纤维增强橡胶砂浆抗冲击性能研究

使用PVA纤维来增强橡胶砂浆的抗冲击性能,通过落锤试验研究PVA纤维体积掺量、纤维长度对橡胶砂浆冲击性能的影响规律,并通过抗压、抗折试验探究PVA纤维掺入后对橡胶砂浆的力学强度影响。试验结果表明,纤维的掺入对试件抗冲击韧性性能改善效果显著。橡胶等体积替代10%细集料时,9 mm PVA纤掺量为0.10%增强效果最佳,抗压强度、抗折强度出现峰值,冲击韧性提升明显。     

橡胶再生粗骨料混凝土的性能试验研究

为研究橡胶再生粗骨料混凝土的力学性能和疲劳性能,该文采用不同配合比橡胶再生粗骨料混凝土,进行了力学性能和疲劳性能试验。结果表明：1）再生粗骨料混凝土的抗压强度比普通混凝土提高了9.8%,但抗折强度比普通混凝土低,其弹性模量略有下降。2）再生粗骨料混凝土的基本力学性能随废弃橡胶颗粒的掺入有较显著的下降,折压比随之增加,峰值挠度、峰值应变和极限应变在一定范围内随橡胶颗粒含量的增加而增加。3）当橡胶颗粒掺量为20%时,橡胶再生粗骨料混凝土的极限应变是无橡胶再生粗骨料混凝土的3.46倍,同时显著增强了混凝土的疲劳寿命。     

玄武岩纤维网格布增强混凝土板双向弯曲性能试验

为研究玄武岩纤维网格布增强混凝土(BFT/PC)板的双向弯曲性能，首先进行了耐碱试验，通过碱液处理前后纤维的微观形貌及网格布断裂强力保持率评价了玄武岩纤维网格布的耐碱性能。在此基础上进行了双向板弯曲试验，研究了网格布层数、混凝土保护层厚度和结构型聚丙烯(PP)纤维对BFT/PC板受弯性能的影响。结果表明:玄武岩纤维网格布在NaOH溶液处理28 d后的经向、纬向断裂强力保持率分别为63%和73%，仅次于耐碱玻璃纤维网格布，具有较好的耐碱耐久性能。较小的混凝土保护层厚度可提高BFT/PC板在正常使用极限状态挠度下的残余承载力。增加网格布层数和PP纤维掺量可改善BFT/PC板的内力和应力重分布，提高正常使用极限状态挠度下的残余承载力、极限承载力和弯曲韧性，在BFT/PC板中掺入8 kg/m3 PP纤维，残余承载力、极限承载力和能量吸收值分别提高了1.40倍、0.36倍和5.10倍。本试验将PP纤维和玄武岩纤维网格布作为增强材料应用于混凝土构件的尝试为海工及近海侵蚀环境的基础设施建设提供了新思路。      

化学改性芳纶纤维增强水泥基复合材料的性能

采用化学改性法对芳纶纤维进行表面处理, 研究了改性前后芳纶纤维对水泥基复合材料强度及抗冲击性能的影响。结果表明: 芳纶纤维的掺入可以提高水泥砂浆的抗折强度和抗冲击性能, 经化学改性后的芳纶纤维增强效果更加明显。当掺杂纤维的体积分数为1.0%时, 化学改性前后芳纶纤维增强水泥砂浆试样与基准砂浆试样相比, 其28天抗折强度分别提高了15.18%和23.85%, 抗冲击韧性分别提高了276.74%和294.54%。采用SEM对芳纶纤维表面微观形貌及试样断口形貌进行了观察, 利用XPS对改性前后芳纶纤维表面元素变化进行了研究, 探讨了芳纶纤维对水泥砂浆的增强机制。      

再生细骨料和超细粉煤灰增强UHPC的力学性能研究

为研究超细粉煤灰和再生细骨料对超高性能混凝土（UHPC）性能的影响,通过工作性能、轴心抗压、轴心抗拉和电镜扫描试验研究了超细粉煤灰和再生细骨料对UHPC抗压强度、抗拉强度和微观结构的影响规律,并建立了基于超细粉煤灰和再生细骨料影响的UHPC强度预测模型。结果表明：增加超细粉煤灰掺量,UHPC扩展度增加流动性较好,掺量不超过10%可改善UHPC抗压强度,达到115.36 MPa,超过后抗压强度有所降低,抗拉强度呈现上升趋势;再生细骨料掺量增加UHPC工作性能变差,但抗压强度及抗拉强度逐渐升高;电镜扫描试验发现粉煤灰消耗Ca（OH）₂产生更多C-H-S凝胶使得结构内部更加密集。基于改进的可压缩堆积理论模型,建立了超细粉煤灰改性再生细骨料UHPC强度预测模型。     

钢纤维对再生混凝土抗冲击性能的影响

为研究不同再生骨料取代率、钢纤维掺量和纤维类型对再生混凝土(RAC)抗冲击性能的影响,采用自由落锤冲击试验装置,对其进行抗冲击试验.利用两参数Weibull分布函数模型对试件抗冲击初裂次数和破坏冲击次数的概率分布规律,进行了拟合检验和失效概率预测分析;并以抗冲击延性比、抗裂性能定量评价了钢纤维再生混凝土(SFRAC)的...     

微生物矿化沉积对再生骨料界面过渡区的影响

骨料-水泥浆体的界面过渡区疏松多孔是导致再生骨料与天然骨料性能差异的重要原因。通过试验研究微生物矿化沉积技术对再生骨料界面过渡区性能的影响。使用水泥净浆包裹不同菌种和不同方式处理的再生骨料,养护后破碎获得骨料-水泥界面过渡区,通过SEM观察界面过渡区的微观形貌变化,利用纳米压痕试验测量界面过渡区的弹性模量和硬度,并结合再生砂浆块的抗压、抗折强度试验结果,分析微生物矿化沉积对再生骨料界面过渡区的改善效果。结果表明:再生骨料经假坚强芽孢杆菌和嗜碱芽孢杆菌处理后所制备的再生砂浆块的抗压、抗折强度及再生骨料界面过渡区的弹性模量和硬度均有明显提升,两菌种矿化生成碳酸钙的能力不同造成了性能提升效果的差异。     

三维整体夹芯机织复合材料的抗冲击与能量吸收性能

采用落锤冲击测试方法对几种类型3D整体夹芯机织复合材料板材的抗冲击性能进行测试,将测试结果与2D机织层合板、典型3D机织复合材料的抗冲击性能进行比较,分析影响复合材料抗冲击性能的因素.最后采用SEM分析试样的破坏过程与损伤机理.结果表明:当承受相同的冲击力时,具有合适夹芯结构的材料质量要比典型的三维机织复合材料板材轻的多,即可以满足工程上对结构体本身轻质、高强度性能及能量吸收能量的要求;接结方式的不同将影响复合材料板材的抗冲击性能,贯穿接结复合材料的抗冲击性能优于分层接结的复合材料;复合材料的抗冲击性能将随着增强纤维拉伸强度的增大而增大;在落锤冲击条件下,预制件经、纬纱的织造密度对三维整体夹芯机织复合材料板材的抗冲击性能影响很大.     

玄武岩纤维和玻璃纤维的耐碱性及其网格布对混凝土双向板弯曲性能的影响

为了研究玄武岩纤维网格布和玻璃纤维网格布的耐碱腐蚀性及其对混凝土方板双向受弯性能的影响,进行了玄武岩纤维和高锆玻璃纤维的耐碱试验和其网格布增强混凝土双向板的弯曲性能试验。借鉴欧洲EFNARC标准,利用四边简支方板试验,对比分析了不同纤维网格布对混凝土方板的双向增强效应。结果表明,与玄武岩纤维相比,高锆玻璃纤维的耐碱腐蚀性更好。纤维网格布较高的双向受拉性能可改善混凝土双向板的内力和应力重分布能力,玄武岩纤维网格布和高锆玻璃纤维网格布使水泥双向板的受弯承载力分别提高了48%和59%,高锆玻璃纤维的双向增强作用优于玄武岩纤维。      

工艺因素对ZrO2( f ) / PMMA PMA复合材料抗折强度的影响

以聚甲基丙烯酸甲酯聚丙烯酸甲酯( PMMA-PMA) 为基体, 钇稳定氧化锆纤维为增强相, 采用悬浮聚合的方法, 制备了氧化锆短纤维增强PMMA-PMA 义齿基托复合材料。分别研究了单体配比、引发剂用量和氧化锆纤维质量分数对复合材料性能的影响。采用万能材料试验机、扫描电子显微镜和X 射线衍射分别对材料的抗折强度和断面的微观形貌等进行了测试和表征。结果表明: 当MMA/ MA = 9∶1 (体积比) 时复合材料抗折强度达到极大值; 随着引发剂过氧化苯甲酰(BPO) 用量的增加, 复合材料的抗折强度呈现先增大后减小的趋势; 随ZrO₂纤维含量增加, 复合材料的断裂面由平整向多层断裂变化, 材料的韧性有所提高。      

全再生细骨料的制备及其对混凝土性能影响的试验研究

传统再生细骨料的需水量大、强度低,较难利用。将废弃混凝土全部破碎成细骨料的全再生细骨料技术能够有效提高再生细骨料的性能。在前期研究的基础上,进行了全再生细骨料的制备及其对混凝土性能影响的研究。研究结果表明,全再生细骨料的制备应包括破碎、筛分和整形工艺;全再生细骨料中小于0.075和0.15mm的细粉对其强度性能有利,不宜去除;考虑到其细粉组成包括石粉,其微粉含量限值可较现有标准有所提高。全再生细骨料相对于传统再生细骨料在性能上有很大改善,胶砂需水量小且强度高,以其配制的C30和C50混凝土性能明显优于传统再生细骨料。全再生细骨料的胶砂需水量等性能仍不如机制砂和河砂,但其胶砂强度却高于机制砂和河砂;以其配制的混凝土抗压强度(特别是高水胶比时)明显高于河砂和机制砂混凝土,但工作性能略低。综合来看,全再生细骨料能够全取代河砂和机制砂用于制备C30和C50混凝土。     

砂率对高强再生混凝土的力学及干燥收缩性能影响研究

再生混凝土的综合利用可缓解矿石资源压力,实现低碳循环可持续经济。该研究采用砂率（34%,36%,38%,40%）和再生骨料替代率（0,30%,50%）为控制变量,以抗压强度、抗拉强度、抗折强度及干燥收缩变形为指标,详细探讨砂率和再生骨料替代率对高强再生混凝土的性能影响规律。研究表明：高强再生混凝土的力学强度均随着再生粗骨料的增加而逐渐降低,适量的砂率会产生高强度的再生混凝土坍落度,可以提升再生混凝土的密实度,脆性和塑性变形能力,并提高其力学强度。高强度再生混凝土的干缩率变化率在90 d后逐渐趋于稳定,砂率和干缩率的变化呈良好的线性关系。增加砂的比例能在一定程度上降低再生粗骨料对高强度再生混凝土干缩的影响。     

复合材料层合板侵彻行为的研究

采用显式有限元软件ABAQUS/Explicit模拟了纤维增强复合材料层合板的侵彻行为。重点分析了弹头形状、纤维铺设方式、层数等因素对层合板抗弹性能的影响,给出了层合板在不同弹头冲击下的侵彻破坏特征和模态,获得了弹道极限速度。模拟结果与理论计算结果及已有实验结果进行了对比,吻合较好,这可为工程实际提供参考。     

纳米SiO2-橡胶粉再生混凝土力学性能试验研究及数值模拟

以质量取代法研究纳米SiO2(取代水泥)和橡胶粉(取代河砂)对再生混凝土28 d抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度的影响,并通过MAT-LAB软件建立了二维随机骨料投放程序,采用ABAQUS软件对再生混凝土单轴受压力学性能进行了数值模拟分析.结果表明:单掺橡胶粉时,随着橡胶粉掺量增加,再生混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度呈先增大后减小的趋势;当橡胶粉掺量恒定时,再生混凝土抗压、劈裂抗拉和抗折强度随着纳米SiO2掺量增加而增大.与未掺SiO2组相比,纳米SiO2掺量为1.5％(质量分数,下同)的再生混凝土28 d抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度分别提高了13.3％、22.8％、21％.基准组(纳米SiO2和橡胶掺量为0)和试验组(1.5％纳米SiO2和5％橡胶)单轴受压试验模拟结果与真实试验结果的误差较小,表明数值模拟分析所得的计算值与试验值吻合良好.     

再生粉体对干混砌筑砂浆性能的影响

掺加一定量的再生粉体对细骨料分别为机制砂和再生砂的干混砌筑砂浆进行改性,研究不同掺量的再生粉体对干混砌筑砂浆基本性能、力学性能及抗冻性能的影响。结果表明:随着再生粉体掺量的增加,砂浆的各项性能均有所降低,且对2种不同细骨料的砂浆影响基本一致;掺加再生粉体的质量分数为30%的砂浆抗压强度相比未掺加再生粉体的抗压强度最大降低幅度为44.2%;再生粉体对干混砌筑砂浆抗冻性能的影响较为明显,且最大掺量不宜超过10%,细骨料为机制砂的砂浆可采用1∶3和1∶4的胶砂质量比,而细骨料为再生砂的砂浆宜选用1∶3的胶砂质量比。     

钢纤维对玄武岩纤维编织网增强混凝土板双向弯曲性能的影响

为了研究钢纤维对玄武岩纤维网格布增强混凝土方板双向受弯性能的影响,借鉴欧洲EFNARC标准,利用四边简支方板试验,分别对素混凝土方板、玄武岩纤维网格布增强混凝土方板、钢纤维增强混凝土方板及钢纤维与玄武岩纤维网格布混杂增强混凝土方板的弯曲性能进行研究,同时与传统钢筋网混凝土方板的弯曲性能进行对比,分析了网格布对混凝土方板的双向增强效果,探讨了钢纤维与玄武岩纤维网格布混杂使用代替传统钢筋网的可行性。结果表明:玄武岩纤维网格布可以改善方板的内力重分布,显著提高其承载力,但是破坏时脆性特征明显;钢纤维与玄武岩纤维网格布混杂使用表现出显著的正混杂效应,方板的韧性明显提高;在正常使用极限状态下,30 kg/m3的钢纤维与玄武岩纤维网格布混杂方板的弯曲性能高于传统钢筋网混凝土方板,说明钢纤维与玄武岩纤维编织网混杂使用可以代替传统钢筋网。      

再生混凝土抗冻性能试验研究及孔隙分布变化分析

再生混凝土抗冻耐久性与混凝土结构内部孔隙分布变化密切相关.为研究再生混凝土结构内部孔隙分布与抗冻耐久性的定量关系,选取再生粗骨料取代率为0% 、25% 、50% 、75% 、100%的普通再生混凝土和引气再生混凝土作为研究对象,进行冻融循环试验和核磁共振试验,测试混凝土试件质量、动弹性模量、抗折强度以及结构内部孔隙分布情况.结果表明:在冻融循环试验中,加入引气剂可有效改善试件内部的中孔(0. 01～0. 05 μm)和大孔(0. 05～1 μm)的占比,从而提高其抗冻性能;在10种不同配比中,引气天然骨料混凝土的抗冻性能最佳,其次是再生粗骨料替代率为50%的引气再生混凝土,其内部孔隙结构相比再生粗骨料替代率为25% 、75%和100%的引气再生混凝土更加稳定;再生混凝土冻融循环后的抗折强度变化与结构内部孔隙的分布和占比密切相关.     

纳米SiO2改性轻骨料混凝土性能

纳米SiO₂（NS）具有极强火山灰活性、晶核作用和填充效应,因此用NS改善水泥基材料性能成为众多学者研究的热点。本课题对不同掺量的NS对轻骨料混凝土强度及耐久性的改性效果进行了研究。通过测试轻骨料混凝土的力学性能（抗压和抗折）和氯离子渗透性能及利用SEM和EDS测试分析了NS对混凝土宏观和微观结构的影响。研究结果表明:在适当的掺量下,NS能够有效地提高轻骨料混凝土的力学性能,其中28 d的抗压强度和抗折强度比空白组混凝土分别提高了21.6%和46.2%。氯离子渗透的结果表明,轻骨料混凝土的抗氯离子渗透性能随着掺量的增加而呈线性增强。混凝土界面过渡区（ITZ）也发生了显著变化,其厚度减小,形貌也更加致密。ITZ的钙硅比随着NS掺量增加而减小,说明该区域内水化产物C-S-H凝胶增多,Ca（OH）₂被消耗,从而形成致密的过渡区,有利于强度提高。      

再生混凝土界面结构及耐久性综述

随着城市化进程加快,废弃混凝土产量与日俱增,其处理方式以堆放、填埋为主,严重破坏生态环境。推广使用废弃混凝土生产再生骨料并用于制备再生骨料混凝土,已成为研究热点。目前,再生混凝土已应用于城市新建结构中。再生混凝土界面结构具有高孔隙率,水分及侵蚀性离子的扩散作用会加剧界面结构劣化,使界面成为再生混凝土的强度限制相。近年来,众多学者通过改善再生混凝土内界面过渡区结构,以提高再生混凝土的基本力学性能,增强再生混凝土耐久性能,并取得了丰硕成果。相关学者分别从细、微观角度对界面结构展开深入研究,揭示了新、旧骨料砂浆间界面结构对再生混凝土性能的影响机理,并以再生骨料及界面结构的多孔性为切入点进行了诸多改善研究,包括骨料预浸、骨料裹浆、骨料碳化、掺加矿物掺合料、完善再生混凝土制备方法等,均取得了良好的成果,降低了再生骨料性质和界面结构对再生混凝土的消极作用。在我国温差较大、盐渍土丰富的西北地区,再生混凝土结构主要面临抗冻融循环和抗盐侵蚀耐久性问题。目前,相关学者通过一系列试验研究已基本探明再生混凝土的冻融循环和盐侵蚀机理,关于盐侵蚀研究,建立了氯离子迁移模型以用于氯离子迁移评估,并对单一种类离子侵蚀界面结构进行了显微分析。另外,提出降低再生混凝土水灰比、选用高品质再生骨料、掺加适量矿物掺合料和掺加剂,有助于减少界面过渡区生成,增强再生混凝土的耐久性。本文归纳了再生混凝土的研究进展,对再生混凝土的界面结构、力学性能、抗冻融循环、抗盐侵蚀性能等方面进行了综合评述,梳理了再生混凝土力学性能和耐久性的改善方法,分析了再生混凝土研究面临的主要问题并展望其前景,以期为今后我国西北地区废弃混凝土可循环利用及再生混凝土结构耐久性评估奠定理论基础。     

基于SHPB试验的多尺寸聚丙烯纤维混凝土动态力学性能研究

选用两种聚丙烯细纤维及一种聚丙烯粗纤维,制备了9组纤维掺量比不同的混凝土试件。采用变截面大尺寸分离式霍普金森压杆(SHPB)进行了冲击压缩试验,研究了在0.4 MPa冲击气压作用下,不同纤维掺量比对混凝土抗冲击性能的影响,基于引入损伤的Z-W-T本构模型对试验结果进行拟合分析。结果表明,单掺粗纤维可提高混凝土的整体性,且能显著提高混凝土破坏前的抗冲击性能,单掺细纤维主要是提高混凝土破坏后的抗冲击性能,而混掺纤维混凝土各个时期的抗冲击性能均得到提高,其中多尺寸纤维混掺的效果最好。