纤维水泥石抗拉强度模型研究

为了将纤维水泥浆体系更好地应用于固井工程中,有必要对纤维改善水泥石强度机理进行研究并建立强度模型。利用岩石力学三轴实验机对纤维水泥石试块进行弹性模量测试,得到了纤维水泥石单轴应力-应变实验图。根据细观力学理论和能量守恒原理,在建立顺向分布纤维水泥抗拉强度模型的基础上得到了乱向分布纤维水泥的抗拉强度模型。模型分析结果表明,随着纤维掺量的增加,水泥石的抗拉强度有先增大后降低的趋势,这与实验室试验所得规律相同。     

纤维水泥砂浆与混凝土界面黏结性能钻芯拉拔试验研究

为研究纤维水泥砂浆与混凝土界面黏结性能,采用钻芯拉拔法试验制作模拟中型柱混凝土构件,并分别外包不同强度的聚乙烯醇纤维水泥砂浆、聚丙烯纤维水泥砂浆、钢纤维水泥砂浆。对制作的试验构件进行钻芯拉拔试验,得出界面破坏时的拉拔力,将得到的不同类型的纤维水泥砂浆构件拉拔力数据与构件混凝土轴心抗拉强度、纤维水泥砂浆抗压强度进行比较分析。结果表明,在该试验中合成纤维水泥砂浆的界面黏结强度比钢纤维水泥砂浆的界面黏结强度高;界面黏结强度与构件混凝土轴心抗拉强度呈正相关关系,与纤维水泥砂浆抗压强度呈正相关关系,界面黏结力与砂浆抗压强度呈线性相关关系。     

纤维改性水泥基材料的热性能研究

当今建筑工程对建筑材料保温节能的要求越来越高 ,在合成纤维增强混凝土材料的应用取得初步成功的基础上 ,根据材料保温机理 ,本研究通过加入不同品种纤维 ,研究了水泥基纤维复合材料的保温性能。结果表明 ,纤维结构 (孔数、中空度 )是影响材料导热性能、导温性能的主要因素 ,九孔中空纤维的加入使水泥复合材料的保温性能有很大程度的提高。纤维掺入量对材料的变温稳定性有一定影响。特别有意义的是 ,九孔中空纤维的加入使水泥复合材料的保温性能有很大程度的提高     

纤维增强MDF水泥的性能

研究了玻璃纤维和碳纤维作为MDF水泥增强材料的可行性及其增强效果，考察了二种纤维的长径比、体积掺量对MDF水泥材料的抗弯强度、断裂韧性、浸水体积膨胀率等性能的影响。研究结果表明，碳纤维和玻璃纤维作为MDF水泥的增强材料均能够显著提高MDF水泥的力学性能和耐水性、玻璃纤维的效果优于碳纤维。纤维增强MDF水泥的微观结构特征是纤维在复合材料中呈三维均匀分布，形成空间网络结构，这是纤维增强MDF水泥的主要原因。     

纤维增强MDF水泥的性能

研究了玻璃纤维和碳纤维作为MDF水泥增强材料的可行性及其增强效果,考察了二种纤维的长径比、体积掺量对MDF水泥材料的抗弯强度、断裂韧性、浸水体积膨胀率等性能的影响。研究结果表明,碳纤维和玻璃纤维作为MDF水泥的增强材料均能够显著提高MDF水泥的力学性能和耐水性,玻璃纤维的效果优于碳纤维。纤维增强MDF水泥的微观结构特征是纤维在复合材料中呈三维均匀分布,形成空间网络结构,这是纤维增强MDF水泥的主要原因。     

挤压成型纤维增强水泥砂浆板材的收缩性能

为了研究挤压成型纤维增强水泥板材的收缩性能,采用不同的纤维、水泥基材、纤维掺量和水灰质量比,探讨了各参数对板材收缩的影响。研究发现:采用低缩复合水泥作为基材的板材收缩要比普通硅酸盐水泥作为基材的板材收缩要小,约为后者的一半,甚至更低;同时采用低缩复合水泥后,板材收缩速率加快,在成型5~10 d左右即进入体积稳定期,而普通硅酸盐水泥板材收缩发展相对较慢,50 d龄期时收缩仍有发展趋势。纤维品种对板材的收缩性能影响不大;加入纤维后的板材收缩增大,且有随着纤维体积掺量增大整体收缩增大的趋势。     

聚丙烯纤维水泥稳定碎石断裂能试验研究

为了研究聚丙烯纤维对水泥稳定碎石断裂韧性的影响，通过对84个尺寸为100 mm × 100 mm × 515 mm的聚丙烯纤维水泥稳定碎石和普通水泥稳定碎石三点弯曲试件断裂试验，测得了试件的断裂能(GF)、裂缝嘴张开位移(CMOD)和裂缝尖端张开位移(CTOD)，并探讨了试验龄期、聚丙烯纤维体积掺量以及水泥掺量对聚丙烯纤维水泥稳定碎石断裂能的影响，对聚丙烯纤维水泥稳定碎石的经济性和施工和易性进行了简要分析，给出了聚丙烯纤维体积掺量合适的建议范围为0.6‰ ～ 0.8‰。试验结果表明：聚丙烯纤维的掺入可以明显提高水泥稳定碎石的断裂能、极限裂缝嘴张开位移(CMODmax)和极限裂缝尖端张开位移(CTODmax)；随着试验龄期的增长，无论聚丙烯纤维掺入与否，水泥稳定碎石断裂能均呈增大趋势，但聚丙烯纤维水泥稳定碎石断裂能增大的速率较大；随着纤维体积掺量的增加，水泥稳定碎石断裂能、CMODmax和CTODmax逐渐增大，尤其是当纤维体积掺量大于0.6‰时，GF增大的效果更为明显；随水泥掺量的增加，聚丙烯纤维水泥稳定碎石试件的极限荷载逐渐增加，但断裂能却逐渐减小。     

Improving the Interfacial Mechanical Property of Fiber Reinforced Cement with Dielectric Barrier Discharge 2: Morphological and Compositional Changes of the Fiber Surface

The morphological and compositional changes of the PP fibers pretreated with dielectric barrier discharge (DBD) are investigated with SEM, XPS and IR. The result shows that the etching effect is the main reason for the improvement of the result of pull-out test of the fiber-cement composite reported in a previous paper and the oxidation of the fiber surface also favors the adhesion between the fiber and the matrix.     

聚丙烯纤维与TG固化剂对水泥石灰土强度及稳定性的影响

为提高水泥石灰综合稳定土的基层性能,选用聚丙烯纤维、TG土壤固化剂改良水泥石灰土。根据水泥和石灰含量、聚丙烯纤维掺量、TG固化剂剂量对水泥石灰土无侧限抗压强度的影响规律,从而确定水泥和石灰含量均为4%,聚丙烯纤维和TG固化剂掺量分别取0.2%、0.02%。在此基础上,研究了纤维与固化剂对水泥石灰土劈裂强度、收缩性、水稳定性及冻稳定性的影响。试验结果表明:经聚丙烯纤维与TG固化剂复合固化的水泥石灰土强度及稳定性提高效果最显著,优于高石灰掺量的水泥石灰土。     

一种碳纤维分散液的制备及其在固井水泥浆中的应用

碳纤维是一种高性能纤维,能有效改善水泥石的力学性能。为了克服碳纤维在使用过程中不易分散的缺点,对碳纤维分散剂种类、分散剂加量及碳纤维加量进行优选,制备出一种碳纤维分散液,并对该碳纤维分散液在固井水泥浆中的应用效果进行评价,最后对加入碳纤维分散液的水泥石微观形貌进行观察。结果表明：碳纤维分散剂CDA-2能改善碳纤维在水溶液中的分散效果,当加量为0.6%时,形成的碳纤维分散液较稳定;当碳纤维分散液中碳纤维的加量为4%,此时形成的碳纤维分散液稳定性最好且碳纤维加量最优。使用碳纤维分散液配制的固井水泥浆体系与将碳纤维直接加入的固井水泥浆中相比,水泥浆体系常规性能相差不大,但力学性能明显提高,养护3 d后碳纤维分散液水泥石的抗压强度、抗冲击强度、抗折强度比直接加碳纤维水泥石分别提高6.8%、7.6%、10.1%。碳纤维分散液能使碳纤维更好的分散在水泥石中,形成网状结构,通过桥联阻裂、拔出耗能作用增强增韧水泥石。     

纤维/晶须材料对固井水泥石的增韧机理研究

扫描电子显微镜（SEM）用于水泥基材料研究,可以准确、快速、直观地提供水泥石断面的微观形貌等信息。固井水泥环这一水泥基材料在井下工况受复杂应力影响易产生微裂缝与微环隙,造成水泥环封固能力下降。高弹模纤维、低弹模纤维、晶须等材料有助于降脆增韧水泥环。为了弄清高弹模纤维、低弹模纤维、晶须等材料对水泥环的降脆增韧机制,用扫描电镜对水泥石微观形貌进行了观察分析,探讨了增韧机制。实验结果表明,高弹模纤维、低弹模纤维、晶须等材料降脆增韧水泥环的机制包括拔出、桥连和裂纹偏转。相对于单掺纤维或单掺晶须,将二者混杂使用的增韧效果更好,其原理在于晶须属于微米级材料,可以阻止微米级微裂纹的产生和扩展;纤维属于毫米级材料,可以阻止毫米级微裂缝的产生与扩展;二者混杂使用可以起到多层次阻裂和增韧的目的。     

纤维网格布表层强化混凝土早期开裂特性

为解决机场道面水泥混凝土在施工期易产生早期微裂缝,给使用期飞机运行带来安全隐患的问题,提出通过在混凝土表层砂浆层中布设纤维网格布的方式强化机场道面的表面性能。选择了碳纤维、芳纶纤维和玄武岩纤维3种纤维网格布作为强化材料,以水泥砂浆早期开裂性能表征混凝土早期抗开裂性能,探究了在高温多风模拟环境下水灰比、灰砂比、细度模数和纤维网格布对水泥砂浆早期抗开裂性能的影响。结果表明,当水灰比为0.43、灰砂比为0.47、细度模数为3.4时,水泥砂浆早期抗开裂性能最好;当纤维网格布为玄武岩纤维网格布,网格尺寸为3 mm×3 mm时水泥砂浆早期抗开裂性能强化效果最好。     

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。     

碳纤维水泥配伍性试验研究

水平井、小眼井钻井技术的应用以及薄油层的开发易使水泥石射孔开裂,从而造成上下油水层串通,因此对水泥石韧性有了更高的要求。为了满足固井施工过程中对水泥浆性能以及对水泥石性能的要求,根据国家固井水泥性能测定操作标准,对碳纤维水泥进行了针对性的配伍性试验研究,包括水泥浆流变性、稠化时间、失水量以及水泥石抗压强度、抗折强度等方面的配伍性试验。研究结果表明,碳纤维与水泥以及水泥添加剂具有良好的配伍性;一定尺寸的短碳纤维可以有效地提高水泥浆的流变性和水泥石的抗折、抗压强度。     

胶砂质量比对钢纤维砂浆力学性能的影响

对胶砂质量比和纤维直径对钢纤维水泥浆体和砂浆的力学性能的影响进行了研究 .在水泥浆体中 ,微细钢纤维的增强和增韧作用显著高于较大直径的钢纤维 .在砂浆中 ,随着胶砂质量比的降低 ,较大直径的钢纤维的作用越来越强 ,而微细钢纤维的作用逐渐降低 .不同几何尺寸的钢纤维在水泥浆体和砂浆中具有不同的作用效果 ,尺寸效应显著     

改良云南红粘土强度特性研究

摘要：为了研究纤维、纤维水泥对云南红粘土强度的影响,对改良后的红粘土进行了直剪试验和无侧限抗压试验。试验结果表明,往红粘土掺入纤维、纤维水泥后,其强度有了显著的改善。随着纤维含量增加,改良红粘土的抗剪强度先增加后减小,掺入量0.05%~0.15%时有明显改善;无侧限抗压强度随着纤维掺入量的增加而增强。在水泥掺入量一定时,改良红粘土的无侧限抗压强度随着纤维掺入量和龄期的增加而增加。相对于纤维改良红粘土而言,纤维水泥对云南红粘土无侧限抗压强度改善更为明显。     

油井水泥纤维增韧材料的研究与应用

为了解决国内油田薄油层井、小间隙井和侧钻井固井后射孔及后续增产措施造成的水泥环脆裂(即二次窜流)问题,研制开发了油井水泥纤维增韧材料(增韧剂F17F).对增韧水泥石的各种力学性能(抗折强度、抗冲击功、弹性模量和应力/应变关系等)及纤维增韧水泥浆体系的工程性能进行了测试.结果表明,增韧水泥石的弹性模量降低了16.9%~48.0%,抗冲击功提高了27.0%~68.0%,抗折强度提高了15.9%~33.0%;增韧水泥的流动性得到改善,其失水量和析水率显著降低.此外,还进行了聚能射孔试验、地面打灰试验、1口井的现场打水泥塞试验和2 口井的现场固井试验.室内实验和现场试验结果表明:增韧水泥的强度、抗冲击能力及其综合工程性能均能满足固井施工的要求.     

纤维水泥砂浆的阻裂机理

主要研究墙体抹面水泥砂浆因温差变化发生微观和宏观裂缝 ,甚至扩展的多发病 ,进而阐述抹面纤维水泥砂浆阻止温差裂缝的机理 ,并说明某种规格 ,而且具有一定量纤维的纤维水泥砂浆是可以减少 ,阻止或消除温差变化引发的裂缝。这是很有经济、技术和实用价值的     

基于纤维水泥砂浆加固的后装拔出试验

为利用后装拔出法检测纤维水泥砂浆抗压强度,模拟工程加固情况:分别采用合成纤维(聚丙烯纤维、聚乙烯醇纤维)水泥砂浆、钢纤维水泥砂浆对素混凝土试块进行加固处理。加固后,对加固薄层进行后装拔出试验,获得拔出力。依据拔出力代表值和纤维水泥砂浆立方体抗压强度代表值之间的关系,采用离散最小二乘逼近方法拟合测强公式。结果表明:测强公式精确度比较高,测强公式检验效果良好、符合实际意义,其中钢纤维的掺入对增加拔出力的作用要高于合成纤维。依据测强公式,后装拔出法可以现场检测推定20~90 MPa的纤维水泥砂浆抗压强度。     

纤维增强磷酸钾镁水泥砂浆力学性能研究

研究了PVA纤维、PP纤维、玻璃纤维三种纤维在不同的w_(S/C)下对磷酸钾镁水泥砂浆力学性能的影响.结果表明:三种纤维都能在一定程度上增强磷酸钾镁水泥砂浆的力学性能,对磷酸钾镁水泥砂浆早期力学性能的影响比较大,后期力学性能的影响会有所降低.其中,PVA的增强效果最为明显,PP纤维次之,玻璃纤维增强效果最弱.同时得出,在同种纤维条件下,w_(S/C)不是磷酸钾镁水泥砂浆抗折强度的主要影响因素,但是其抗压强度均随着w_(S/C)的增大而增大.