钢渣粉对PVA纤维水泥基复合材料力学性能与韧性的影响

利用钢渣粉等质量替代20％、40％、60％、80％的水泥制备了PVA纤维水泥基复合材料胶砂试件,并进行了抗折、抗压试验和薄板四点弯曲试验,分析了钢渣粉对PVA纤维水泥基复合材料力学性能和韧性的影响.结果表明:随着钢渣粉掺量的增加,试件的抗折、抗压强度均呈下降趋势,且抗压强度损失较抗折强度快;当钢渣粉掺量为20％时,试件...     

国产PVA纤维用于高韧性纤维增强水泥基复合材料的试验研究

采用正交试验设计方法,以国产聚乙烯醇(PVA)纤维作为增强纤维,研究了水胶比、粉煤灰掺量和胶砂比对高韧性纤维增强水泥基复合材料单轴拉伸性能的影响。研究结果表明:在较大水灰比和粉煤灰掺量达到70%的情况下,选用国产PVA纤维,仍然可以配制出成本低/单轴拉伸应力应变达到1%,且具有多微裂缝开裂特征的高韧性纤维增强水泥基复合材料。     

钢渣微粉对超高性能水泥基复合材料性能的影响

研究了钢渣微粉的火山灰活性和不同掺量对低水胶比超高性能水泥基复合材料的水化热、流动度、抗折强度、抗压强度的影响规律。试验结果表明,钢渣微粉具有比较高的火山灰活性,28d的活性指数可达到87.1;钢渣微粉掺量为10%时,累积放热量达到最大;当钢渣微粉掺量大于10%时,随着掺量的增加,累积放热量随之减少;钢渣微粉颗粒近似球体,会提高极低水胶比超高性能水泥基复合材料的流动度;钢渣微粉的掺入使超高性能水泥基复合材料的抗折强度先增加后减小,钢渣微粉掺量为10%的超高性能水泥基复合材料抗折强度最高,高达25.8MPa;钢渣微粉掺量在0~20%内,抗压强度略有降低,但仍可满足超高性能水泥基复合材料强度要求。证明了钢渣微粉可作为胶凝材料制备极低水胶比超高性能水泥基复合材料的可能性。     

竹炭纤维改性水泥基复合材料力学性能

采用竹炭纤维增强水泥基复合材料以提高其韧性。研究了竹炭纤维掺量对水泥基复合材料力学性能的影响规律,并与聚酯纤维增强水泥基材料进行了对比分析。研究结果表明:竹炭纤维增强水泥基复合材料抗压强度随纤维掺量的增加而降低;抗折强度随竹炭纤维掺量的增加而先增加后降低,竹炭纤维掺量为0.2%时,抗折强度达到最大。竹炭纤维掺量为0.2%时,复合材料韧性最佳。随着龄期增长,竹炭纤维腐蚀程度增加,其增强水泥基复合材料抗折强度降低,韧性亦降低。     

应变硬化水泥基复合材料收缩性能的试验研究

湿度变化引起的收缩开裂在工程裂缝中占很大比重,而裂缝是混凝土结构性能退化和使用寿命缩短的主要原因之一。高模量聚乙烯醇(PVA)纤维的添加可以增强水泥基材料的韧性,使其呈现准应变硬化和多微缝开裂特性,从而显著改善结构的耐久性。自由收缩试验结果表明,应变硬化水泥基复合材料(SHCC)14d龄期能完成80%以上的总收缩,但纤维掺量对自由收缩的影响不显著。限制收缩试验表明,纤维掺量为1.5%的SHCC裂缝控制率可以达到90%以上,同时最大裂缝宽度控制在40μm左右,成为工程上认为的无害裂缝。因此,SHCC作为修复材料或新建结构的永久性模板,可带来巨大的经济效益和社会效益。圆环试验给出了基于耐久性能优化设计SHCC材料的一种实用方法。     

ECC基本力学性能及工程应用

传统混凝土材料因拉伸脆性、裂缝宽度大等缺点对结构耐久性造成严重影响。工程设计水泥基复合材料(ECC)是通过设计、调整材料微观结构得到的具备高延性、高韧性和高裂缝宽度控制能力等优点的纤维增强水泥基复合材料,其极限拉伸应变能够达到3%以上,受压、受弯时具有较大的变形能力。大量工程应用表明,ECC替代混凝土能带来较好的综合效益。     

矿渣与粉煤灰掺量对高延性水泥基复合材料力学性能与应变硬化特性的影响

高延性水泥基复合材料(High Ductility Cementitious Composites,HDCC)是指在弯曲和拉伸荷载作用下具有应变硬化特性的水泥基复合材料,具有单轴拉伸延性好,耐久性能优异等优点。在材料设计中用大掺量的粉煤灰来替代水泥,以实现更加优异的高延性。本文研究了在聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)纤维体积掺量为1.2%和1.4%时,同时掺入高炉矿渣与粉煤灰制备高延性水泥基复合材料,通过改变高炉矿渣与粉煤灰的掺量,得到试件的抗压强度、抗折强度与弯曲韧性,用以对比矿渣与粉煤灰不同质量比例对高延性水泥基复合材料力学性能、弯曲韧性和表面裂纹特征的影响规律。结果显示,当矿渣和粉煤灰掺量分别为总胶凝材料质量的40%和10%时,试件呈现出良好的应变硬化与多缝开裂特性,最大挠度达到10.79mm,极限拉应变为1.26%,裂纹数量达到14条。表明了矿渣的掺入有利于在保证高延性水泥基复合材料具有应变硬化特性的前提下,可以有效提高高延性水泥基复合材料中的强度和弯曲韧性,对于此类材料的工程应用十分有益。     

活性粉末混凝土(强度大于200MPa)的研究

通过在普通混凝土的基础上采用去除大骨料、同时掺加活性材料硅粉和高效外加剂等手段，最大限度地减少材料内部的微裂缝和缺陷而制成超高强、高韧性、耐久性和体积稳定性良好的水泥基复合材料RPC。试验着重考察了砂胶比、减水剂掺量、硅灰与石英粉比以及不同的养护制度等因素对RPC力学性能的影响，配制出了强度大于200MPa的RPC并探讨了RPC的凝结硬化机理和强度变化特征。     

大掺量粉煤灰对高韧性纤维增强 水泥基复合材料性能的影响

为了提高高韧性纤维增强水泥基复合材料的可持续发展指标,发展绿色环保型高韧性水泥基复合材料,以大掺量粉煤灰为基础,以粉煤灰掺量为参变量,研究不同粉煤灰掺量对高韧性纤维增强水泥基复合材料的流动度、抗压强度和弯曲性能的影响。研究结果表明,在大掺量粉煤灰情况下,随着粉煤灰掺量的增加,复合材料的流动度呈先增长后下降的趋势;抗压强度呈线性降低,且试件破坏时没有出现砂浆剥落现象,抗压破坏属于延性破坏;极限抗弯荷载呈现降低、增加又降低的变化趋势;极限挠度呈下降趋势,弯曲弹性刚度呈增加趋势。     

胶粉对纤维增强水泥基复合材料强度的影响

纤维对水泥基复合材料具有一定的增强增韧作用,同时,由废旧橡胶制成的胶粉以骨料形式掺入水泥基复合材料中也可增加基体韧性。研究了在聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料中,以不同掺量的可再分散乳胶粉部分替代纤维对其抗折强度和抗压强度的影响。结果表明,掺加体积分数0.5%胶粉后的纤维增强水泥基复合材料,较对比试件抗折强度提高了24.3%;掺加体积分数1%胶粉后的试件抗压强度提高了40.4%;掺加体积分数0.5%胶粉的试件在抗折强度和抗压强度大幅度提高的同时,保持了折压比不降低。因此,在水泥基复合材料中存在纤维的情况下,加入适当掺量的胶粉部分替代纤维可更大程度地提高构件的强度,并可节约材料成本,减少工程造价。     

PVA纤维增强纳米SiO_2水泥基复合材料弯曲韧性研究

以初始弯曲韧度比R_(e,p)、弯曲韧度比R_(e,k)作为表征纳米水泥基复合材料弯曲韧性的评价指标,通过9组配合比共27个小梁试件的三分点加载弯曲试验,探究了PVA纤维掺量对普通水泥基复合材料和纳米SiO_2水泥基复合材料弯曲韧性的影响。结果表明,随着PVA纤维掺量的增加,PVA纤维增强普通水泥基复合材料和纳米SiO_2水泥基复合材料的弯曲韧性指标都呈现出先增大后减小的趋势,且均在PVA纤维掺量为1.2%时达到最大值,此时2种水泥基复合材料的荷载-挠度曲线最饱满。     

碳纤维编织网增强超高韧性水泥基复合材料弯曲性能的试验研究

短纤维增强超高韧性水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composites,通常称为ECC材料)可以将传统水泥基材料在抗拉荷载下单一裂纹的宏观开裂模式转化为多条细密裂缝的微观开裂模式,其极限拉伸应变可达2%甚至达6%,具有典型的应变硬化特性、显著的韧性特征和优良的耐久性能。纤维编织网增强混凝土(Textile Reinforced Concrete,简称TRC)同样是一种新型的纤维增强水泥基复合材料,在这种复合材料结构中,直接将纤维粗纱沿混凝土结构中的应力主向连续布置,纤维对基体的增强效果得到了显著提高。采用纤维编织网与PVA短纤维相结合研究开发新型混凝土结构防裂新技术,结合PVA短纤维增强ECC和纤维编织网两种材料的优点,可以获得更为优良的抗裂和控制裂缝的能力,从而极大程度地提高混凝土结构的耐久性和使用寿命。通过四点弯曲试验,研究纤维编织网表面处理方法、水胶比、PVA纤维掺量对此种复合材料裂缝控制能力和承载能力的影响,并与TRC的弯曲性能作了比较。     

攀钢钢渣粉用作水泥活性混合材料的研究

以攀钢钢渣为主要原料,研究了四种不同细度钢渣粉的主要特性及其对水泥胶砂强度的影响,同时研究了不同掺量钢渣粉和钢渣粉与粉煤灰组成的复合胶凝材料对水泥胶砂强度的影响。结果表明,在钢渣粉掺量为30%时,钢渣粒度越细,比表面积越大,活性指数越高;平均粒径为21.36μm,比表面积为450.8m2/kg的钢渣粉在掺量不大于10%时,28d活性指数可大于100%,但进一步增加掺量后水泥胶砂强度不断降低;钢渣粉和粉煤灰组成的复合胶凝材料的活性指数高于纯钢渣粉和粉煤灰的活性指数。     

环保型PVA水泥基复合材料力学性能研究

研究了尾矿砂替代天然砂,并采用国产PVA纤维制水泥基复合材料的力学性能。环保型PVA水泥基复合材料在抗压方面,荷载达到峰值后试件可以继续承载而不使脆性破坏;材料在抗弯和拉伸试验方面,它的预测拉应变可以达到3.0%且为韧性材料和水泥基体在试件开裂后仍可以继续承载,表现出应变硬化的现象。试验结果表明:PVA尾矿砂水泥基复合材料在破坏时呈现多裂缝开裂,损伤小,整体性强,能量耗散力强的特点和纤维长度为12mm和掺量为26kg/m3时材料增强效果最佳。     

聚乙烯醇纤维水泥基复合材料拉压比试验研究

立方体抗压强度和劈裂抗拉强度试验,是研究聚乙烯醇纤维对水泥基复合材料拉压比性能影响的最直接的方法。立方体试件的尺寸为100 mm×100 mm×100 mm,PVA纤维掺量分别为0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%,粉煤灰掺量为30%、50%。试验结果表明,掺入PVA纤维对立方体抗压强度影响不显著,而劈裂抗拉强度则提高了4264%～135.12%,拉压比提高36.82%～134.27%;30%粉煤灰掺量的水泥基复合材料比50%粉煤灰掺量的水泥基复合材料抗压强度高20%以上,但对劈裂抗拉强度影响不明显。PVA纤维水泥基复合材料立方体抗压试块裂缝开展路径较多,不易破碎,抗压韧性显著增强。     

钢渣用作水泥混合材的试验探究

研究了钢渣与矿粉按1∶2、1∶1、2∶1、1∶0掺合的复合粉分别以25%、35%、50%、60%掺入水泥中,对水泥胶砂力学性能的影响,并采用XRD和SEM分析其水化产物。结果表明:随着钢渣掺量的增加,水泥胶砂强度降低,当钢渣掺量超过30%时,强度降低尤为明显,但所配制水泥的技术指标均符合GB/T 175—2007《通用硅酸盐水泥》的技术要求。较钢渣单掺,钢渣与矿粉复掺有利于水泥强度的发展,但大掺量钢渣(60%以上)造成水泥安定性不良。钢渣掺量控制在25%内可以作为混合材应用于水泥生产中。     

高韧性纤维混凝土受弯性能试验研究

利用正交试验分析方法,以粉煤灰掺量比、水胶比和聚乙烯醇(PVA)纤维掺量为变量因素,设计了9组共27个高韧性纤维混凝土试件,以四点弯曲试验方法测试材料的弯曲性能。对比分析了不同配比下材料的裂缝发展模式及弯曲荷载-挠度曲线的韧性性能。试验结果表明四点弯曲试验能够较好地反映材料变形能力;纤维的加入改变了基体的失效模式,提高了材料的弯曲性能;考察的3个变量因素对高韧性纤维混凝土极限强度和弯曲韧性的影响规律基本相同,其主次顺序为:PVA纤维掺量、粉煤灰掺量比、水胶比;当粉煤灰掺量比在1.2,PVA纤维掺量在2%,水胶比不高于0.27时,材料表现出较好的弯曲韧性。最后结合扫描电镜结果,对高韧性纤维混凝土中纤维的分布、截面性质做出了分析与讨论。     

胶粉掺量对PVA-ECC力学性能与韧性的影响

试验选用7组不同胶粉掺量的配比,测定7组配比的抗压强度、抗折强度与断裂能等指标,探讨不同胶粉掺量对高贝利特硫铝酸盐水泥纤维水泥基复合材料力学性能与韧性的影响。结果表明,随胶粉掺量的增加,纤维水泥基复合材料的抗折强度、极限挠度、弯曲断裂能均逐渐呈先升后降的趋势,胶粉掺量为4%时,韧性达到最佳。与此同时,材料的抗压强度下降明显。由此可知,适当掺量的胶粉有助于材料韧性提升,但对力学性能有明显影响。此外,选定胶粉掺量为1%的配比为最佳配比。     

地聚物注浆材料性能研究

以P.O52.5水泥为基材,利用工业固体废弃物粉煤灰、矿渣粉、钢渣粉进行改性,采用单因素及多因素正交试验,探究地聚物注浆材料性能及最优配比。结果表明,粉煤灰掺量15%、矿渣粉掺量20%、钢渣粉掺量15%时效果最优,其中对注浆料的流动性和抗压强度的影响排序为粉煤灰>钢渣粉>矿渣粉;XRD和热重分析发现,在最佳配比下,随时间延长能有效促进水化反应,钙矾石含量增多,可显著提升材料的强度和膨胀性。     

钢纤维混凝土抗裂性能试验研究

钢纤维可用于提高传统水泥基建筑材料的强度和韧性。钢纤维掺量影响水泥基材料性能,研究最佳钢纤维掺量在水泥基中的作用具有重要意义。试验采用相同水胶比进行了5组不同钢纤维掺量(0%、0.4%、0.8%、1.2%、1.6%)的混凝土3 d、7 d和28 d抗压强度及抗裂试验。试验研究结果表明,钢纤维掺量0.8%~1.2%的混凝土抗压强度增长幅度最大,钢纤维混凝土7 d和28 d的抗压强度变化规律相近;钢纤维的掺入提高了混凝土的抗裂性能,随着钢纤维掺量增加,试件单位面积的裂缝条数和开裂面积都显著减小。