水泥砂浆塑性收缩开裂预警机制的初步建立

针对水泥砂浆塑性收缩开裂的问题,基于平板法和八字模法,分别对不同水灰比和灰砂比的水泥砂浆,改变其环境参数与聚乙烯醇(PVA)纤维参数,测试其塑性抗拉强度、塑性毛细管收缩应力及失水蒸发速率,通过在室内建立的水泥砂浆塑性收缩开裂本构方程,对水泥砂浆塑性收缩开裂预警机制的建立进行了探索.结果表明:室内建立的基准水泥砂浆抗裂指数基于失水蒸发速率的一元本构方程及掺纤维水泥砂浆的三元本构方程可有效预测室外环境下水泥砂浆的塑性收缩开裂,由此初步建立了水泥砂浆塑性收缩开裂预警机制.     

水泥基材料塑性收缩抗裂判据研究

采用自行设计的塑性抗拉强度、塑性收缩开裂应力测定装置测试了水泥砂浆、混凝土塑性抗拉强度和塑性收缩开裂应力.出现塑性收缩开裂时,试件表面实际的塑性收缩开裂应力应大于或至少等于其塑性抗拉强度,据此提出了以试件的毛细管收缩开裂应力临界作用深度来计算其他试件的名义开裂应力,再以此计算它们的塑性收缩开裂抗裂指数,从而得出水泥基材料塑性收缩开裂抗裂判据的思路.实验发现:当抗裂指数≤1.360时,水泥砂浆、混凝土出现塑性收缩开裂;当抗裂指数>1.360时,水泥砂浆、混凝土不出现塑性收缩开裂.     

聚丙烯酰胺对水泥砂浆塑性收缩开裂性能的影响

通过测试水分蒸发速率、塑性抗拉强度、塑性收缩应力、抗裂指数和塑性收缩开裂权重值,研究了不同掺量(质量分数,下同)聚丙烯酰胺(PAM)增稠剂对水泥砂浆塑性阶段收缩开裂性能的影响.结果表明:PAM对水泥砂浆塑性收缩开裂有较好的减裂效果,随着PAM掺量的增加,在大风速下水泥砂浆水分蒸发速率总体上呈现减小趋势,但当PAM掺量大于0.08%时,水泥砂浆水分蒸发速率有所回升;水泥砂浆塑性抗拉强度和塑性收缩应力均随着PAM掺量的增加而减小,当PAM掺量达到0.06%后不再减小;随着PAM掺量的增加,水泥砂浆抗裂指数呈增大趋势,塑性收缩开裂权重值呈明显减小趋势.     

砂浆塑性收缩开裂本构方程不可量化因素初探

采用自行设计的塑性抗拉强度及塑性毛细管收缩应力测试装置,通过方差分析研究了水泥强度等级、高分子纤维品种对于砂浆塑性收缩开裂本构方程影响的显著性;采用“甄别分处”方法分别研究了水泥品种、骨料品种以及高分子纤维品种能否纳入前期已经建立的砂浆塑性收缩开裂本构方程.结果表明:方差分析只能判断出水泥强度等级、高分子纤维品种对于塑性收缩开裂本构方程影响不显著,并不能将上述不可量化因素纳入本构方程中;采用“甄别分处”方法研究不可量化因素是可行的.采用硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、机制砂、MPH 1b纤维时,砂浆抗裂指数实测值和理论值的相对误差分别为725%,507%,7609%,67319%,3116%和652%.可认为硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥、MPH 1b纤维可以纳入前期已经建立的本构方程;铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、机制砂不可以纳入前期已经建立的本构方程,需要另行建立新的本构方程.     

水泥砂浆塑性抗拉强度与收缩开裂的关系

研究了水泥砂浆塑性抗拉强度的实验测试方法及部分基体参数（水泥品种、水泥强度等级、外加剂种类、混合材品种及掺量）、纤维参数（纤维掺量、纤维直径、纤维长度）和实验条件（塑性失水条件、失水时间）对水泥砂浆塑性抗拉强度的影响规律，并分析了其与砂浆塑性收缩开裂总权重值的关系。结果表明：水泥砂浆的塑性收缩开裂性能主要与砂浆的塑性抗拉强度和砂浆中的毛细管收缩应力有关，且取决于该2因素的相对大小。另外，对砂浆塑性收缩开裂机理进行了探讨。     

基于材料科学观点的砂浆塑性开裂本构方程研究

建立水泥砂浆分层度和约束度测试方法,并据此研究了水泥砂浆初始结构和约束条件对其塑性收缩开裂的作用;进而建立了基于材料组成参数(水灰比、灰砂比、纤维掺量、纤维长度)、环境参数(水分蒸发速率)、初始结构参数(分层度)、约束状况参数(约束度)的水泥砂浆塑性收缩开裂七元本构方程.结果表明:该多元本构方程能较好地预测水泥砂浆的开裂趋势,首次实现了水泥基材料中组成、结构与性能间的数学关联.     

聚丙烯纤维对水泥砂浆塑性收缩行为的影响

采用自行研制的水泥砂浆塑性收缩应力测试装置和非接触式测长装置,分别研究了低掺量的聚丙烯纤维对水泥砂浆塑性收缩应力和塑性收缩率的影响.结果表明：水泥砂浆的最大塑性收缩力约为28.5 N,最大塑性收缩开裂应力约为0.003 2 MPa;未经改性处理的聚丙烯纤维对水泥砂浆塑性收缩应力影响较小,塑性减裂作用较小,而改性聚丙烯纤维可使其塑性减裂作用明显增加;水泥砂浆的塑性收缩率约为3 600微应变,该数值明显大于水泥基材料硬化后的干燥收缩率;PP纤维对混凝土坍落度及力学性能影响不大,在使用时可主要关注其对水泥基材料的塑性减裂作用.     

水泥混凝土的塑性收缩及聚丙烯纤维阻裂增韧机理探讨

本文介绍了水泥混凝土早期塑性收缩的发展过程，约束状态下塑性收缩变形及收缩应力的量测方法，聚丙烯纤维的尺寸和掺量对改善塑性收缩裂缝的影响，并尝试着对聚丙烯纤维阻裂增韧的机理进行了初步探讨。     

纤维参数对水泥基材料减裂效果的影响

系统研究了高性能聚乙烯醇(PVA)纤维(弹性模量≥40GPa)对水泥基材料塑性及早期硬化阶段收缩开裂减裂效果的影响.结果表明:掺入高性能PVA纤维可有效防止水泥基材料收缩开裂,随着纤维掺量和长度的增加,开裂权重值逐渐减小;直径较小的纤维在塑性阶段减裂效果更好,而高弹性模量的纤维在硬化阶段表现更加优异;在同等条件下,高性能PVA纤维的硬化减裂率明显高于聚丙烯(PP)纤维.     

高抗裂低收缩纤维混凝土性能研究

研究了高弹模聚乙烯醇纤维和低弹模聚丙烯纤维及其共同作用对混凝土力学性能和早期抗裂性能的影响,同时研究了混杂纤维、减缩剂及两者复掺对混凝土早期塑性收缩和干燥收缩的影响,讨论了复掺纤维和减缩剂对混凝土抗裂和收缩性能的作用机理.结果表明,纤维可明显提高混凝土的力学性能,改善抗裂能力,其中混杂纤维的效果要优于单一种类的纤维;减缩剂可显著降低混凝土塑性和干燥收缩,但与纤维复掺时作用效果稍有降低,需要采取适当措施保证纤维混凝土中减缩剂作用的发挥.     

PVA-FRCC收缩性能试验研究

通过10组不同配合比的聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA FRCC)试件的收缩试验,研究了纤维体积分数、水胶比、砂胶比及不同养护环境下PVA FRCC试件的收缩性能.结果表明：PVA纤维的掺入减小了基材的收缩,但效果有限;PVA FRCC试件的收缩随水胶比的减小、砂胶比的增大及周围介质相对湿度的升高而减小.另外,根据试验结果并结合现有混凝土材料收缩计算模型,提出了PVA FRCC收缩估算模型,比较后发现,估算模型的计算值与试验值具有较高的吻合度.     

芳纶纤维砂浆的抗折强度与抗塑性收缩开裂

研究了掺芳纶纤维水泥砂浆抗折强度与抗塑性收缩开裂性能.结果表明:随着芳纶纤维掺量增加,其水泥砂浆抗折强度、抗塑性收缩开裂性能均有所提高,掺量为1.5%(体积分数)时,抗折强度提高了26.49%,塑性收缩裂缝可减少到24.95%.另外,探讨了芳纶纤维增强水泥砂浆的作用机理.     

低掺量聚丙烯纤维混凝土塑性收缩性能试验及其工程应用

通过聚丙烯纤维混凝土早期塑性收缩性能试验,阐述了不同掺量(体积比为0%,0.05%,0.10%和0.15%)、不同长度(3 mm,5 mm,8 mm和15 mm)的聚丙烯纤维对混凝土早期塑性收缩性能的影响。试验结果表明,低掺量的聚丙烯纤维掺入混凝土后,可控制混凝土早期塑性收缩裂缝的产生、扩展,并能降低裂缝宽度和长度。并对实际工程采用聚丙烯纤维控制混凝土塑性收缩裂缝进行了观测,结果表明,低掺量的聚丙烯纤维可以有效地控制混凝土塑性收缩裂缝。     

高延性水泥基复合材料高温作用后的拉伸性能

高温是高延性水泥基复合材料(ECC)在服役过程中可能面临的最不利工况之一,对比研究了聚乙烯醇纤维增强ECC(PVA-ECC)与钢纤维/聚乙烯醇纤维混杂增强ECC(HyECC)在常温以及200℃、400℃、600℃高温作用后的拉伸性能。研究发现,常温下利用钢纤维等量替代PVA纤维将劣化PVA-ECC的拉伸应变硬化能力。高温对PVA-ECC和HyECC的拉伸强度和拉伸韧性均有明显的劣化作用,高温作用后均已不具备拉伸应变硬化能力;PVA-ECC的拉伸强度与拉伸韧性随温度呈指数型衰减,钢纤维可以减缓HyECC拉伸强度与拉伸韧性的衰减速率;高温作用改变了PVA-ECC和HyECC的微观结构,PVA纤维在200℃时的软化以及400℃后的分解是2种ECC材料拉伸性能高温劣化的主要原因。     

高性能聚乙烯醇纤维对水泥基材料性能的影响

对一种高性能聚乙烯醇(PVA)纤维在不同掺量下对混凝土和易性、力学性能和抗渗性能的影响展开研究,分析纤维种类及掺量对控制砂浆塑性收缩裂缝的作用机理。结果表明:掺入适量PVA纤维不会对混凝土的和易性产生影响,但当纤维掺量达到6.5 kg/cm3时,会对混凝土的和易性产生负面作用;PVA纤维可以适当提高混凝土抗压强度,显著增加其劈裂抗拉强度,但当掺量超过一定值时,力学性能会有所下降;在水泥基材料中掺入PVA和聚丙烯(PP)纤维,均可有效改善材料的抗裂性能,从而提高其抗渗性能,其中PVA纤维对抗渗性能改善效果更加明显。     

PP纤维水泥界面粘接与抗干缩开裂性能研究

和酸或碱水溶液处理聚丙烯（PP）纤维表面,可改善纤维-水泥界面的粘结性能,并提高PP纤维水泥砂浆的抗干缩开裂性能。     

索塔锚固区泵送高性能钢纤维混凝土的研制

普通纤维混凝土因可泵送性差很少用于索塔锚固区。采用多重复合技术,优选纤维混凝土配合比,并研究了各配合比的泵送性能;模拟干热环境,对优选的高性能混凝土(HPC)和钢锚箱锚固区专用高性能钢纤维混凝土(HPSFRC)进行了塑性收缩试验;研究了纤维掺量和减缩剂对塑性收缩和干燥收缩性能的影响,并对其机理进行了探讨。研究表明,经优化的高性能钢纤维混凝土2h内泵送性能优良。随着纤维掺量的增加,塑性收缩的开裂总面积下降,混凝土的抗裂等级提高。当钢纤维的体积掺量为0.8%时,高性能钢纤维混凝土自由干燥90d的收缩值同高性能混凝土相比下降了50%;有约束的干燥收缩66d试验环未见开裂,从而减少混凝土开裂的风湿,提高混凝土结构的耐久性。与同强度等级的高性能混凝土相比,钢纤维的加入也改善了混凝土的力学性能,高性能钢纤维混凝土的抗弯强度和劈拉强度提高了近30%。试验结果还表明,纤维体积率为0.6%的钢纤维与减缩剂复合后,对抑制塑性收缩和干燥收缩效果显著。     

纤维对水泥混凝土早期塑性开裂性能及抗冲击性能的影响

依据现行标准,对不同纤维掺量的改性纤维水泥混凝土试件进行了早期收缩开裂试验.结果表明,纤维的加入可缓解和抑制水泥混凝土试件早期塑性收缩裂缝的产生和发展,减少并细化裂缝,且随纤维掺量的增加,这种效果更加明显.