聚乙烯醇乳液改性对汉麻秸秆纤维/水泥基复合材料性能的影响

为解决汉麻秸秆纤维/水泥基复合材料力学性能较差的问题,本文提出采用聚乙烯醇(PVA)乳液对汉麻秸秆纤维/水泥基复合材料进行改性.在优化秸秆纤维的粒径和掺入量后,采用PVA乳液与秸秆纤维和水泥进行共混成型,制备了改性后的汉麻秸秆纤维/水泥基复合材料.研究了不同质量比的PVA乳液对汉麻秸秆纤维/水泥基复合材料的抗折强度、密...     

纤维掺量对聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料动态压缩性能的影响

为探究超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)的动态本构关系及纤维体积掺量对聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVAFRCC)动态力学性能的影响,基于Φ80 mm霍普金森压杆(SHPB)装置分别对不同纤维体积分数(Ovol%、0.5vol%、1vol%、1.5vol%、2vol%)的PVAFRCC试件进行冲击压缩试验,得到各类型材料在不同应变率下的应力-应变曲线。结果表明:在约110～270 s~(-1)的应变率范围内,与纤维掺量0vol%的基体(PVAFRCC-0)相比PVA纤维的掺入对动态强度增强因子(μ_(DIF))、冲击韧性和抗破碎能力有明显提高作用,并随纤维掺量的增加而进一步增强;掺2vol%PVA纤维UHTCC(即PVAFRCC-2)试件的μ_(DIF)和冲击韧性与基体相比分别提高了约33%～37%和27%～33%,其破碎产物的平均粒径是基体破碎产物的5.9～6.8倍。基于Weibull分布理论提出了适用于掺2vol%PVA纤维UHTCC试件的动态压缩本构模型。     

聚乙烯醇纤维增强聚乳酸复合材料的制备及性能研究

以聚乳酸(PLA)和高强高模聚乙烯醇(PVA)纤维为原料,通过熔融共混热压成型工艺制备了不同PVA纤维含量的PLA/PVA复合材料,研究了复合材料的相形态、玻璃化转变、结晶和熔融行为以及力学性能。结果表明：低含量的PVA纤维能均匀地分散在PLA基体中,当纤维质量分数达到20%时,纤维发生团聚。差示扫描量热仪测试结果表明PVA纤维在PLA结晶过程中起到了成核作用。随PVA纤维含量增加,PLA的结晶度增加。此外,动态力学行为表明PVA纤维含量的增加有助于提高复合材料储能模量和刚性。复合材料的拉伸和弯曲模量随PVA纤维含量的增加而增加,当PVA纤维质量分数为20%时,拉伸和弯曲模量达到最大,与纯PLA相比,复合材料的拉伸和弯曲模量分别提高了43.5%和38.6%。但是,PVA纤维的加入并没有使复合材料的拉伸和弯曲强度得到较大改善。     

配筋聚乙烯醇纤维增强水泥复合材料梁的曲率延性

聚乙烯醇纤维增强水泥（Polyvinyl alcohol fiber reinforced cement,PVA/C）复合材料具有优越的受拉应变硬化特性,可显著提高结构的变形能力。本文以PVA纤维体积分数和受拉钢筋配筋率为研究参数,对6根配筋PVA/C梁和2根普通混凝土梁（RC）进行四点弯曲试验,并对其曲率延性进行了试验研究和理论分析。试验研究表明:配筋PVA/C梁的荷载-挠度（P-δ）关系曲线所包围的面积是C梁的1.64~2.43倍,证明配筋PVA/C梁有较好的持荷变形能力;在PVA纤维体积分数一定的情况下,试验梁的曲率延性系数随受拉钢筋配筋率的增大而减小;在受拉钢筋配筋率一定的情况下,配筋PVA/C梁的曲率延性系数是C梁的1.56~2.02倍,证明掺入PVA纤维显著提高了试验梁的延性。建立了配筋PVA/C梁曲率延性系数的计算公式,并分析了PVA纤维体积分数对受压区高度系数和曲率延性系数的影响,试验结果与计算结果吻合较好。      

不同纤维掺量下聚乙烯醇纤维/水泥复合材料徐变性能试验

通过对5组试件进行试验,研究了不同纤维掺量下聚乙烯醇纤维/水泥复合材料（PVA/ECC）的受压徐变性能。结果表明:PVA纤维的加入,降低了基材的密实度及弹性模量,使试件的徐变增加;在掺杂PVA纤维（体积分数为0~2vol%）的PVA/ECC试件中,PVA纤维掺量较高和掺量较低的试件徐变均较大,PVA纤维掺量适中的试件徐变较小;各组试件的徐变速率均具有前期快后期慢的特性,7天内发生的徐变可达总徐变的40%左右,60天内约为总徐变的80%,持荷约60天后,徐变逐渐趋于收敛。最后通过对试验值进行回归分析,提出了适用于PVA/ECC材料的徐变度数学计算模型及徐变系数预测模型。      

绿色路用纤维增强水泥基复合材料制备及其韧性表征

为提高传统混凝土的路面抗变形能力,采用橡胶粉和玄武岩束制备绿色路用纤维增强水泥基复合材料(FRCC)。对材料的力学特性、韧性指标以及微观结构进行分析,结果表明:单掺橡胶粉时,材料的强度随橡胶粉掺量增加整体呈下降趋势,但其折压比随橡胶粉掺量增加有所提高,试件破坏过程中表现出一定的延性。复掺0.6%、0.8%和1.0%玄武岩纤维束时,材料的强度和折压比均有很大程度的提高,其荷载-挠度曲线具有明显的弯曲硬化特征,峰值荷载所对应的挠度比单掺10%橡胶粉的试验组提高了30%~110%,全曲线所包围面积为单掺10%橡胶粉试验组的14.4~30.3倍。采用初始弯曲韧性比进行弯曲韧性表征结果与折压比之间具有良好的线性相关性。     

PVA纤维增强水泥基复合材料热处理后的力学性能

为了促进聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)在热环境工程领域中的应用,通过狗骨试件拉伸试验,研究了高粉煤灰掺量的PVA-ECC热处理后的力学性能变化;采用单纤维抗拉试验、单纤维拔出试验以及单裂缝拉伸试验研究了PVA-ECC性能提升的机制。结果表明:在不高于200℃的热处理后,PVA-ECC仍能实现多裂缝开裂,相比20℃,50、100、200℃热处理后的PVA-ECC复合材料的拉伸力学性能提高,其幅度为100℃> 50℃> 200℃;纤维强度不是PVA-ECC抗拉性能变化的控制因素,适当的温度处理提高了纤维与基体的化学黏结力和摩擦力,从而提高了纤维的桥接作用和裂缝的余能,进而提高了PVA-ECC的抗拉性能和摩擦耗能能力。PVA-ECC性能变化的机制分析为PVA-ECC工程设计提供了良好的理论基础。      

水灰比对PVA纤维增强水泥基复合材料性能和显微结构的影响

对3种不同水灰比(0.2,0.4,0.65)形成的聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基材料,通过三点弯曲试验,结合表观裂缝形状和裂缝处PVA纤维形态,研究了水灰比对材料弯曲性能的影响;通过对断裂面处纤维表面、纤维嵌入端和纤维拉断或拔出端的SEM影像分析,从微观层面研究了水灰比对PVA纤维-基体界面显微结构的影响。弯曲试验结果表明:随着水灰比增加,跨中部位裂缝数量明显增加,裂缝处拔出的纤维数量增多而拉断的数量减少,材料的弯曲韧度和开裂强度到弯曲强度的增强幅度提高。界面显微结构表明:随着水灰比增加,基体结构由致密变疏松,界面粘结力减弱,桥接裂缝的PVA纤维状态由瞬间猝断转变为滑动拔出且表面有轻微刮削,纤维对材料增强增韧的效率显著提高。     

不同纤维掺量下聚乙烯醇纤维增强工程水泥复合材料梁剪切韧性试验

为研究聚乙烯醇纤维增强工程水泥复合材料（PVA/ECC）无腹筋梁的剪切韧性,基于5组PVA/ECC梁受剪破坏试验结果,以剪切韧性指数和斜裂缝综合指数为指标,对不同纤维掺量下PVA/ECC梁的斜截面剪切韧性进行了研究与评价。结果表明:PVA纤维的掺入能改善梁的开裂性能,明显提高梁受荷全过程的变形能力及斜截面承载力,从而提高构件的剪切韧性;PVA纤维体积分数在0~2vol%范围内时,其值越大,加载过程中消耗的能量越多,斜截面抗剪承载力越高,破坏之前的总变形越大,梁的剪切韧性越好。      

粉煤灰掺量对聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料抗硫酸盐侵蚀性能影响的研究

为了研究粉煤灰掺量对聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(Polyvinyl alcohol fiber reinforced cementitious composites,简写为PVA-FRCC)抗硫酸钠侵蚀的影响,在长期浸泡和干湿循环两种不同的侵蚀环境下,对若干次试验周期后的试件表观形貌变化、质量变化、体积变化、抗压强度和微观结构进行分析研究。试验结果表明,粉煤灰的掺入一定程度上密实了PVA-FRCC,在不同的侵蚀环境下均使其抗硫酸钠侵蚀性能得到改善,质量分数在50%之内时随着掺量的增加而更加明显。     

聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料在长期浸泡作用下抗硫酸盐侵蚀性能

为了研究纤维和粉煤灰对长期浸泡作用下聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料（PVA纤维/水泥复合材料）抗硫酸钠侵蚀的影响,对多次试验周期后的试件表观形貌变化、质量变化、体积变化、抗压强度和微观结构进行分析研究。试验结果表明,纤维的掺入及良好的分散,在水泥基体中形成了良好的网络分布结构,使PVA纤维/水泥复合材料在硫酸钠溶液中的侵蚀速度减缓,但纤维掺量有一个最佳值;粉煤灰的掺入在一定程度上密实了PVA纤维/水泥复合材料,使其抗硫酸钠侵蚀性能得到改善,质量分数在50%之内时随着掺量的增加而更加明显。     

重组蛛丝蛋白pNSR-16/聚乙烯醇复合材料的研究

研究基因重组蛛丝蛋白pNSR-16与聚乙烯醇(PVA)共混复合材料.结果表明高分子量的PVA-124对蛛丝蛋白的改性效果较好;IR分析表明PVA-124分子能促进pNSR-16分子构象由无规卷曲向β-折叠转化;SEM观察表明pNSR-16与PVA-124相容性好;体外细胞培养初步证明了复合支架材料具有生物相容性.     

Simulation of crack propagation of fiber reinforced cementitious composite under direct tension

Mode I crack propagation in fiber reinforced cementitious composite is simulated based on fracture mechanics criteria. To analyze crack propagation, a superposition method is employed to calculate the stress intensity factor at the crack tip resulted from both the applied load and the crack bridging stress. Using the model, the effects of various material parameters on the tensile performance are investigated. The requirements for tensile strain-hardening and multiple cracking are analyzed and possible methods for material performance optimization are discussed. Finally, predicted behavior is verified by tensile and bending tests performed on two fiber reinforced cementitious composite beams.     

玻璃钢纤维增强塑料薄壁管抗冲击性能的实验研究

本文采用分离式Hopkinson压杆（SHPB）实验系统,研究了玻璃钢纤维增强塑料（GFRP）薄壁管在低速冲击载荷作用下的抗冲击性能,探讨了薄壁管的截面形状和壁厚对其冲击破坏模式、动态应力-应变曲线和比吸能值（S_EA）的影响。实验结果表明：GFRP圆管的动态切线模量较方管的大,同壁厚的圆管的抗冲击性能较方管好;方管随壁厚的适当增加,抗冲击性能也增加。通过综合分析抗冲击性能评价参数,发现GFRP方管的吸能性能较圆管的好,且随壁厚的略微增加,吸能性能增强。与铝合金圆管相比,在相同实验条件下,GFRP圆管的动态压缩模量和冲击应力峰值较铝合金圆管大,峰值应变值较铝合金圆管小,比吸能值较铝合金圆管的大,GFRP管的抗冲击性能也较铝合金圆管好。其结果可为GFRP管类结构的优化设计及工程应用提供基础实验数据和给予理论指导。     

High strain rate effects on direct tensile behavior of high performance fiber reinforced cementitious composites

Direct tensile behavior of high performance fiber reinforced cementitious composites (HPFRCCs) at high strain rates between 10 s⁻¹ and 30 s⁻¹ was investigated using strain energy frame impact machine (SEFIM) built by authors. Six series of HPFRCC combining three variables including two types of fiber, hooked (H) and twisted (T) steel fiber, two fiber volume contents, 1% and 1.5%, and two matrix strengths, 56 MPa and 81 MPa, were investigated. The influence of these three variables on the high strain rate effects on the direct tensile behavior of HPFRCCs was analyzed based on the test results. All series of HPFRCCs showed strongly sensitive tensile behavior at high strain rates, i.e., much higher post cracking strength, strain capacity, and energy absorption capacity at high strain rates than at static rate. However, the enhancement was different according to the types of fiber, fiber volume content and matrix strength: HPFRCCs with T-fibers produced higher impact resistance than those with H-fibers; and matrix strength was more influential, than fiber contents, for the high strain rate sensitivity. In addition, an attempt to predict the dynamic increase factor (DIF) of post cracking strength for HPFRCCs considering the influences of fiber type and matrix strength was made.