纤维改善水泥土早期干缩裂缝的效果进行了对比。结果表明,随着黄麻纤维和PVA纤维含量的增加,第一裂缝弯曲强度和峰值弯曲强度均逐渐增加。纤维对改善水泥土的裂后性能起着至关重要的作用,水泥土残余弯曲强度比、延性指数和韧性随纤维含量增加显著提高。黄麻纤维在韧性方面的表现略好于PVA纤维,在其他裂后指标上两种纤维差距较小。采用数字图像相关方法研究纤维对水泥土早期塑性收缩裂缝的影响,结果表明,水泥土中添加纤维可有效抑制干燥条件下收缩裂缝的形成和扩展,纤维的掺入有效减小了水泥土干缩裂缝的宽度和数量,且纤维含量越多效果越佳。     

高掺量粉煤灰高延性水泥基复合材料的制备和性能

高延性水泥基复合材料(hjgh ductility cementitious composites,HDCC)是一种具有应变硬化、多缝开裂和高延性等特性的新型纤维增强水泥基复合材料,其材料设计必须取得基体韧度、界面黏结和纤维特性三者的最优组合,因此,HDCC的制备必须优选原材料和优化配合比,以取得最优的材料制备技术.从配合比设计入手,研究了粉煤灰含量、胶砂比等对HDCC力学性能的影响,优化了特定材料下的材料制各技术.结果表明:粉煤灰含量、胶砂比和养护条件对HDCC的拉伸性能均具有较大的影响.随着粉煤灰掺量的增大,砂含量的降低,拉伸应变增大.当砂含量较高时,基体开裂韧度较高,基体的极限拉伸应力下对应的极限拉伸应变较小,然而随着应力的下降,复合材料仍然能维持相当大的应变·     

沸石粉取代部分硅灰的超高性能混凝土力学性能研究

相比于硅灰,沸石粉是一种可就地取材、价格低廉的矿物掺合料。采用沸石粉取代硅灰制备超高性能混凝土(UHPC),研究了沸石粉掺量、水胶比和钢纤维体积掺量对沸石粉UHPC力学性能的影响。结果表明:沸石粉取代部分硅灰降低了UHPC的3 d强度,而随着龄期的增加,15%(质量分数)取代率的沸石粉增加了其强度,30%(质量分数)沸石粉取代率影响不大;沸石粉有助于改善UHPC后期韧性;水胶比的增加降低了沸石粉UHPC强度,但水胶比为0.16和0.14的试件强度相差不大;适量钢纤维有助于提高沸石粉UHPC强度,其最佳体积掺量范围为2.5%~3.0%。