粉煤灰基地聚合物砂浆组成设计与性能研究

以粉煤灰为主要原材料,矿粉为添加剂,水玻璃和氢氧化钠为复合激发剂,标准砂为细集料,制备地聚合物砂浆。运用三维图与等值线作图分析的方法,探究水胶比与胶砂比这两个组成设计参数对粉煤灰基地聚合物砂浆的流动度、抗压强度、抗折强度的影响规律。试验结果表明水胶比与胶砂比均对粉煤灰基地聚合物砂浆流动度与力学强度影响较大。水胶比在0.4~0.42,胶砂比在0.45~0.5时,制备出的地聚合物砂浆工作性能和力学性能较优。基于地聚合物砂浆脆性较大的特点,应用长度为8 mm与12 mm的PVA纤维进行增韧改性。结果表明,掺量为0.5%的PVA纤维对地聚合物砂浆抗压强度影响不大,但是抗折强度显著提高,延性增强,因此压折比下降,弯曲韧性增强。     

纤维对水泥基材料力学性能的影响

为了制备超高韧性的水泥基复合材料(UHTCC),通过抗压、抗折以及直接拉伸试验,探讨纤维掺量、纤维种类对水泥基材料力学性能的影响.研究结果表明:有机纤维的掺入都不同程度地降低了UHTCC的抗压强度,提高了其抗折强度;从力学性能以及材料成本综合考虑,聚乙烯醇纤维(PVA)体积掺量2%为最优掺量;掺入日本PVA的UHTCC的拉伸应变硬化现象最显著,其次是国产PVA纤维,而国产聚丙烯纤维(PP)和聚乙烯纤维(PE)在拉伸过程中没有应变硬化现象.     

纳米粒子和聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料抗折性能

通过抗折试验和抗折试验后小立方体抗压强度试验,探讨了纳米粒子掺量、聚乙烯醇(PVA)纤维掺量和石英砂粒径对水泥基复合材料抗折性能的影响。结果表明,纳米粒子掺量、PVA纤维体积掺量和石英砂粒径对水泥基复合材料抗折强度和抗折试验后小立方体抗压强度有较大影响。PVA纤维水泥基复合材料的抗折强度和小立方体抗压强度随着纳米Si O_2掺量增加呈先增大后减小的趋势,当纳米Si O_2掺量达到1.5%和1.0%时,抗折强度和抗压强度分别达到最大值;随着纤维体积掺量的增大,掺纳米Si O_2水泥基复合材料抗折强度和小立方体抗压强度逐渐增大,但当PVA纤维体积掺量超过0.6%时,小立方体抗压强度有逐渐降低的趋势;随着石英砂粒径的减小,抗折强度和小立方体抗压强度逐渐降低,采用粒径a石英砂配制的水泥基复合材料具有更高的抗折强度和小立方体抗压强度。     

聚乙烯醇纤维混凝土早期抗裂抗渗性能试验

目的研究聚乙烯醇纤维对混凝土抗裂抗渗性能的影响.方法用3种不同长度(6 mm、8 mm、12 mm),4种不同掺量(0.6 kg/m3、0.8 kg/m3、1.2 kg/m3、1.4 kg/m3)的聚乙烯醇纤维设计13组纤维混凝土,通过平板约束试验和渗水高度试验,与基准混凝土进行对比,研究聚乙烯醇(PVA)纤维长度、掺量对混凝土早期抗裂及抗渗性能的影响.结果对比掺加不同长度纤维混凝土试件的裂缝情况及渗水深度,得出掺入8 mm的PVA纤维混凝土平均渗水深度为49.21 mm,裂缝降低系数由0.82提高到1,在聚乙烯醇纤维掺量0~1.4 kg/m3变化中不同长度的纤维均掺加1.4 kg/m3时裂缝的降低系数从0.85提高到1,平均渗水高度维持在49.76 mm,各项性能均表现最佳.结论 PVA纤维能有效抑制早期塑性裂缝的产生并显著提高材料的抗渗性,且选用长度8 mm、掺量为1.4 kg/m3的聚乙烯醇纤维时各项性能表现最佳.     

再生微粉基本性能及对胶砂性能的影响

为了研究再生微粉的基本理化性能及其对胶砂抗压、抗折强度和微观结构的影响,本试验测试了再生微粉的基本物理性能指标,采用X射线衍射及荧光衍射法(XRD,XRF)分析了再生微粉的主要化学组成;将再生微粉作为矿物掺合料以不同掺量取代水泥,研究了再生微粉取代率对砂浆抗压、抗折强度及微观结构的影响规律。结果表明:(1)再生微粉粒径较大且质地疏松,其主要化学成分与普通硅酸盐水泥相近;(2)胶砂抗压、抗折强度随再生微粉掺量的增大而降低;(3)再生微粉掺量越大,砂浆微观结构越疏松多孔。再生微粉掺量在10%以内时,可以作为矿物掺合料替代水泥制备胶砂。     

PVA改性碳黑-水泥砂浆力学性能及微观结构

试验探讨了聚乙烯醇(PVA)及其掺量对纳米碳黑-水泥砂浆力学性能的影响,结果表明:当PVA掺量为0.2%时,改性水泥砂浆的抗压、抗折强度和黏结弯曲强度分别提高了32.1%,12.2%和18.6%.采用扫描电镜、傅里叶红外光谱、X射线衍射光谱和差示扫描热分析仪观察了PVA改性纳米碳黑-水泥砂浆的物理化学性能,结果表明:当PVA掺量较少时,PVA形成丝状聚合物膜均匀分散于水泥砂浆中,填充孔洞和桥接裂缝,改善了水泥砂浆的微细观结构;但是,当PVA掺量过多时会在水泥浆体内形成大量片状结构,包裹水泥颗粒和水泥水化产物,阻碍水泥的水化速度,导致改性砂浆的力学强度降低.     

纳米粒子和PVA纤维增强水泥基复合材料抗折性能研究

通过抗折试验和抗折试验后小立方体抗压强度试验,探讨了纳米粒子掺量、PVA纤维掺量和石英砂粒径对水泥基复合材料抗折性能的影响。结果表明,纳米粒子掺量、PVA纤维体积掺量和石英砂粒径对水泥基复合材料抗折强度和抗折试验后小立方体抗压强度有较大影响。PVA纤维水泥基复合材料的抗折强度和小立方体抗压强度随着纳米SiO₂掺量增加呈先增大后减小的趋势,当纳米SiO₂掺量达到1.5%和1.0%时,抗折强度和抗压强度分别达到最大值;随着纤维体积掺量的增大,掺纳米SiO₂水泥基复合材料抗折强度和小立方体抗压强度逐渐增大,但当PVA纤维体积掺量超过0.6%时,小立方体抗压强度有逐渐降低的趋势;随着石英砂粒径的减小,抗折强度和小立方体抗压强度逐渐降低,采用粒径a石英砂配制的水泥基复合材料具有更高的抗折强度和小立方体抗压强度。     

骨料类型及纤维对高延性水泥基复合材料性能的影响

为了研究骨料类型及纤维对高延性水泥基复合材料(HDCC)性能的影响,分别采用普通河砂和金刚砂作骨料,添加聚乙烯醇(PVA)纤维,或PVA与微细镀铜钢混杂纤维,制备了4组HDCC,试验研究了HDCC的抗折与抗压强度、弯曲韧性、单轴拉伸性能、抗冲磨性能,并采用扫描电镜观察了HDCC拉伸破坏后PVA纤维的微观形貌.结果表明:骨料对HDCC抗折强度影响较为明显,而对抗压强度、弯曲韧性和抗冲磨性能影响不显著;微细钢纤维对HDCC抗折、抗压强度、弯曲韧性和抗冲磨性能的增强效果比较明显;在不同的HDCC体系中,微细钢纤维对延性影响的规律略有差异,以天然河砂为骨料时,掺加微细钢纤维会降低HDCC的延性,以金刚砂为骨料时,掺加微细钢纤维则会提高HDCC的延性;金刚砂提高了HDCC的抗拉强度,但显著降低了延性.     

聚乙烯醇纤维掺量对高延性地聚合物混凝土早期抗裂和收缩性能影响

研究了聚乙烯醇(PVA)纤维掺量对高延性地聚合物混凝土早期塑性收缩开裂、干燥收缩和自生收缩的影响.结果表明,与地聚合物混凝土相比,掺PVA纤维的高延性地聚合物混凝土抗开裂性能和抗收缩性能显著提高,PVA纤维体积掺量为2%的地聚合物混凝土抗开裂和抗收缩性能最好.基于试验结果,建立了收缩预测模型,该模型能够一定程度反映地聚合物混凝土早期收缩特征.     

影响聚合物砂浆抗裂性的因素分析

在保证砂浆拉伸粘结强度大于0.10MPa的前提下,通过正交试验方法研究聚丙烯纤维、木质纤维和可再分散性乳胶粉3因素、3种水平掺量对聚合物砂浆柔韧性的影响,并分析纤维和聚合物对砂浆的抗裂机理.结果表明,聚丙烯纤维和胶粉保持不变,木质纤维掺量0.35%时压折比降低13.36%;其他因素不变,聚丙烯纤维掺量0.6%时压折比降低15.20%;同理,胶粉掺量3%时压折比降低了27.52%;当取木质纤维、聚丙烯纤维及胶粉的掺量分别为0.35%、0.6%和3%时,压折比则降低52.94%,此时抗折强度达到最高点5.26 MPa,砂浆的柔韧性最佳,抗裂性得到显著加强.     

有机纤维对“客运专线”用C40高性能混凝土性能的影响

目的为增强混凝土早期抗塑性开裂性能及耐久性,研究了有机纤维种类、长度及掺量对混凝土工作性能、力学性能及抗碳化性能的影响.方法采用坍落度试验、抗压与抗折强度试验、混凝土碳化试验及平板约束法测试进行研究.结果聚丙烯腈(PAN)纤维对混凝土工作性能影响最大,坍落度降幅达86%;掺入19 mm聚丙烯(PP)单丝纤维,坍落度下降25%;加入0.15%PP纤维,坍落度降幅达28.7%,含气量增加25.9%;掺入聚乙烯醇(PVA)纤维后,混凝土7 d、28 d抗压强度降幅最大,分别达30.4%、23.5%;12 mm PP单丝纤维体积掺量为0.15%时混凝土的抗裂效果明显好于0.05%掺量,而碳化深度较基准低30%.结论混凝土中掺入有机纤维后,早期抗塑性开裂性能明显增强;混凝土的抗裂效果随纤维长度和掺量增加,效果越来越明显;有机纤维的加入明显提高混凝土的抗碳化力,力学性能有所降低,但降幅不大.     

活性粉末混凝土抗裂性能试验研究

采用自制带隔板的环形约束收缩试验装置,通过正交试验,研究砂胶比、水胶比、钢纤维掺量对活性粉末混凝土(RPC)抗裂性能的影响.研究表明:钢纤维掺量对RPC抗裂性能影响最显著,而砂胶比、水胶比对RPC抗裂性能影响不明显;随着钢纤维掺量的增加,RPC抗裂性能提高;钢纤维掺量为3%时,RPC抗裂性能最好;但当钢纤维掺量达到4%...     

花岗岩石粉-高韧性水泥基复合材料的制备与性能

研究了掺花岗岩石粉的高韧性水泥基复合材料的基本力学性能。采用废弃花岗岩石粉部分取代磨细砂,制备具有不同石粉质量取代率的水泥砂浆;并对其进行抗压、抗折试验分析,得到最优的石粉取代率约为25%;在此最优石粉取代率的基础上配制出掺花岗岩石粉的高韧性水泥基复合材料;并研究聚乙烯醇(PVA)纤维体积掺量(0~1.5%)及其长径比(158~316)对混凝土复合材料基本力学性能的影响。研究结果表明,试验中,当花岗岩石粉掺量一定时(25%),纤维体积掺量1.5%且长径比237时电镜扫描显示纤维与基体界面结合最紧密,力学性能最佳,此时的极限拉应变高达3.03%,约为普通水泥基材料的300倍。     

可再分散性乳胶粉对砂浆力学性能的影响

研究了不同掺量下可再分散性乳胶粉对砂浆抗压强度、抗折强度的影响。试验结果表明:随着乳胶粉掺量的增加,砂浆的抗折强度较普通砂浆有大幅度提高,但抗压强度随之降低;可再分散性乳胶粉可大幅度提高砂浆的综合性能,适宜掺量为胶凝材料重量的2%-3%。     

卵石、石灰岩机制砂对水泥胶砂流动度和强度影响

用机制砂替代天然砂是目前缓解天然砂极度短缺的有效途径之一。为探索卵石、石灰岩机制砂应用潜力,本研究测试了两种机制砂的基本材料性能;并控制两种机制砂为相同且较低的石粉掺量,测试其对胶砂性能的影响;同时分别测试两种机制砂在不同石粉掺量下对胶砂性能的影响。结果表明:不同岩性机制砂的基本材料性能各不相同,其中石粉掺量和级配的差异较大;在石粉掺量相同的情况下,卵石机制砂砂浆的抗折强度与抗压强度均高于石灰岩机制砂,但二者相差不大,且随着龄期的增加增幅逐渐减小;随着石粉掺量的增加,两种机制砂的流动度、抗折强度和抗压强度都呈现先增加后下降的趋势,且在石粉掺量为5%时抗折强度达到峰值,均在石粉掺量为10%时抗压强度达到峰值,石粉掺量在5%~10%时为最佳。     

PVA纤维水泥砂浆氯离子扩散性研究

为研究PVA(聚乙烯醇)纤维掺量对不同龄期水泥砂浆氯离子扩散性能的影响规律,采用了快速氯离子迁移系数法(RCM),研究了PVA纤维水泥砂浆(7种配合比)抗氯离子渗透性能。分析了PVA纤维掺量与水泥砂浆孔隙率、电阻率的指标的关系,基于热传递方程建立氯离子扩散过程理论模型。结果表明,PVA纤维对水泥砂浆氯离子扩散系数有显著影响,改变了水泥砂浆的孔隙结构。28 d龄期,2%纤维掺量试件氯离子扩散系数和毛细孔率比不掺纤维试件分别降低24.1%和50.2%;PVA纤维水泥砂浆氯离子扩散系数与电阻率二者具有良好的线性负相关关系;PVA纤维掺量与水泥砂浆毛细孔率、气孔含量、电阻率之间有很好的相关性;桥面板中氯离子浓度与扩散系数成指数关系。     

应变硬化水泥基复合材料的干燥收缩与开裂

为了改善水泥基材料的抗干缩和抗裂性能,在水泥基材中掺加了体积分数为0,0.75%和1.5%的PVA纤维.通过圆环试验,用裂缝观测镜和裂缝显微观测仪观测裂缝宽度,并计算其裂缝总面积、裂缝数量、最大和平均裂缝宽度.结果表明:添加PVA纤维后基体可获得多裂缝发展与应变硬化效果;裂缝的宽度及数量受基材组成比例和PVA体积掺量影响;当PVA纤维的体积掺量为1.5%时,裂缝的最大宽度可控制在40μm内、平均宽度小于20μm,裂缝面积降至4%以下,裂缝数量增加5倍多,裂缝控制率高于96%.PVA纤维混凝土具有良好的抗干缩和抗裂性能,可用于高耐久性的混凝土结构建设或重要工程的修补工作.     

聚丙烯纤维提高水泥砂浆抗塑性开裂的机理

研究了聚丙烯纤维掺量、长度和截面形状对砂浆早期塑性收缩抗裂性能、塑性抗拉强度和表面水分蒸发率的影响,结果表明:随着纤维掺量和长度的增加,抗塑性收缩开裂的效果随之提高;纤维长度对塑性收缩抗裂的影响较其掺量要复杂得多;截面形状为多边形的聚丙烯纤维对提高砂浆塑性收缩抗裂效果要好于圆形的.纤维掺量、长度及比表面积的增加有利于提高砂浆(水灰质量比0.36,灰砂质量比1 ∶ 2)的塑性抗拉强度,而对砂浆水分蒸发率的影响不是非常显著.聚丙烯纤维对塑性收缩抗裂的效果主要取决于其对塑性抗拉强度的提高.结合理论和试验分析,归纳出了聚丙烯纤维提高砂浆抗塑性开裂性能的效应图.     

FC纤维在机场道面混凝土中的应用研究

为了研究不同掺量的FC纤维对道面混凝土抗折强度和抗裂性能的影响,设计了多组不同的混凝土配合比进行试验,对试验现象及结果进行对比,分析不同纤维掺量对抗折强度和抗裂性能的影响。结果表明：不同掺量的FC纤维对混凝土抗折强度略有提高,但效果不明显;当纤维掺量1 kg/m3～1.6 kg/m3,混凝土均未产生裂缝,抗裂效果明显。     

玻纤、矿纤对钢渣/矿渣复合胶凝材料强度和膨胀性的影响

研究了玻纤、矿纤分别掺入钢渣/矿渣复合胶凝材料时对胶砂强度的影响,通过沸煮和压蒸试验研究两种纤维对胶凝材料体积膨胀的影响,通过SEM观察纤维与基体的界面粘结情况。强度实验结果表明,玻纤掺量(质量分数)不高于0.3%时,胶砂试件各龄期强度随着掺量的增加而提高,掺量高于0.3%,胶砂试件强度损失大;矿纤掺量对试件早期强度影响不大,后期抗压强度随掺量的增加持续下降,后期抗折强度先下降后上升。沸煮和压蒸试验结果表明,玻纤掺量0.3%的压蒸试件比不掺纤维时压蒸膨胀率下降26.60%,矿纤掺量0.3%的压蒸试件比不掺纤维时压蒸膨胀率下降29.36%。SEM结果显示,水化早期纤维表面附着少量C—S—H凝胶,纤维与基体相互分离,水化后期,纤维表面生长Ca(OH)2晶体,纤维与基体粘结紧密。