钢纤维高强水泥基复合材料的界面效应及其疲劳特性的研究

通过综合分析提出，钢纤维与水泥基体、集料与水泥浆的界面层不仅可以改善和强化，而且经有效地调整界面区的组成和结构，界面层及其薄弱特征完全能够消失，并且还有丙强化的可能，再强化程度则与界面区组成结构密切相关，这是扩大纤维效应范围、强化空间随机叠加、配制高性能水泥基复合材料的理论基础，本工作还研究了界面效应与高强混凝土，钢纤维高强水泥基复合材料在反复荷载作用下疲劳特性的关系，实验结果表明，因钢纤维与硅灰     

钢纤维增强水泥基复合材料增韧机理研究

钢纤维可有效阻碍水泥基材料中微裂缝的产生和发展,提高其抗裂能力。基于Eshebly等效夹杂理论和最大周向应力准则,获得了平面应力条件下无限大薄板中裂缝与钢纤维相互作用的应力强度因子(SIF)解,推导了掺入纤维后的Ⅰ-Ⅱ复合型断裂裂缝尖端最大应力表达式。根据掺入钢纤维前后裂缝尖端最大应力比,分析了钢纤维方向、位置和弹性模量对增韧效果的影响。结果表明,钢纤维通过改变裂缝尖端应变场,影响应力强度因子,从而降低尖端最大应力。当钢纤维方向与裂缝方向垂直时,裂缝尖端最大应力比最小,定向后钢纤维的增韧效果最明显。钢纤维的增韧效果主要受纤维方向影响,而受纤维弹性模量的影响小。     

剑麻纤维增强水泥基复合材料研究进展

剑麻纤维具有环保、经济、力学性能良好等特点,近些年备受水泥基复合材料研究学者青睐.剑麻纤维具有较高的抗拉性能,弥补水泥基复合材料的脆裂的缺点;在水泥基复合材料中掺入较少的剑麻纤维可以较大提高水泥基复合材料抗拉性能和韧性.总结了剑麻纤维增强水泥基复合材料中剑麻纤维表面处理、制作工艺、宏观力学性能、微观结构的研究现状、未来发展动向、经济效益,并对剑麻纤维目前存在问题做了总结以及前景展望.     

定向钢纤维水泥基材料Ⅰ-Ⅱ复合型断裂性能研究

通过不同预制裂缝位置的三点弯曲梁断裂试验,研究了定向及普通乱向钢纤维水泥基材料Ⅰ-Ⅱ复合型裂缝的断裂特性.利用试验测得的荷载-裂缝口张开位移曲线以及荷载-挠度曲线,分析了钢纤维水泥基材料复合型裂缝扩展的全过程.结果表明,定向钢纤维水泥基复合材料的断裂性能明显优于普通乱向钢纤维水泥基复合材料;在本试验裂缝偏移距离范围内(0～100 nm),随着预制裂缝偏移距离的增加,起裂角、起裂荷载、峰值荷载逐渐增大,而断裂能逐渐降低;随着起裂角的增加,定向钢纤维水泥基材料的增强效果有所降低,当起裂角达到33°～43°,降低幅度较为明显.     

碳系水泥基复合材料的研究进展

本文介绍了国内外水泥基复合材料的研究进展,重点对水泥基导电复合材料、水泥基电磁屏蔽复合材料和水泥基压电机敏复合材料,如导电性能、磁性能、屏蔽性能、压电性能等材料的组成、特性及发展状况进行了综述.     

现代水泥基复合材料

两种或者两种以上不同化学性质或不同组织相的物质,以微观或宏观的形式组合而形成的材料,均可称为复合材料。在工程上所称的复合材料主要是指一种材料以人工均匀地分散在另一种材料中,以克服单一材料的某些弱点,具有综合性能的材料。     

纤维增强水泥基复合材料的研究进展

综述了纤维增强水泥基复合材料(fiber reinforced cementitious composites,FRCC)目前在国内外的研究进展.简要介绍了FRCC的概念及其基本性能,详细介绍了超高性能FRCC的国内外研究进展,重点介绍了FRCC的纤维间距、复合材料以及多重裂缝等理论的研究情况以及FRCC工程应用情况,在此基础上,提出了当前FRCC研究中存在的问题和今后需要进一步研究的方向.     

聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料研究进展

普通混凝土具有许多优点,但其脆性大、易产生开裂,这将导致外界化学介质向内部扩散的速度加快,使建筑结构的使用寿命大幅度降低.加入聚乙烯醇纤维是解决这一问题的一种有效途径,并且能够显著改善水泥基材料的性能.论文介绍了聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料的国内外研究现状、动力学特性以及自愈合情况,探讨了该材料的微观设计理论,介绍了其应用,并对聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料研究进行了展望.     

高延性水泥基复合材料的断裂性能分析

实验测试了不同纤维掺量下的高延性水泥基复合材料的载荷—挠度曲线,并对试件加载过程中的声发射信号进行收集,分析了试件断裂后的裂纹分布及纤维在基材中的破坏形式。结果发现:(1)当纤维体积掺量2.0%时,水泥基材的极限挠度、极限抗弯承载力分别可达20.16mm、19.47MPa;(2)高延性水泥基复合材料破坏主要来自于微裂纹的萌生、扩展以及损伤积累过程,试件从加载至完全破坏的时间为素水泥基复合材料破坏持续时间的2~5倍;(3)高延性水泥基复合材料中纤维的破坏以纤维被拔出和纤维被拉断两种模式,试件表现出明显的多缝开裂特征。     

水泥基功能复合材料研究进展及应用

介绍了国内外水泥基功能复合材料的研究进展及应用,重点对几种重要的水泥基功能复合材料,如导电、压电、介电、磁性、屏蔽等材料的组成、特性、工艺及发展状况进行了综述.     

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.     

超高韧度水泥基复合材料经亚高温处理后的性能

通过狗骨试件拉伸试验、数字图像影像相关处理(DIC)和立方体试块轴压试验,研究了高粉煤灰掺量的超高韧度水泥基复合材料(ECC)在亚高温处理后的力学性能。结果表明:在不高于200℃的温度处理后,ECC仍能实现多裂缝开裂,并能有效地控制裂缝的宽度。50、100℃温度处理明显提高了ECC的抗拉强度和应变能力,200℃时有所回落,但仍高于常温水平。DIC法的测试结果显示,各温度工况下基体在极限拉伸时的裂缝宽度相近,不同温度的影响主要体现在裂缝的数量上。在20、50和100℃时,ECC抗压强度大小相当,200℃时下降19.3%。适当的温度处理可以提高ECC基体的强度并改善纤维与基体的界面性能,从而提高ECC的抗拉性能和应变硬化能力。     

纤维水泥基材料中纤维分布均匀程度与弯曲性能关系的研究

对配合比和加工制作过程完全相同聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基复合材料,通过采用一种对试件断面抛光,涂荧光粉的显微成像法对PVA纤维在水泥基材料中的分布状况进行量化测定;通过3点弯曲试验并结合测定结果研究了纤维分布对材料弯曲性能的影响.纤维测定结果表明:荧光显微成像法在划分网格适当的条件下可以准确的量化测定PVA纤维的分布,3点弯曲试验和纤维分布测定结果表明:纤维分布对材料的开裂强度没有影响,但是却决定了开裂强度到弯曲强度的提高幅度和弯曲韧度.纤维分布越均匀,提高幅度和弯曲韧度越大,同时材料的弯曲强度及相应的挠度也越大.     

压痕法确定纤维复合材料界面影响区蠕变特性的数值模拟法

研究由平头压痕蠕变试验来确定纤维复合材料界面影响区蠕变性能参数的可行性。利用有限元蠕变分析确定在定压痕应力下的压痕蠕变率，重点放在稳定压痕蠕变率和复合材料材料界面影响区的蠕变性能参数的关系上。计算结果表明，界面影响区的剪应力沿纤维轴向在蠕变的主要过程中均匀分布，并且保持不变；详细地研究了压头大小对压痕蠕变响应的影响：提出两种方法由压痕蠕变试验来确定界面影响区蠕变性能参数，并给出了算例。这些结果也有利于准确认识平头压痕蠕变试验从而拓宽其应用范围。     

热处理对聚合物改性纤维增韧水泥基复合材料物理力学性能的影响

采用环氧乳液、乳胶粉制备了聚合物改性纤维增韧水泥基复合材料,研究了200℃、400℃、600℃、800℃热处理对材料物理力学性能的影响.结果表明:掺加聚合物可以改善试样的高温体积稳定性,使得试样在800℃高温下热处理时不发生爆裂;室温冷却条件下,聚合物使得材料峰值残余强度对应的温度由400℃降低至200℃,而在水冷却条...     

化学激发硅灰强化钢渣基胶凝材料的微观结构及力学性能

化学激发钢渣基胶凝材料的抗压强度低,难以满足建筑材料对强度的要求;通过掺入少量硅灰以加速其水化反应,改善化学激发钢渣基胶凝材料的力学性能.当碱激发剂Na2SiO3·9H2O用量11wt％,硅灰掺量10wt％时,碱激发硅灰-钢渣基胶凝材料在室温养护28 d后,其抗压强度达56.7 MPa,较不掺硅灰的胶凝材料强度提高了59.72％.XRD、SEM及MIP结果表明:钢渣在碱激发作用下,随龄期的延长,氢氧化钙量逐渐减少,无定形的水化产物增多,微观结构更加致密,加入硅灰后,最可几孔径明显减小,无害孔的数量明显增多,导致其强度大幅度提高.     

纤维增强复合材料在体育器材上的应用

介绍纤维增强复合材料在体育器材领域的应用。主要从纤维增强复合材料应用在体育器材方面的优势，以及选材原则、产品品种、应用实例及现状等方面进行了阐述。