玄武岩-聚丙烯混杂纤维混凝土抗冻性试验

为研究混杂纤维混凝土抗冻性能,采用慢冻法对纤维掺加量为0.3%、0.6%、0.9%和1.2%的玄武岩纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土以及混杂质量比分别为1:1、1:2、2:1的玄武岩-聚丙烯混杂纤维混凝土进行50次、100次、150次冻融循环试验.通过分析其强度和质量损失率,得到各种纤维混凝土50次、100次、150次冻融循环条件下的强度和质量损失的规律,并找到了各种冻融条件下对强度损失和质量损失改善最佳的纤维掺量.研究表明,加入纤维增强了基体混凝土抗冻性;混杂纤维系列纤维对混凝土抗冻性能的改善优于单掺纤维系列.     

聚丙烯纤维混凝土冻融损伤试验研究

通过快速冻融循环试验,研究聚丙烯纤维混凝土冻融损伤性能.结果表明:冻融循环对聚丙烯纤维混凝土有较大影响,随冻融循环次数的增加,聚丙烯纤维混凝土损伤不断累积,相对动弹模、劈拉强度不断下降;掺加一定量的聚丙烯纤维,能有效提高混凝土的抗冻性能;在一定范围内,随聚丙烯纤维掺量的增加,强度损伤逐渐减小.冻融循环75次时,聚丙烯纤维混凝土的强度损伤变量最大达到77.7%,掺量为1.5 kg/m3的聚丙烯纤维对混凝土强度增益比达240.5%.在试验基础上,分析了聚丙烯纤维混凝土冻融损伤机理,建立了冻融循环作用下聚丙烯纤维混凝土强度损伤模型.     

多尺度聚丙烯纤维混凝土单轴拉伸试验

采用环氧粘贴法对21个100 mm×100 mm×250 mm混凝土和聚丙烯纤维混凝土试块进行单轴抗拉试验,研究不同尺度聚丙烯纤维及其混杂对混凝土单轴抗拉性能的影响,分析不同尺度聚丙烯纤维混凝土的单轴拉伸应力应变全曲线。试验结果表明：单掺及混掺粗细聚丙烯纤维对混凝土抗拉强提高幅度为11%～27%;单掺粗聚丙烯纤维混凝土及粗细混掺聚丙烯纤维混凝土在单轴拉伸过程中出现了低应力应变硬化现象,单掺及混掺粗细聚丙烯纤维混凝土应力应变曲线下降段所包围面积大于素混凝土应力应变曲线下包面积。不同尺度聚丙烯纤维混凝土抗拉韧性增强效果排序：混掺粗细纤维混凝土＞单掺粗纤维混凝土＞单掺细纤维混凝土＞素混凝土。     

多尺寸聚丙烯纤维混凝土抗弯韧性试验研究

为研究多尺寸聚丙烯纤维混凝土的抗弯韧性,采用四点弯曲试验对30个长×宽×高为400 mm×100 mm×100 mm的聚丙烯纤维混凝土试件进行研究,得到纤维混凝土梁的荷载-挠度曲线。基于美国ASTM-C1399-98方法,研究不同尺寸聚丙烯纤维及其混杂纤维对混凝土抗弯韧性的影响。研究结果表明:在相同掺量条件下,直径越小、长度越短的聚丙烯细纤维对混凝土裂前抗弯韧性改善效果越好;聚丙烯粗纤维和多尺寸聚丙烯纤维对混凝土裂后抗弯韧性有较大改善,并且在裂后出现低应力应变硬化现象;在相同掺量条件下,多尺寸聚丙烯纤维对混凝土的抗弯韧性改善效果最好;相对于素混凝土剩余强度,单掺聚丙烯细纤维混凝土剩余强度提高1.53~2.53倍,单掺聚丙烯粗纤维混凝土提高5.58~8.88倍,多尺寸聚丙烯纤维混凝土提高7.76~10.82倍。     

混掺合纤维提高混凝土抗冲磨强度的分析

本文对聚丙烯(PP)粗纤维及其与普通聚丙烯单丝纤维混掺混凝土的抗冲磨性能进行了试验研究。试验结果表明,加入聚丙烯粗纤维能明显改善混凝土的抗冲磨性能,有利于提高混凝土结构的耐久性,且粗细纤维混掺的效果要优于于单掺聚丙烯粗纤维。     

预加荷载下聚丙烯纤维混凝土抗渗机理研究

为研究预加荷载作用下聚丙烯纤维混凝土(polypropylene fiber reinforced concrete,PFRC)的抗渗性能,选用1种聚丙烯粗纤维和2种聚丙烯细纤维进行单掺和混掺,在5种荷载水平下进行了氯离子扩散系数试验,分析了不同混掺比例下PFRC试件在不同荷载水平作用下的氯离子扩散系数变化规律.采用压汞法和电镜扫描研究了纤维混掺和荷载大小对混凝土微观孔结构的影响.结果表明:在5种轴向荷载水平下混掺多尺寸PFRC试件A8的氯离子扩散系数分别降低了93.9％、90.8％、77.5％、63.5％和66.5％,均为降低幅度最大的一组,混掺PFRC的抗渗性能优于素混凝土和单掺PFRC;同时粗细纤维混掺可以形成三维空间网架结构,能在不同阶段产生协同作用,有效地提高混凝土在不同荷载水平作用下的抗渗性能.     

引气粉煤灰道面混凝土抗冻融性能试验研究

采用快速冻融法,测定了不同冻融循环次数下引气粉煤灰混凝土试件的质量损失、相对动弹模量和抗弯拉强度。研究了水胶比、引气剂掺量和粉煤灰掺量对混凝土抗冻性能的影响规律。结果表明:提高水胶比会增大水泥石内部孔径和孔隙率,混凝土更容易遭受冻融破坏;掺加粉煤灰不利于提高混凝土抗冻耐久性,随着粉煤灰掺量的增加,混凝土冻融循环后力学性能呈下降趋势;引气剂能够改善混凝土拌和物的泌水和离析现象,减小混凝土循环冻融后抗弯拉强度的损失。     

纤维品种和掺量对混凝土抗冻性及微观结构的影响

通过快冻法试验研究了掺入钢纤维和聚丙烯纤维及纤维掺量对C50高性能混凝土抗冻性的影响;利用扫描电子显微镜观察了纤维基材界面区的微观结构,从微观结构角度分析了抗冻性试验的结论。结果表明：虽然钢纤维基材界面区的微观结构优于聚丙烯纤维基材界面区,但聚丙烯纤维对混凝土抗冻性的改善效果优于钢纤维;聚丙烯纤维对混凝土抗冻性的影响存在阻裂效应和弱界面效应双重作用,存在最佳纤维掺量;掺入1.0 %聚丙烯纤维对混凝土抗冻性提高效果最好,300次冻融循环后相对动弹性模量高达98.01 %。     

低掺量聚乙烯醇纤维混凝土抗冻性研究

采用快速冻融法,在水、氯化钠溶液分别作用下,研究聚乙烯醇(PVA)纤维对混凝土抗冻性能影响。结果表明:在200次水冻融循环实验中,当PVA纤维掺量在0.1%~0.5%(体积分数,以下同)时,随着PVA纤维掺量的增加,混凝土的抗冻耐久性呈现先改善后劣化的趋势,PVA纤维掺量为0.3%时混凝土抗冻性能最好;在经过200次水冻融循环作用后,空白组试件完全损坏,而PVA纤维掺量为0.3%的混凝土的相对动弹性模量损失率为32%,质量损失率为1.2%,冻融后的试件仍然表现出较好的性能;氯盐溶液冻融实验与水冻融实验具有相同趋势,但是氯盐-冻融联合作用下的混凝土比水冻融破坏更加严重;低掺量PVA纤维在混凝土浆体中可以均匀分散,在水泥基体中可承受由受冻膨胀产生的拉应力,减少基体内部裂缝的出现,从而改善混凝土的抗冻耐久性。     

玄武岩纤维机场道面混凝土抗冻性试验研究

针对当前机场道面混凝土遭受冻融循环破坏而出现的耐久性问题,试验采用纤维增强混凝土技术。将两种规格的玄武岩纤维按0.1%的体积掺量掺入机场道面混凝土,进行了冻融循环试验;以及冻融前后动弹模量,质量损失和混凝土表面状态的对比分析。结果表明:掺玄武岩纤维的机场道面混凝土可明显提高抗冻性,抗冻等级提高了2.7~3.3倍。长度20 mm直径20μm体积掺量0.10%的玄武岩纤维道面混凝土抗冻性能最佳。     

基于Weibull分布的冻融循环下纤维混凝土损伤模型

对聚丙烯纤维混凝土（PFRC）、钢纤维混凝土（SFRC）、普通混凝土（PC）进行冻融循环试验,经过冻融循环后,得到PFRC、SFRC、PC的相对动弹性模量、轴心抗压强度、劈裂抗拉强度,分析冻融循环过程中PFRC、SFRC、PC的冻融损伤率、强度衰减率的演化规律和冻融损伤机理,提出基于Weibull分布的纤维混凝土冻融损伤演化模型,并与推导出的力学性能衰减模型联立得到PFRC、SFRC、PC的相对抗压强度、相对抗拉强度与冻融损伤度的演化模型。结果表明:纤维的掺入能有效减小混凝土的强度衰减和冻融损伤,基于Weibull分布建立的两种冻融损伤模型,可以分别通过冻融循环次数、相对强度预测PFRC、SFRC、PC的冻融损伤度。     

层布式混杂纤维混凝土冻融损伤研究(英文)

为研究层布式混杂纤维混凝土在冻融疲劳作用下的损伤演变规律,建立一混凝土抗冻劣化的损伤演变数学模型,在试验的基础上回归出普通混凝土和层布式混杂纤维混凝土的冻融损伤演化方程.结果表明,LHFRC和OC的初劣点值相同,且在劣化初始阶段具有相同的损伤演变方程;在劣化扩展阶段,LHFRC和OC均具有幂函数形式的损伤演变方程,但LHFRF损伤变量小于同期的OC,钢纤维和聚丙烯纤维有效地抑制了其内部损伤发展.     

纤维混凝土在冻融循环下的损伤研究

通过试验研究了C40普通混凝土(PC),体积率为0.8%的钢纤维混凝土(SFRC)以及掺量为1.2 kg/m3的聚丙烯纤维混凝土(PFRC)分别在0次、25次、50次、75次、100次冻融循环后的质量损失,抗拉、抗压强度,基振频率以及动弹性模量,结果表明纤维的加入能抑制冻融对混凝土的损伤作用,且聚丙烯纤维的抑制作用大于钢纤维。     

改性聚酯纤维在混凝土中的分散性及对耐久性的影响

制备了不同纤维掺量的改性聚酯纤维混凝土,通过纤维分散的图像处理方法研究五种不同搅拌方式对改性聚酯纤维在混凝土中分散性能的影响,并通过耐久性试验研究改性聚酯纤维混凝土的抗碳化、抗氯盐侵蚀和抗冻性能.结果表明,图像处理方法能够较好地评价改性聚酯纤维混凝土中的纤维分散性,认为“砂石胶材60 s+水60 s+纤维60 s”的搅拌方式得到的纤维分散性最好,与肉眼观察的效果一致.掺加改性聚酯纤维能够提高混凝土的抗压强度,掺量为1.1 kg·m-3时提高强度14%左右,继续增大纤维掺量不能持续提升强度.改性聚酯纤维在混凝土中的密集分布能够削弱CO2的扩散,降低混凝土的碳化速率12.6%~18.9%,纤维掺量越多,抗碳化能力越好.掺加改性聚酯纤维能够降低混凝土的氯离子扩散系数,提高其抗氯离子侵蚀能力.改性聚酯纤维还能有效减少冻融循环过程中表层材料的剥落,大大改善混凝土的抗冻性.     

冻融循环作用下混杂纤维粉煤灰混凝土力学性能试验

为了研究混杂纤维和粉煤灰增强混凝土在冻融循环作用下的损伤程度,通过对基准混凝土、混杂纤维混凝土和混杂纤维粉煤灰混凝土试样在冻融循环条件下进行抗压强度试验及超声波检测试验,得到冻融破坏后混凝土的抗压强度和相对动弹性模量,分析抗压强度损伤量、相对动弹性模量损伤量和内部结构破坏机制,建立了基于相对动弹性模量的强度衰减方程。试验结果表明：基准混凝土、混杂纤维混凝土和混杂纤维粉煤灰混凝土的抗压强度和相对动弹性模量均随着冻融循环次数的增加而减小;经历60次冻融循环时,其抗压强度和相对动弹性模量都有不同程度的下降;混杂纤维粉煤灰混凝土抗压强度和动弹性模量的损伤量在粉煤灰掺量小于10%时整体小于基准混凝土,而在粉煤灰掺量为20%和30%时大于基准混凝土;通过对冻融循环作用下混凝土相对抗压强度与相对动弹性模量的关系拟合,得到相关系数良好的相对抗压强度与相对动弹性模量的指数函数关系表达式;分析了混凝土冻融损伤、纤维和粉煤灰增强混凝土抗冻融机理。掺入适量纤维和粉煤灰能增强混凝土的抗冻融破坏能力。     

高性能聚丙烯纤维对再生混凝土力学性能的影响

通过工作性能、立方体抗压、劈裂抗拉及弹性模量试验,研究了不同骨料取代率下的高性能聚丙烯纤维增强再生骨料混凝土(HPP fibers reinforced recycled aggregate concrete,HFRAC)随高性能聚丙烯(high performance polypropylene,HPP)纤维掺量增加的变化规律,并与波纹型钢纤维增强再生骨料混凝土(steel fibers reinforced recycled aggregate concrete,SFRAC)进行了对比.结果表明:与SFRAC类似,HFRAC的工作性能随HPP纤维掺量的增加逐渐下降,但下降速度随HPP纤维掺量的增加逐渐减缓;HFRAC的立方体抗压强度随HPP纤维掺量增加变化不明显,但弹性模量略有降低;HFRAC的劈裂抗拉强度随着HPP纤维掺量的增加逐步提高,拉压比逐渐增大,且塑性性能优于SFRAC.另外发现,随着再生骨料取代率的增加,HF-RAC与SFRAC的力学性能均有所降低.     

冻融循环作用下超高延性纤维增强水泥基复合材料加固力学性能试验研究

为研究冻融循环作用下聚乙烯纤维增强复合基体材料(Polyethylene Fiber-Engineered Cementitious Composite，PE-ECC)与不同FRP的力学性能及微观结构演化规律，对PE-ECC、PE-ECC-BFRP和PE-ECC-CFRP三种试件进行快速冻融试验。研究试件在不同冻融循环次数下的质量损失率、相对动弹性模量、三点抗弯试验及扫描电镜。试验结果表明：在冻循环150次PE-ECC和普通砂浆混凝土的质量损失率分别为1.67%和13.5%，PE纤维的阻裂作用可以很好约束水泥砂浆的剥落；在PE-ECC水泥纤维基体材料中添加CFRP网格布或BFRP网格布可以提高试件的强度和降低水泥纤维基体材料内部微裂缝的扩展，提高了水泥纤维基体材料的抗冻性能；PE-ECC-BFRP试件和PE-ECC-CFRP试件比PE-ECC试件的最大承载能力分别增大了22.5%、67.3%，最大挠度分别增大了28.2%、76.7%，在冻融循环作用下FRP网格布可以提高PE-ECC的抗弯能力和最大挠曲能力。     

碳化硅混凝土微波加热效率及抗冻性

通过微波加热试验、冻融循环试验、SEM试验及MIP试验,对碳化硅混凝土的微波加热效率、抗冻性及冻融循环前后的微观结构进行研究。结果表明：掺加碳化硅能够提高混凝土的微波加热效率和抗冻性。随着碳化硅掺量的增加,混凝土的温升速率逐渐增大,微波加热效率提高,有效除冰范围增大。当碳化硅掺量为10%时,混凝土相对动弹性模量最大,质量损失率最小,抗冻性最佳。掺加碳化硅使混凝土内部孔隙增大,冻融循环使混凝土孔隙孔径增大,少害孔以及有害孔增多。     

聚丙烯纤维对高寒地区水稳基层冷再生混合料性能的影响

为了改善高寒地区水泥稳定冷再生混合料的抗冻和抗干缩性能,提高水泥稳定冷再生技术在市政道路中的应用效果。研究了聚丙烯纤维对水泥稳定冷再生混合料的低温抗冻性、抗干缩开裂能力、抗拉和抗压强度性能的影响。聚丙烯纤维在水泥稳定碎石中起到加筋作用,增强了水泥稳定冷再生混合料的强度、韧性和抗裂性。综合分析得出在标准养护条件下,振动成型法成型的水泥稳定再生混合料的聚丙烯纤维最佳掺量为0.9 kg/m³,最佳纤维长度为12 mm。结合包头等高寒地区全年的气候情况,设计了具有代表性的不同养护条件,研究高寒地区环境对聚丙烯纤维水泥稳定冷再生混合料性能的影响。聚丙烯纤维水泥稳定冷再生混合料在恶劣养护条件下仍能保持较高的力学性能,在确保混合料抗压强度、抗拉强度、抗冻性满足规范要求的情况下,聚丙烯纤维的加入可以减少0.5%的水泥用量。聚丙烯纤维水泥稳定冷再生混合料有效地解决了高寒地区低温、低湿度和昼夜温差大导致水泥稳定冷再生基层易发生的强度不足和开裂等病害,延长了冬季可施工时间。     

聚丙烯纤维混凝土耐久性与冻融损伤模型研究

掺入适量聚丙烯纤维即可以提高混凝土力学性能,又能够很好地改善混凝土耐久性。通过完成不同纤维掺量聚丙烯纤维混凝土抗水渗透试验、抗冻试验,得出耐久性最佳配合比。利用现有理论,结合数值分析最小二乘拟合方法,建立以相对动弹性模量和冻融累积损伤为损伤变量聚丙烯纤维混凝土的冻融损伤模型,完善现有软岩隧道喷层支护耐久性理论,对于软岩隧道支护技术发展具有广泛推广意义。