纤维-水泥基体界面粘结性能研究述评

本文简要阐述了纤维-水泥基体界面粘结性能研究的重要意义，回顾了国内外关于界面粘结性能的应用研究现状，重点研究了界面粘结的力学特性．基体性能和纤维特征的改变对粘结性能的影响，并探讨了界面粘结性能和宏观力学性能间的关系。     

PVA纤维增强应变硬化水泥基材料韧性性能研究

水泥基材料抗拉强度低、韧性差是其易于开裂、导致结构耐久性低劣的主要原因之一。高模量聚乙烯醇(PVA)纤维可增强水泥基材料韧性,使其呈现准应变硬化和多缝开裂特征,从而改善结构耐久性。本文通过四点弯曲试验得出了不同加载速率和不同配比应变硬化水泥基复合材料(PVA-SHCC)的力-变形曲线并用CONSOFT软件计算断裂能。结果表明,硅灰使材料的抗压强度有所提高,但最大抗弯承载力和变形下降,断裂能随之降低;甲基纤维素使PVA-SHCC脆性增大;随着加载速率的降低,材料表现出更好的应变硬化性能,微裂缝条数增多。     

PVA纤维增强水泥基材料尺寸效应及相关性能研究

为研究PVA纤维增强水泥基复合材料尺寸效应及相关力学性能,试验设计了27组不同配合比,测定了不同尺寸、不同纤维含量试件的28d抗压、轴压和抗折强度。结果表明,立方体抗压试件之间存在尺寸效应,且尺寸越小越明显。试件抗折强度随着PVA纤维掺量的增加而增大,但增大趋势逐渐减缓。试验建立了不同纤维掺量下,轴心抗压与立方体抗压强度之间的数值模型。     

PVA纤维增强水泥基复合材料收缩开裂性能研究

为研究PVA纤维对水泥基复合材料收缩开裂性能的影响,通过圆环收缩试验对纤维含量分别为0%,0.75%,1.5%的SHCC砂浆粉和纤维含量为0.9%的PVA增强混凝土进行了试验。试验结果表明,PVA的掺入明显改善了砂浆抗干燥收缩的能力,SHCC呈现出多裂缝开裂,且最大裂缝宽度都控制在0.1mm以内。从收缩应变和最大裂缝宽度来看,PVA增强混凝土明显优于一般混凝土。     

不同PVA纤维增强水泥基复合材料性能试验研究

对比研究了日本PVA纤维（J-PVA纤维）和国产PVA纤维（C-PVA、S-PVA纤维）对工程水泥基复合材料（ECC）性能影响的差异。结果表明：在纤维体积掺量为2.0%的条件下，掺J-PVA纤维的ECC能够完全实现多点开裂，应变硬化特征显著，28 d极限拉应变在3.7%以上；掺C-PVA纤维ECC的28 d极限拉应变在2.1%以上，增韧效果良好，且具有明显的价格优势，在实际工程应用中具有较强的竞争力；S-PVA纤维对ECC性能的改善效果不如J-PVA纤维和C-PVA纤维，工程应用中应注意优选甄别。     

PVA纤维增强水泥基复合材料力学性能研究

采用弯曲拉伸试验和抗压试验研究了PVA纤维掺量对PVA-FRCC试件力学性能的影响规律。研究结果表明,PVA-FRCC试件的抗弯强度随着PVA纤维掺量的增加而增大,极限弯曲拉伸应变也随着纤维掺量的增加而增大;随着纤维掺量的增加,PVA-FRCC试件的抗压强度有增大的趋势,但随着掺量的进一步增加,抗压强度开始有降低的趋势。     

PVA纤维增强水泥基复合材料力学性能研究

以水胶比、PVA纤维体积掺量、纳米Si O2掺量和减水剂掺量为因素及其合适的水平,通过正交试验设计水泥基复合材料配合比并进行力学性能测试分析。结果表明：影响水泥基复合材料28d抗折强度的主次因素为PVA纤维体积掺量>水胶比>纳米Si O2掺量>减水剂掺量;影响水泥基复合材料28d抗压强度的主次因素为水胶比>纳米Si O2掺量>PVA纤维体积掺量>减水剂掺量。     

PVA纤维在水泥基材料中作用的研究

对PVA纤维水泥砂浆抗裂性以及PVA纤维混凝土抗冲击韧性的研究结果表明,PVA纤维的加入可以明显改善水泥基材料的抗裂性能和抗冲击韧性。     

PVA纤维增强水泥基复合材料:性能与设计

PVA纤维成为制备高延性纤维增强水泥基复合材料的首选而被广泛应用.综述了PVA纤维以及PVA纤维增强水泥基复合材料的基本性能,指出PVA-ECC性能设计应借助微观力学模型,从纤维的几何特性、纤维基体界面特性以及基体自身特性三方面进行研究分析,在此基础上,提出需要进一步研究的问题.     

PVA纤维与织物复合增强水泥基材料弯曲韧性研究

水泥基复合材料掺入PVA纤维可以提升基体的韧性,定向分布的纤维织物也具有增韧效果。为了研究PVA纤维与织物复合对水泥基材料弯曲性能的影响,通过改变PVA纤维的掺量和织物配网率对方板试件进行抗弯性能试验,采用3种弯曲韧性的能量评价方法对试验结果进行分析和对比。试验结果表明,PVA纤维和织物在基体中产生协同作用;PVA纤维对基体弯曲韧性的贡献要优于织物;PVA纤维掺量和织物配网率的增加可以在一定程度上提高板在开裂过程中能量吸收的能力。     

纤维增强水泥基复合材料界面性能的研究进展

基于界面在复合材料中的重要性,介绍了纤维增强水泥基复合材料中,纤维与水泥基的界面性能以及目前常用的界面性能的测试手段;同时,对目前常用的纤维(钢纤维、聚丙烯纤维)及新型无机矿物微纤维CaCO3晶须,与水泥基材料的界面的组成与结构的改善办法进行了总结。     

国产PVA纤维增强水泥基复合材料力学性能研究

工程用水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composites,简称ECC)的高延性、高韧性和独特的多缝开裂特性,满足可持续发展社会对基础设施建设高安全性和高耐久性的要求。目前配置ECC的聚乙烯醇纤维(Polyvinyl Alcohol,简称PVA)主要由日本可乐丽公司生产,成本较高,使ECC在实际工程中的大规模应用变得十分困难。为此,研究国产PVA-ECC的可行性及制备方法十分必要。首先基于微观力学模型,对采用国产PVA纤维配制ECC的可行性进行了探讨,并通过参数分析,确定了国产PVA-ECC配合比的优化方向。对设计的11组不同配合比的ECC试件进行单轴压缩试验和四点弯试验,研究水泥/粉煤灰比、水胶比、PVA纤维体积掺量对ECC抗拉强度、弯曲韧性和抗压强度的影响,据此提出了国产PVA-ECC的较优配合比。国产PVA-ECC的研发,降低ECC的成本,使得ECC大量应用于工程实践成为可能。     

PVA纤维增强水泥基复合材料拉伸性能的影响因素研究

通过聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料（PVA-ECC）轴向拉伸试验,研究了水胶比、PVA纤维掺量、砂的种类和级配对PVA-ECC拉伸性能的影响,并利用扫描电镜（SEM）分析了砂种类和级配的影响机理。结果表明：当水胶比在0.28～0.34范围内时,PVA-ECC的极限拉应变随水胶比的增大而降低,当水胶比由0.28增至0.32时,PVAECC的极限拉应变仍大于3.0%,而当水胶比达到0.34时,PVA-ECC的极限拉应变小于3.0%;随着PVA纤维掺量的增加,PVA-ECC的极限抗拉强度增大,但极限拉应变呈先减小后增大的趋势;砂的种类和级配对PVA-ECC的拉伸性能有影响,选择粒径为0.075～0.150 mm的石英砂作为PVA-ECC的细骨料对PVA-ECC的拉伸性能最有利。     

SMA/PVA混杂纤维增强水泥基复合材料拉伸性能

为研究形状记忆合金（SMA）/聚乙烯醇（PVA）混杂纤维增强水泥基复合材料（SMA/PVA-ECC）的拉伸性能,开展单轴拉伸试验,分析了SMA/PVA-ECC试件的破坏现象、应力-应变曲线及特征参数,比较了SMA纤维掺量及其直径对试件拉伸性能的影响.结果表明：SMA/PVA-ECC试件卸载后残余裂缝宽度显著减小;SMA纤维掺量及其直径对试件拉伸性能影响显著,当SMA纤维直径为0.2 mm、掺量为0.2%时,试件综合拉伸性能最好,其初裂强度、极限拉伸应力及应变较工程水泥基复合材料（ECC）试件分别提高56.4%、23.6%及13.4%.     

绿色PVA纤维增强水泥基复合材料弯曲试验研究

为了提高材料的应变硬化性能,以微观力学为基础,通过四点弯曲试验,研究了砂灰比对PVA增强水泥基复合材料性能的影响。试件尺寸400 mm×100 mm×15 mm。研究表明:纤维含量为2%时,材料的极限挠度高达40 mm,极限强度在10~14 MPa之间;随着砂灰比的增加,材料的极限荷载和挠度具有相似的变化趋势;并且所有砂灰比试件都表现出了应变硬化现象和纯弯曲段的多缝开裂现象。     

纳米SiO_2和PVA纤维增强水泥基复合材料抗冻性能

为研究纳米SiO_2和PVA纤维增强水泥基复合材料的抗冻性能,通过快冻法试验测得了各组试件经冻融循环后的相对动弹性模量,对单掺PVA纤维与复掺纳米粒子和PVA纤维水泥基复合材料的抗冻性能进行了对比,探讨了纳米SiO_2与PVA纤维对水泥基复合材料抗冻性能的影响。结果表明:在一定掺量范围内掺加PVA纤维可以提高水泥基复合材料的抗冻性能,但过大掺量(0.9%)的PVA纤维会对水泥基复合材料的抗冻性产生不利影响;在PVA纤维水泥基复合材料中掺入纳米SiO_2可以明显提高其抗冻性能,在本文试验纳米SiO_2掺量范围内,其抗冻性随着纳米SiO_2掺量的增加不断增强;在掺加2%纳米SiO_2的水泥基复合材料中掺加一定掺量(0.9%)的PVA纤维可以提高水泥基复合材料的抗冻性。     

高温后PVA纤维增强水泥基复合材料力学性能试验研究

对经过100℃、200℃、400℃、600℃高温处理后的聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)进行了单轴压缩试验、单轴拉伸试验、剪切试验和四点弯曲试验,对不同温度下的试验结果进行了对比分析,拟合了高温后PVA-ECC各项性能的退化曲线,并通过扫描电镜观察了微观结构.结果表明:PVA-ECC在常温下能够表现出良...     

PVA纤维增强水泥基复合材料单轴抗压试验研究

采用尺寸为Φ76×152mm的圆柱体试件,研究了体积掺量为2%的PVA纤维增强水泥基复合材料(PVA-FRCCs)的单轴抗压应力-应变曲线与普通混凝土的区别,分析了其应力-应变曲线、力学性能及破坏形态.研究结果显示,此种复合材料的抗压强度在20～40MPa之间时,其峰值应力对应的应变可达到0.8%～1.5%,是混凝土峰值应变的4～7倍.极限压应变是混凝土的5～10倍,具有较高的抗压韧性.     

掺粉煤灰PVA纤维增强水泥基复合材料的试验研究

研究了粉煤灰掺量对PVA纤维增强水泥基复合材料(ECC)的新拌性能、弯曲性能、抗压抗折强度、开裂模式及微观结构的影响.结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,水泥净浆的屈服剪切应力和塑性黏度不断降低,ECC的流动度增加.ECC的初始开裂荷载降低、抗折和抗压强度逐渐降低,ECC的跨中挠度提高,ECC的平均裂缝宽度变小.在满足抗压强度的前提下,适当增加粉煤灰掺量有助于提高ECC的韧性和延性.