高钙粉煤灰PVA-ECC拉伸性能试验研究

目前配制PVA-ECC(PolyvinyJ Alcohol-Engineered Cementitious Composite)采用的粉煤灰主要是低钙粉煤灰,为进一步提高高钙粉煤灰的利用效率,采用当地Ⅰ级高钙粉煤灰配制出拉伸应变稳定达到3％的PVA-ECC,为实际工程应用提供更多的材料选择.从配合比设计开始,研究了粉煤灰掺量、水胶比以及试件形式对PVA-ECC直接拉伸性能以及裂缝模式的影响.结果表明:随着粉煤灰掺量的增加,新拌PVA-ECC的流动性增大,立方体试块的抗压强度越小,拉伸开裂强度、极限抗拉强度降低,拉伸应变增大,试件断裂面不平,纤维拔出长度增长;随着水胶比的增大,拉伸开裂强度、极限抗拉强度降低,裂缝模式由横向等宽度变为轴线处细密边缘处较宽;哑铃型试件标距范围内的最大等应力区更有利于应变硬化的实现.     

搅拌过程和流变性对水泥基材料中纤维分布及力学性能影响

纤维增强水泥基设计复合材料( ECC)具有高延性特征,而成型过程影响纤维在水泥基体内分布状态,进而影响ECC获得高延性性能的稳定性。本文综述了ECC搅拌过程和拌合状态下的流变性能对纤维分布的影响,重点分析了塑性黏度和屈服应力对纤维分布及力学性能的影响。结果表明：后加纤维的搅拌过程是ECC成型过程中纤维分布的最优方式;良好的塑性黏度是保证纤维均匀分布的关键,屈服应力影响纤维分布及取向分布;综合调整ECC的流变性可以保证纤维均匀分布,使硬化后ECC获得稳定的高延性。     

高吸水性树脂对高强混凝土自收缩的减缩机理

测试了高吸水性树脂(SAP)作为内养护剂对高强混凝土自收缩的减缩效应。通过自身-干燥收缩一体化计算模型,对预吸水SAP的减缩机理进行了定量分析。自收缩测试结果表明:掺入预吸水SAP对高强混凝土早期自收缩的减缩率达90%以上。各配比混凝土的收缩实验曲线与模型计算结果吻合良好。模型计算结果表明,预吸水SAP对高强混凝土早期自收缩的减缩机理主要有两点:一是在混凝土内部相对湿度维持在100%的阶段,掺入预吸水SAP会在混凝土中引入一种自膨胀变形,从而大幅抵消化学减缩,有时甚至出现自膨胀现象;二是在混凝土内部相对湿度下降阶段,加入SAP可以显著延缓混凝土内部相对湿度的降低,从而减缓了临界孔径的下降趋势,大大减小了同龄期混凝土内部毛细孔负压及收缩应力值,从源头上减小了自收缩产生的驱动力。     

高吸水树脂吸液特性对混凝土性能的影响EI北大核心CSCD

提出了高吸水树脂(SAP)吸水率比指标,研究了吸水率比对SAP在水泥浆体离心液中的吸水动力学及内养护混凝土流变性能、抗压强度、收缩性能的影响。结果表明:SAP在水泥离心液中吸水率呈迅速增加、逐渐降低和最后稳定的规律;当SAP吸水率比增大时,吸水率峰值增大、释水时间延长。伴随SAP吸水率比逐渐增大,内养护混凝土拌合物屈服应力逐渐增大、塑性黏度逐渐降低。SAP可降低混凝土早期强度,对后期强度影响较小,且可明显降低混凝土收缩。在吸水率比为1.94~6.16范围内,SAP对混凝土抗压强度和收缩性能的作用规律一致。     

高吸水树脂吸液特性对混凝土性能的影响EI北大核心CSCD

提出了高吸水树脂(SAP)吸水率比指标,研究了吸水率比对SAP在水泥浆体离心液中的吸水动力学及内养护混凝土流变性能、抗压强度、收缩性能的影响。结果表明:SAP在水泥离心液中吸水率呈迅速增加、逐渐降低和最后稳定的规律;当SAP吸水率比增大时,吸水率峰值增大、释水时间延长。伴随SAP吸水率比逐渐增大,内养护混凝土拌合物屈服应力逐渐增大、塑性黏度逐渐降低。SAP可降低混凝土早期强度,对后期强度影响较小,且可明显降低混凝土收缩。在吸水率比为1.94~6.16范围内,SAP对混凝土抗压强度和收缩性能的作用规律一致。     

高吸水树脂吸液特性对混凝土性能的影响

提出了高吸水树脂(SAP)吸水率比指标,研究了吸水率比对SAP在水泥浆体离心液中的吸水动力学及内养护混凝土流变性能、抗压强度、收缩性能的影响。结果表明:SAP在水泥离心液中吸水率呈迅速增加、逐渐降低和最后稳定的规律;当SAP吸水率比增大时,吸水率峰值增大、释水时间延长。伴随SAP吸水率比逐渐增大,内养护混凝土拌合物屈服应力逐渐增大、塑性黏度逐渐降低。SAP可降低混凝土早期强度,对后期强度影响较小,且可明显降低混凝土收缩。在吸水率比为1.94～6.16范围内,SAP对混凝土抗压强度和收缩性能的作用规律一致。     

高延性混凝土弯曲性能的尺寸效应

为了研究高延性混凝土尺寸变化对其弯曲性能的影响,测试了不同尺寸高延性混凝土试件的弯曲强度和弯曲韧性,采用统计学理论对试验结果进行了分析.结果表明:聚乙烯醇纤维增韧高延性混凝土极限弯曲强度及等效弯曲韧性指数都存在显著的尺寸效应,在相同龄期时,等效弯曲韧性指数的尺寸效应更为显著;随着养护龄期的增加,聚乙烯醇纤维增韧高延性混凝土极限弯曲强度和等效弯曲韧性指数的尺寸效应度增大.Ryan-Joiner正态性检验表明,聚乙烯醇纤维增韧高延性混凝土极限弯曲强度及等效弯曲韧性指数均服从正态分布,且随试件尺寸的增大,两者的变异系数均增大,说明聚乙烯醇纤维增韧高延性混凝土极限弯曲强度及等效弯曲韧性指数的尺寸效应符合Weibull尺寸效应统计理论的规律.     

3D打印高延性水泥基复合材料的单轴受拉和受压行为

为探究不同成型方式对聚乙烯(PE)高延性水泥基复合材料(ECC)单轴受拉及受压力学性能的影响,基于现浇和3D打印2种成型方式,测试了现浇ECC及打印ECC的轴心受拉及轴心抗压应力-应变关系曲线.结果 表明:3D打印成型方式使得试件的极限拉伸强度略有降低,拉伸延性却有大幅提升.纤维体积掺量不变的条件下,6 mm和12mm...     

纤维对再生砖混ECC力学性能及微观结构的影响

为促进不同粒径再生砖混骨料的多元化利用，本试验采用再生砖混细骨料完全代替石英砂，采用不同掺量聚丙烯纤维制备再生砖混工程水泥基复合材料(ECC),研究其受力破坏特征、强度影响机理及微观结构对力学性能的影响。结果表明：未掺纤维的再生砖混ECC的失效模式为脆性破坏，而掺纤维的再生砖混ECC受拉时具有明显的应变硬化特征，随着纤维掺量的增加，其抗折强度、极限抗拉强度和极限拉应变持续增大，抗压强度呈先增大后减小趋势，表现出良好的延性和韧性破坏特征；再生砖混ECC的孔隙率在11.28%～13.68%,通过SEM观察，发现纤维与再生砖混ECC黏结性能较好，纤维破坏模式主要为拔出和拉断破坏，开裂后应变硬化拉伸幅度和拉伸强度低于普通ECC混凝土；新旧浆体界面黏结性能相对薄弱，破坏时微裂缝容易在界面过渡区产生和发展。     

高吸水性树脂对超高性能混凝土性能的影响

本试验研究了不同种类SAP的使用对UHPC流动性、强度及自收缩的影响.试验结果表明,SAP的使用使UHPC流动度降低,流动度损失减缓;同时,如果选择适当粒径、掺量及吸水量的SAP,其掺入不会降低UHPC的抗压强度和抗折强度;另一方面,使用SAP后,UHPC的28 d自收缩明显降低,SAP是一种较理想的内部自养护材料.     

高延展性纤维增强水泥基复合材料自愈合行为

研究了在0.3%、0.5%、1.0%以及2.0%不同程度预加拉伸应变破坏下.两种不同配比、不同龄期的高延展性纤维增强水泥基复合材料M45-ECC及HFA-ECC的残余应变、裂缝分布特性、干湿自愈合循环环境中共振频率的恢复情况以及自愈合产物的微观特性.结果表明:ECC试件的残余应变约等于预加应变的50%左右:90d龄期试...     

抗收缩工程水泥基复合材料力学性能研究

工程水泥基复合材料(ECC)具有较好的延性和抗拉性能,但成型收缩率较大,容易导致试件成型开裂,严重影响结构的耐久性。在ECC中掺入高性能硫铝酸钙(HCSA)膨胀剂以减小ECC成型收缩率,研究了不同掺量的膨胀剂对ECC收缩率和力学性能的影响。结果表明：膨胀剂掺量为6%～8%(质量分数,下同)时可明显改善ECC的收缩率,膨胀剂掺量过高会使ECC出现膨胀现象;膨胀剂掺量为4%～6%时可明显提高ECC的抗压强度,但对抗拉强度影响较小;膨胀剂掺量为2%～4%时可明显提高ECC的剪切韧性,但对抗剪强度影响较小;膨胀剂掺量为6%～8%时可明显提高ECC的极限弯曲强度。     

骨料裹浆厚度对混凝土流变性能的影响EI北大核心CSCD

基于Bingham模型,测试了不同骨料裹浆厚度时新拌混凝土的流变参数,探究了骨料裹浆厚度对新拌混凝土流变性能的影响。结果表明,改变骨料裹浆厚度能够明显影响新拌混凝土的流变性能。在保持骨料基本参数不变时,随着骨料裹浆厚度的增加,混凝土的屈服应力、塑性黏度和静态屈服应力基本呈降低趋势,坍落度逐渐升高,混凝土的流动性得到改善;当在特定水灰比、骨料裹浆厚度相对较高时,拌合物的坍落度较高,且存在轻微离析现象。通过建立流变参数随骨料裹浆厚度的变化曲线,能够确定混凝土中的最佳胶凝材料用量,进而指导混凝土的组成设计。     

SAP内养护对碱激发矿渣胶凝材料性能的影响

碱激发矿渣(AAS)胶凝材料存在早期收缩大、开裂风险高的问题,限制了其工程应用。本文采用TAM、TGA、MIP等方法研究了高吸水性树脂(SAP)内养护对AAS胶凝材料水化热、水化产物及孔结构的影响,同时研究了SAP对AAS胶凝材料抗压强度及自收缩的影响规律。结果表明,SAP的加入会增加基体的孔隙率,降低AAS浆体的抗压强度,但是随着水化时间的延长,SAP的内养护作用可以促进矿渣水化,抗压强度的降低幅度逐渐减小。SAP的加入对AAS胶凝材料的水化放热过程有一定的延迟作用,表现为诱导期延长,第二放热峰滞后。SAP的加入使AAS胶凝材料水化产物总量增加,增加程度随着模数的增加而提高。此外,SAP抑制AAS浆体自收缩效果明显,添加SAP之后自收缩降低率最高可达81%。     

胶砂经硫铝酸盐水泥砂浆修复后的性能研究

研究新拌硫铝酸盐水泥砂浆浆体的流动度、塑性粘度、屈服剪切应力等流变性能参数对其自身以及其修复普通硅酸盐水泥砂浆后的基本力学性能(抗折,抗压强度、劈拉强度、干燥收缩率和冲击韧性)和抗氯离子渗透性能的影响.文中用水泥砂浆经修复后的抗折、劈拉、冲击韧性、干缩值和抗氯离子渗透性能来表征硫铝酸盐水泥砂浆修复胶砂后的粘结作用.研究表明,浆体的流变性对材料的基本力学性能、冲击韧性和抗氯离子渗透性能无明显影响.然而,随着新拌浆体流动度的增加以及塑性粘度和屈服剪切应力的降低,新老混凝土的粘结作用呈现先增强后减弱的趋势.当新拌浆体的流动度为191 mm,屈服剪切应力和塑性粘度分别为451Pa和7.3 Pa·s时,修补浆体修复普通硅酸盐水泥砂浆后的基本力学性能、冲击韧性和抗氯离子渗透性能最好.氯离子渗透实验前给试件施加循环荷载能降低试件的抗氯离子渗透性能.此外研究表明修补砂浆修复普通硅酸盐水泥砂浆后的力学性能以及抗氯离子渗透性能比其自身力学性能与抗氯离子渗透性能差.     

高吸水性树脂对碱激发矿渣收缩与开裂性能的影响

碱激发矿渣收缩大、易开裂严重制约其工程应用.本研究基于高吸水性树脂(SAP)吸水-释水的性能特点,通过在碱激发矿渣加入适量SAP,研究了SAP对碱激发矿渣砂浆干燥收缩及干燥开裂行为的影响.研究结果表明:SAP通过释放吸收的水分降低砂浆硬化体毛细孔收缩压力,显著降低了碱激发矿渣砂浆的早期干燥收缩率;掺入的SAP失水后具有造孔功能,使得碱激发矿渣砂浆硬化体内大孔含量增多,降低毛细孔收缩压的同时缓解了毛细孔收缩应力,能有效降低碱激发矿渣砂浆的干燥收缩开裂风险.     

循环拉伸下形状记忆合金纤维增强ECC的闭缝性能研究

将不同掺量和不同直径的形状记忆合金(SMA)纤维埋入工程水泥基复合材料(ECC)制得形状记忆合金纤维增强工程水泥基复合材料(SMAF-ECC),通过单轴循环拉伸试验研究SMA纤维直径和纤维掺量对SMAF-ECC试件拉伸应力-应变关系、残余应变、裂缝宽度和裂缝恢复率的影响。结果表明：打结形SMA纤维的加入提高了ECC的极限应变和极限抗拉强度；提高纤维掺量可有效提高SMAF-ECC试件的应变和裂缝恢复率，试验所得试件的最大应变恢复率和裂缝恢复率分别达到69%和77%;纤维直径在一定范围内增长，可以提高应变和裂缝恢复率，纤维直径过小会导致恢复率减小。研究成果为新型SMAF-ECC试件的推广应用提供了理论依据。     

钢渣粉对MKPC浆体的改性作用试验研究

为了调查钢渣粉对磷酸钾镁水泥浆体的改性作用,测试了含不同量钢渣粉的磷酸钾镁水泥(MKPC)浆体的流动度、抗压强度、干缩率和水化温度,分析了MKPC浆体的物相组成和微观形貌.结果表明:钢渣等量替代MgO粉10％～20％,能使碱组份粉体的颗粒级配更合理,进而改善了新拌MKPC浆体的流动性.含10％～20％钢渣粉的MKPC浆体试件的5 h抗压强度提高5％～17％、1 d抗压强度提高不小于30％.含20％钢渣粉的MKPC试件的收缩变形仅为MKPC试件参考样收缩变形的60％.适量钢渣粉等量替代MgO粉,MKPC浆体中有效碱组份总量降低,造成MKPC浆体的早期水化程度降低.由于钢渣粉中的部分活性元素参与了水化反应,MKPC硬化体中出现了Ca2P2O7·3H2O、Ca2Al2Si2O8·4H2O和Fe3(PO4)2·H2O等新物相,钢渣粉中Ca、Fe、Al和Si元素渗入磷酸盐水化产物中,使水化产物的形貌变化较大,MKPC硬化体结构趋于致密.     

PVA纤维长度对超高韧性水泥基复合材料力学性能的影响

采用长度为6 mm、8 mm、12 mm的聚乙烯醇(PVA)纤维制备了超高韧性水泥基复合材料,研究了不同长度纤维对材料力学性能的影响.结果表明:纤维长度的增加会降低其在分散介质中的分散量,同时会明显抑制拌合浆体的流动性;纤维对水泥基体力学性能的改善主要发生在早期,同等掺量下,增加纤维长度可以使试样获得较高的力学性能,但增加纤维长度对力学性能的增强效果在28 d降低,掺12 mm纤维试样的28 d抗折强度出现了倒缩;12 mm纤维对试样3 d龄期韧性与延性的改善显著,但是对试样7 d、28 d韧性与延性的改善效果与6 mm、8 mm纤维相当;微观分析发现纤维使得水泥硬化浆体微观结构更加致密,12 mm纤维在抵抗破坏过程中受到的磨损较6 mm、8 mm纤维严重,且在试样中存在纤维的劣化现象.     

偏高岭土对高流动性钢纤维混凝土早期力学性能和细观结构的影响

为了提高泵送混凝土流动性及早期力学性能,降低水泥用量,本文研究了高流动性偏高岭土和钢纤维复合混凝土的流动性、抗压和抗拉强度、弹性模量、破坏形态和微观结构,并在此基础上评价了偏高岭土和钢纤维对混凝土性能的影响。结果表明,随着钢纤维和偏高岭土含量的增加,浆体的流动性降低,偏高岭土影响更加显著。偏高岭土提高了钢纤维混凝土养护7 d后的抗压强度、抗拉强度和弹性模量,钢纤维对残余拉伸强度和裂纹扩展有明显的影响。通过扫描电镜(SEM)观察与X射线衍射(XRD)分析,偏高岭土的添加使试样内部产生了更稳定的水化硅酸钙(CSH)凝胶、单硫型水化硫铝酸钙(AFm)和高硫型水化硫铝酸钙(AFt)等物质。这些产物减少了孔隙和缺陷的产生,增强了界面过渡区的粘结力。由于偏高岭土和钢纤维对和易性的影响机制分别为增加黏度和提升浆体的抗剪切能力,本质上都为阻碍各组分的相对运动,所以二者在降低混凝土流动性方面具有耦合作用。偏高岭土与钢纤维影响混凝土力学性能的阶段不同,前者在未开裂阶段,后者在开裂阶段。