纳米SiO_2和PVA纤维增强水泥基复合材料抗压强度研究

探讨了纳米SiO_2和PVA纤维掺量及石英砂粒径对水泥基复合材料工作性和抗压强度的影响。结果表明,随着纳米SiO_2和PVA纤维体积掺量的增大,水泥基复合材料的工作性逐渐降低,立方体抗压强度和轴心抗压强度均先提高后降低;随着石英砂粒径的减小,水泥基复合材料的工作性、立方体抗压强度和轴心抗压强度均逐渐降低。纳米SiO_2和PVA纤维最佳掺量分别为1.0%和0.9%。     

PVA纤维高强混凝土的力学性能试验研究

对体积掺量为0～1.5%、基体强度为110MPa以上的PVA纤维高强混凝土(PFRHSC)进行了立方体抗压、轴心抗压、劈裂抗拉、抗弯性能和弹性模量的测试,并对PFRHSC梁弯曲韧性进行了试验研究。试验结果表明,PFRHSC立方体抗压强度和轴心抗压强度随纤维掺量的增加有一定的降低,弹性模量随着材料抗压强度的降低略有增加;PVA纤维对PFRHSC的劈裂抗拉、抗弯强度有显著的增强作用。     

纳米SiO_2和PVA纤维增强地聚合物砂浆断裂能研究

为研究纳米Si O2和PVA纤维单掺和复掺两种情况下对地聚合物砂浆断裂性能的影响,通过预切口小梁三点弯曲试验,测得了试件的断裂能。结果表明:纳米Si O2和PVA纤维在一定用量范围内对地聚合物砂浆的抗压强度和断裂能有较大提升作用;在纤维体积掺量不大于0.8%时,PVA纤维掺量越大的试件抗压强度越高,当纤维体积掺量大于0.8%时,增大纤维掺量,试件抗压强度出现略微下降;当PVA纤维的体积掺量不超过1%时,地聚合物复合砂浆试件断裂能均随着PVA纤维掺量的增大而逐渐增加,超过1%后则随着纤维掺量的增加呈降低趋势;当纳米Si O2的掺量低于1.5%时,地聚合物砂浆和PVA纤维地聚合物砂浆试件抗压强度和断裂能均随着纳米Si O2掺量增加不断增大,而当掺量大于1.5%时随着纳米Si O2掺量的增加开始下降。     

PVA纤维轻骨料混凝土的力学性能及抗压强度尺寸效应研究

研究了聚乙烯醇（PVA）纤维的长度（3 mm、6 mm、12 mm）和体积掺量（0、0.1%、0.3%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%）对轻骨料混凝土抗压和劈裂抗拉性能的影响,并对PVA纤维轻骨料混凝土的抗压强度尺寸效应进行了研究。结果表明：随着PVA纤维长度和体积掺量的增加,轻骨料混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度基本均呈降低趋势,当PVA纤维长度为3 mm、体积掺量为0.1%时,轻骨料混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度达到最大;PVA纤维轻骨料混凝土的抗压强度尺寸效应较为显著,建立的PVA纤维轻骨料混凝土抗压强度尺寸效应公式与试验结果吻合良好。     

纳米级二氧化硅的掺量对高性能混凝土性能影响试验研究

用纳米SiO2等量替换水泥配制高性能混凝土,测试不同纳米SiO2掺量混凝土试件的性能变化。试验结果表明:纳米SiO2会降低混凝土的工作性;混凝土7 d龄期立方体抗压强度随纳米SiO2掺量增加而明显增加,28 d龄期抗压强度、弹性模量随纳米SiO2掺量的增加均呈先增加后降低的变化趋势,最大值位于纳米SiO2掺量为2%~3%内,增加幅度分别为10%和11%;混凝土的抗渗性能随纳米SiO2掺入量的增加而提高,并且后期抗渗性的增量也非常明显。     

膨润土掺量对自密实混凝土强度及变形能力的影响

基于混凝土的抗压试验,研究了膨润土掺量对自密实混凝土抗压强度和弹性模量的影响。试验中膨润土掺量分别为胶凝材料总体积的0%、2. 5%、5%、10%、15%、20%、30%、40%和50%。结果表明:当膨润土掺量不超过5%时,抗压强度随着掺量的增加而增大;膨润土掺量超过5%时,抗压强度随着掺量的增加而减小。当膨润土掺量超过2. 5%时,随着掺量的增加,弹性模量逐渐降低。此外,当膨润土掺量不超过10%时,模强比随着掺量的增加而减小;当掺量超过10%时,模强比开始逐渐增大。自密实混凝土中膨润土掺量宜控制在胶凝材料总体积的5%～15%。     

纤维纳米混凝土的微观增强机理与强度计算方法

将微观分析与宏观性能试验相结合,探讨钢纤维体积分数和纳米材料掺量对纤维纳米增强混凝土微观机理与物理力学性能的影响。根据复合材料力学理论,并结合相关文献试验结果的统计分析,建立了考虑纳米材料和纤维影响的纤维纳米混凝土强度计算模型。结果表明:在混凝土中掺入适量的纤维和纳米材料,改善了混凝土的微观结构,增加了混凝土的密实性,提高了混凝土的物理力学性能;随钢纤维体积分数从0%增大到1.5%,拌和物坍落度从40 mm逐渐减小到25 mm,纤维纳米混凝土抗压强度、劈拉强度和抗折强度分别提高12%,32%和12.5%;随着纳米SiO2掺量（质量分数）从0%增大到2%,拌和物坍落度减小95 mm,初凝、终凝时间分别减小52.3%和35.9%,纤维纳米混凝土抗压强度、劈拉强度和抗折强度分别提高9%,24%和14.7%;随着纳米CaCO3掺量从0%增大到2%,拌和物坍落度减小50 mm,初凝、终凝时间分别减小35.2%和3.8%,纤维纳米混凝土抗压强度、劈拉强度和抗折强度分别提高8%,20%和8.8%。     

聚乙烯醇纤维对水泥基灌浆料性能的影响

通过对聚乙烯醇纤维(PVA纤维)长度、掺量对水泥基灌浆料的工作性能、力学性能以及耐高温性能的影响,分别测试了灌浆料拌合物的流动度,抗压强度,高温后灌浆料的抗压强度和弹性模量。结果表明:随着PVA纤维体积掺量增加,灌浆料的抗压强度略有提高,流动度下降。综合考虑灌浆料力学性能和施工要求,3 mm长度PVA纤维最佳掺量不宜超过0.3%,6 mm长度PVA纤维最佳掺量不宜超过0.15%。PVA纤维的掺入能够减缓灌浆料升温早期力学性能和弹性模量的退化,从而提高火灾发生时钢筋套筒灌浆接头的受力性能。     

纤维纳米再生骨料混凝土力学性能试验研究

将废弃混凝土、烧结砖进行资源化利用是解决城市建筑垃圾堆放及污染的重要途径。通过试验研究分析了不同纤维及纤维掺量对纳米再生混凝土力学性能的影响。研究表明：纳米再生混凝土的抗压强度随着聚乙烯醇(PVA)纤维或聚丙烯(PP)纤维的掺入而下降,且PP纤维对其抗压强度具有更大的削弱作用;抗折强度与劈裂抗拉强度随PVA纤维掺量的增加先增大后减小,掺量为0.9 kg/m³时的增强效果最为显著;纤维掺量(1.2 kg/m³)相同的情况下,PVA纤维较之PP纤维具有更为优异的增强效果;对PVA纤维纳米再生混凝土的强度指标进行拟合分析,其劈裂抗拉强度、抗折强度均与抗压强度具有良好的幂函数相关性。     

聚丙烯纤维增强磷渣粉煤灰泡沫混凝土性能的试验研究

以复合硅酸盐水泥为胶凝材料,用磷渣粉和粉煤灰取代部分水泥,用磷石膏作为激发剂,以化学发泡法制备泡沫混凝土。探讨了聚丙烯纤维长度、掺量对泡沫混凝土强度和收缩值的影响。结果表明:随着聚丙烯纤维长度的增加,泡沫混凝土7 d、28 d的抗折、抗压强度及收缩值先增加后减小,在聚丙烯纤维长度为9 mm时,抗折和抗压强度都达到最大,而收缩则最小;随着聚丙烯纤维掺量的增加,泡沫混凝土的7 d、28 d抗压、抗折强度先增加后稍有降低,收缩先减小后略有所增大;当聚丙烯纤维掺量为0.25%时,抗压、抗折强度都达到最大值,收缩最小。     

竹叶纤维混凝土工作性和力学性能试验研究

研究了不同掺量(0、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%和1.1%)的竹叶纤维对混凝土工作性和力学性能的影响。结果表明:随着竹叶纤维掺量的增加,混凝土的坍落度逐渐降低;混凝土吸水率随着竹叶纤维掺量增加而增加;竹叶纤维的掺入对混凝土抗压强度不利,但有利于提高混凝土的劈裂抗拉强度和抗折强度;综合考虑各种因素,建议竹叶纤维的最佳掺量取0.7%。     

海水海砂钢纤维混凝土的基本力学性能

制备了强度等级为C30、C50和C70的海水海砂钢纤维混凝土试件,通过180个标准立方体和72个棱柱体试件,完成了工作性、立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度以及弹性模量试验,得到了基于两种规范模式下海水海砂钢纤维混凝土的弹性模量与立方体抗压强度的关系公式。结果表明,海水海砂能够配置成工作性良好的高强混凝土,钢纤维有利于提升混凝土拌合物的流动性。对于混凝土抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度和弹性模量四个指标,海水海砂混凝土均略低于普通混凝土,且随着混凝土强度等级的提高,差距逐渐减小,此外,随着钢纤维体积掺量的增加,上述指标值均逐渐增大。海水海砂混凝土的弹性模量与抗压强度关系模型与试验数据吻合较好,且具有一定安全储备,可供沿海、海岛土木加固工程借鉴。     

聚丙烯纤维增强橡胶混凝土工作性能及力学性能试验研究

为了研究聚丙烯纤维对橡胶混凝土工作性能及力学性能的影响,选取橡胶置换率5%和25%的混凝土作为基础试验,按纤维掺量为0、0.3、0.6、0.9、1.2 kg/m~3掺入聚丙烯纤维,研究掺入纤维后混凝土的工作性能及基本力学性能并给出各工作及力学性能与纤维掺量的经验计算式,试验结果表明:橡胶混凝土的坍落度随纤维的增加而显著降低;抗压强度随纤维的增加先升高后降低;劈裂抗拉强度、抗折强度、拉压比和折压比均随纤维的增加而升高。综合考虑橡胶混凝土的工作性能及力学性能,建议聚丙烯纤维的掺量小于1.2 kg/m~3。就研究结果,聚苯乙烯纤维的最佳掺量为0.9 kg/m~3。     

机制砂石粉含量及MB值对高强混凝土性能的影响

研究了机制砂石粉含量及MB值对高强混凝土性能的影响。结果表明,适量的石粉可在一定程度上弥补机制砂表面的粗糙,改善新拌混凝土的工作性;当石粉含量较高时,由于石粉对外加剂及游离水的吸附作用,新拌混凝土工作性能逐渐劣化。随着石粉含量增大,混凝土抗压强度下降,劈裂抗拉强度和弹性模量呈先增后降趋势。本试验中机制砂中石粉的最佳含量为3%～6%。随着MB值增大,新拌混凝土工作性能快速劣化,混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度呈下降趋势;当MB值<1.1时,随着MB值增大,混凝土的弹性模量未有明显变化,当MB值≥1.1时,混凝土的弹性模量快速下降。本试验中机制砂的最佳MB值应小于0.75。     

聚丙烯纤维煤矸石保温混凝土抗压性能试验研究

在设计强度为C35的煤矸石保温混凝土中分别掺入0.05%、0.1%、0.15%和0.2%的聚丙烯纤维(PPF),并对3 d、7 d、14 d及28 d龄期下的混凝土试件进行立方体抗压强度试验。试验结果表明,在各龄期下,立方体抗压强度随着PPF掺量的增加,均呈现出先上升后下降的趋势,在纤维掺量为0.05%时提高最大;纤维的掺入可以有效提高煤矸石保温混凝土的早期抗压强度。根据试验结果建立了PPF煤矸石保温混凝土的抗压强度预测模型,依据7 d的抗压强度可以较好地预测28 d抗压强度。     

橡胶混凝土的试验研究

研究了80目橡胶粉在四种掺量(0、30、60、90 kg/m3)下混凝土的拌合物性能、强度、弹性模量和冻融耐久性.结果表明:混凝土的坍落度随橡胶粉掺量的增加而不断减小;在不添加引气剂的情况下,橡胶粉会使混凝土的含气量显著增加.加入橡胶粉后,混凝土的强度和弹性模量均出现不同程度的下降,且掺量越大,其下降的幅度越大.力学性能衰减幅度的大小关系为:抗压强度损失>轴心抗压强度损失>抗压弹性模量损失>弯拉弹性模量损失>弯拉强度损失.橡胶粉能增加混凝土的韧性,其掺量越大,混凝土的韧性越好.橡胶粉对混凝土的抗冻性有明显改善,掺量越高,混凝土的抗冻性越好.橡胶粉改善混凝土抗冻性的原因有两个:增加了混凝土的含气量和80目橡胶粉本身能改善混凝土的抗冻性.     

纳米SiO2对不同孔隙率下透水混凝土性能的影响

采用体积法设计孔隙率分别为15%、20%、25%的透水混凝土,研究了纳米SiO2(NS)对透水混凝土抗压强度、透水系数的影响规律。总结了不同孔隙率下透水混凝土的破坏形式,并分析了破坏机理。结果表明:随着NS掺量的增加,三种孔隙率下透水混凝土的抗压强度均呈先增加后减少的趋势,在NS掺量为1.0%时,抗压强度都达到最大值;NS对透水混凝土7 d抗压强度的提升效果比28 d更显著;随着孔隙率逐渐增大,NS对透水混凝土抗压强度的改善效果逐渐增强,而对透水系数的提升效果逐渐减弱;从透水混凝土的破坏形式上来看,随着孔隙率逐渐增大,掺入适量NS的透水混凝土,其骨料处断裂的现象相较未掺NS时逐渐增多。     

海水海砂再生混凝土的基本力学性能

利用海水、原状海砂及再生粗骨料,制备了设计预期强度为C20~C50的海水海砂再生混凝土。通过240个标准立方体(150 mm×150 mm×150 mm)和96个棱柱体(150 mm×150 mm×300 mm)试件,完成了工作性能、立方体抗压强度、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度以及弹性模量试验,研究了海水海砂再生混凝土的基本力学性能;最后基于试验数据,得到了海水海砂再生混凝土立方体抗压强度与轴心抗压强度关系公式以及弹性模量与轴心抗压强度关系公式。结果表明:海水海砂再生混凝土工作性能良好,C40和C50强度等级的坍落度比一般再生混凝土分别提高5%和33%;立方体抗压强度、轴心抗压强度和劈裂抗拉强度随着龄期变长而增加,且长期强度趋于稳定;与普通混凝土相比,海水海砂再生混凝土7 d立方体抗压强度提高13%~52%,28 d抗压强度降低约5%,90 d抗压强度降低约15%,180 d抗压强度降低18%~29%;海水海砂再生混凝土28 d弹性模量比普通混凝土略有降低,降低幅度在14%以内;再生粗骨料对混凝土力学性能、工作性能的影响大于海水海砂。     

轻骨料预湿程度对混合骨料混凝土力学性能的影响

研究了用不同预湿程度的页岩陶粒与碎石以体积比1：1混合配制的混合骨料混凝土拌合物性能和力学性能.结果表明,随着陶粒预湿时间的延长,混合骨料混凝土拌合物坍落度经时损失逐渐减小,7d抗压强度逐渐降低,劈拉强度与抗折强度在轻骨料预湿时间小于1h时略有增加.28d抗压强度、劈拉强度、抗折强度和弹性模量都逐渐增加.用预湿1h的陶粒配制的混合骨料混凝土7d与28d的拉压比和折压比与轻骨料混凝土相比几乎没有降低,其弹性模量比同条件的轻骨料混凝土高32.9%,比强度高10.5%.     

基于2D随机骨料模型的C80混凝土参数分析

利用DIGIMAT和ABAQUS联合建立细观混凝土2D随机骨料模型,模拟了粗骨料的分布、形状、含量以及界面过渡区性能、孔隙率对C80高强度混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度、弹性模量和劈裂抗拉强度的影响,并将模拟结果与各参数对低强度混凝土的影响进行比较。结果表明:粗骨料的分布模式对混凝土的基本力学性能几乎没有影响,不同分布形式下混凝土立方体抗压强度最大相对误差为4.18%; 不同形状的粗骨料对混凝土力学性能有着不同的影响,圆形和椭圆形状粗骨料的模拟结果与试验值更为接近; 不同骨料含量下混凝土立方体抗压强度呈现出先减小后增大的趋势,轴心抗压强度则是先减小后增加再减小,劈裂抗拉强度在粗骨料含量为33%时达到最大值4.61 MPa,之后便逐渐降低; 随着孔隙率的增加,混凝土立方体抗压强度、轴心抗压强度和弹性模量均逐渐减小,劈裂抗拉强度在孔隙率为1.5%时降低较多,孔隙率为2%时有所上升。