玻璃纤维增强磷石膏复合材料力学性能研究

利用纤维增强原理对工业废弃磷石膏进行改性,提高其材料力学性能,以促进工业废弃磷石膏的综合利用。通过在石膏基体中加入直径为10μm、长度为12 mm的玻璃纤维制备石膏复合材料试件,测试不同纤维掺量的复合材料抗压强度,研究纤维掺量对石膏复合材料的力学性能的影响;通过电子显微镜(SEM)对破坏断面进行观察,从微观结构上揭示纤维增强的机理。试验结果表明:玻璃纤维的掺量和分布对复合材料的抗压强度有较大影响。随着玻璃纤维掺量的增大,复合材料的抗压强度逐渐增大,但纤维掺量超过一定值后,复合材料抗压强度将随纤维掺量的增大而减小。纤维的掺量为1.5%时,磷石膏复合材料抗压强度最高,达到8.9 MPa,比未掺加玻璃纤维的石膏强度(6 MPa)提高约48%。     

聚乙烯纤维增强磷石膏试件力学性能试验研究

本试验在磷石膏基体中掺入长度为3 mm的聚乙烯纤维,根据7组不同聚乙烯纤维掺量的磷石膏配合比,制作了42个100 mm×100 mm×100 mm立方体试件,对试件进行压缩试验。试验结果表明:聚乙烯增强磷石膏复合材料的破坏形态主要为劈裂破坏、X形破坏和局部破坏三种;聚乙烯纤维的掺入,可有效控制裂缝的扩展,可提高材料的强度和延性,防止脆性破坏。复合材料的抗压强度随着纤维掺量的增加,先增大,后减小;当纤维掺量在1.5%左右时,获得最大强度(约5.10 MPa),相比于未掺纤维磷石膏强度(约3.51 MPa),抗压强度提高了45.3%。通过分析应力-应变曲线,并结合东华应变测试系统,得到纤维掺量为0%和1.5%时试件的弹性模量,分别为1739.01 MPa和2700.07 MPa,可为实际工程提供参考。     

PVA-ECC的最优配比及力学性能试验研究

考虑影响纤维增强水泥基复合材料（ECC）力学性能的关键因素,从抗压强度入手,基于水胶比、粉煤灰掺量、减水剂掺量等的变化,制作各批次的ECC立方体试件并进行抗压强度试验,探索ECC的力学性能随材料配比而变化的规律.研究结果表明,在其它因素都相同的条件下,PVA-ECC的立方体抗压强度随水胶比的增大而减小、随粉煤灰掺量的增加而减小、随减水剂掺量的增加先增大后减小.在普遍意义上,当水胶比为0.25、粉煤灰掺量为45％、减水剂掺量为0.5％时,PVA-ECC达到最优配比,此时立方体抗压强度达到最大.     

聚丙烯纤维改性水泥土的力学性能研究

目的研究聚丙烯纤维对水泥土的增强增韧作用,对比聚丙烯纤维掺量对水泥净浆及水泥土力学性能的影响规律和作用机制,提高水泥土的力学性能.方法在活性矿粉改性水泥土的优化配比基础上,将适量聚丙烯纤维掺入至水泥净浆和水泥土,测定其立方体抗压强度及圆柱体劈裂抗拉强度,同时利用扫描电子显微镜观察试件的断面形貌.结果随纤维体积掺量由0逐步提高至2%,水泥净浆的抗压强度和劈裂抗拉强度均明显增大,在2%纤维掺量情况下,7 d、28 d抗压强度分别提高了62.69%和50.28%,抗拉强度提高122.28%和57.30%,7 d和28 d拉压比也分别提高至0.13和0.10.聚丙烯纤维在水泥土中表现出更为显著的增强作用,0.5%体积掺量下的28 d抗压强度提高了60.23%,但纤维掺量进一步提高反而导致强度的下降;水泥土的抗压强度随胶凝材料掺量的提高而不断增大.结论聚丙烯纤维的引入可明显提高水泥基材料如水泥土的力学性能,尤其是早期的抗拉强度和拉压比即断裂韧性,但以水泥为基本功能组分的胶凝材料仍是水泥土力学性能的基本保证.     

混杂纤维掺量对再生混凝土力学性能的影响研究

试验研究了钢纤维和聚丙烯纤维单一掺入,以及混合掺入时对再生混凝土力学性能的影响。结果表明:在再生混凝土中掺入钢纤维后,其各项力学性能都有所提高;单掺入聚丙烯纤维后其抗压强度有所降低,但显著提高了其劈裂抗拉强度和弹性模量;掺入混杂纤维后其抗压强度介于单掺钢纤维和单掺聚丙烯纤维之间,弹性模量受钢纤维掺量的影响较大,劈裂抗拉强度有显著提高,最高增强率达53.8%。加入纤维后,再生混凝土由脆性破坏变成塑性破坏。     

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.     

聚丙烯单丝增强石膏基复合材料力学性能的研究

采用较粗的聚丙烯(PP)单丝作为石膏材料的增强材料,通过抗折和抗压实验研究了单丝长度、掺量对PP单丝/石膏复合材料抗折和抗压强度的影响.抗折实验结果表明:PP单丝的掺入有利于提高复合材料的抗折强度,当掺量小于1%时,复合材料抗折强度随掺量增加而变大,当掺量为2%时复合材料抗折强度呈下降趋势;掺量相同的情况下,单丝长度越长增强效果越好,15 mm的PP单丝掺量为1%的试样抗折强度最高较空白样提高了26%;折断后试样断口中PP单丝呈拔出状,表明PP单丝与石膏材料的结合较弱.抗压实验结果表明:PP单丝的掺入降低了复合材料的抗压强度,抗压强度随掺入量增加而减小,15 mm的PP单丝掺量为2%的试样抗压强度最小较空白样减少了9.6%.     

掺聚丙烯纤维泡沫混凝土性能与仿真分析

通过正交对比试验,研究了水胶比、聚丙烯纤维和粉煤灰对400级泡沫混凝土性能的影响。试验结果表明,泡沫混凝土优选配合比为:水胶比0.58,聚丙烯纤维掺量0.10%,粉煤灰掺量为0时,7 d和28 d抗压强度值分别为0.76 MPa和1.32 MPa,吸水率为17.5%,干缩值为0.98 mm/m,导热系数为0.072 W/(m·K);研究结果表明,泡沫混凝土现浇围护结构墙体在风荷载、水平地震荷载作用下应力与位移均满足要求,为其应用提供理论依据。     

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。     

石膏模-混凝土组合空腹楼盖用磷石膏力学特性研究

对石膏模-混凝土组合楼盖用磷石膏的抗压强度与含水率的关系、抗压强度取值、弹性模量取值、石膏与混凝土之间两类抗剪连接件受力性能进行了试验研究。研究结果表明,磷石膏的抗压强度随含水率的减小而增大,且随着含水率的降低,磷石膏的强度增加幅值越来越大,大致呈对数函数关系;磷石膏具有较好的抗压性能,其抗压强度较高,抗压强度可取4.8MPa,且受力过程中有明显的弹性阶段,根据曲线,其弹性模量取值约550MPa;对混凝土与石膏间的两类剪力连接件进行推出试验,结果表明两类连接件具有相同的抗剪强度,而B类连接件比A类连接件连接效果优越,试验数据比较稳定,最终以石膏破坏而导致构件破坏,连接件较为可靠。     

聚丙烯纤维掺量对磷酸镁水泥混凝土性能影响

目的研究聚丙烯纤维掺量对磷酸镁水泥混凝土力学性能和耐久性能的影响,得出其在磷酸镁水泥混凝土中的最佳掺量.方法在磷酸镁水泥混凝土中掺入不同掺量的聚丙烯纤维,通过抗折、抗压、耐磨、抗冻等试验,分析其产生的影响.结果当聚丙烯纤维掺量分别为0.9 kg/m~3和1.1 kg/m~3时,磷酸镁水泥混凝土试块的抗折强度比不掺加聚丙烯纤维时分别提高了33.3%和18.5%;当聚丙烯纤维掺量为1.1 kg/m~3时,磷酸镁水泥混凝土的单位面积磨损量比不掺加聚丙烯纤维的混凝土试块降低了25.4%;当磷酸镁水泥混凝土试块中聚丙烯纤维掺量为1.1 kg/m~3时,混凝土的相对动弹性模量损失最小,抗冻性能最好;聚丙烯纤维在磷酸镁水泥混凝土中的最佳掺量为1.1 kg/m~3.结论聚丙烯纤维是一种弹性模量低、强度高、耐磨、耐腐蚀的合成纤维,掺入到磷酸镁水泥混凝土中可以有效地提高混凝土的抗压强度、抗折强度、耐磨和抗冻等性能.     

温度对聚丙烯纤维砂浆及测强曲线的影响

目的研究温度对聚丙烯纤维砂浆及测强曲线的影响,为以后工程防火加固选用砂胶比提供依据,从而达到降低成本的目的.方法通过测试不同胶砂质量比的聚丙烯纤维砂浆的初始流动度、终凝时间、抗压强度和抗折强度,研究不同温度下不同碳纤维掺量的聚丙烯纤维砂浆的耐高温性能.结果当碳纤维体积分数为0.3%、胶砂质量比为1.5时,聚丙烯纤维砂浆流动度大于320 mm,终凝时间60 min左右,28 d抗压强度大于80 MPa,1 000℃高温燃烧后,残余50%以上强度,各龄期的测强曲线与实测强度有较好的拟合关系.结论采用普通硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、石膏三元体系,通过添加碳纤维、偏高岭土掺合料及多种化学添加剂,可满足工程实际需要,并且具有良好的经济性.     

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。     

纤维自密实混凝土性能试验研究

为了研究不同掺量的钢纤维与聚丙烯纤维对自密实混凝土工作性能和强度的影响,对掺入聚丙烯纤维、钢纤维以及两种纤维混杂的自密实混凝土进行工作性能、抗压强度、抗拉强度试验和混杂效应分析。试验结果表明:工作性能随着纤维掺量的增加而降低,且钢纤维对工作性能的影响更加明显;钢纤维对混凝土抗压强度、抗拉强度的提高大于聚丙烯纤维;两种纤维混杂时更能有效改善自密实混凝土脆性破坏特征,当钢纤维掺量为0.6%,聚丙烯纤维掺量为0.2%时,抗压强度的增幅最大,当钢纤维掺量为0.6%,聚丙烯掺量为0.15%时,抗拉强度的增幅最大;抗压强度与劈裂抗拉强度均部分呈现正混杂效应,且劈裂抗拉强度存在最优混杂效应。     

水泥增强磷石膏-膨润土强度及污染物固定的验证

膨润土作为磷石膏吸附剂,具有较好的磷(氟)固定效果,但其混合物作为道路填筑材料时,通常无法满足力学性能要求,为探究水泥能否提高磷石膏-膨润土混合物的力学性能,以及能否协同膨润土固定磷石膏中的磷(氟)污染物,制备了掺水泥、不掺水泥以及不同掺量水泥的混合料,压制试样,并分别进行雨水淋滤模拟试验和无侧限抗压强度测试.结果表明：掺加水泥后,试样的无侧限抗压强度以及磷(氟)污染物固定效果均有所提高,在同一养护期下,水泥添加量越多,试样无侧限抗压强度越高,磷(氟)污染物固定效果越好,添加量达到5%时,试样的无侧限抗压强度可达到5.31 MPa,满足《公路路面基层施工技术规范》(JTJ 034—2000)中的要求.本文探究结果成功验证了水泥增强磷石膏-膨润土混合物强度性能及其磷(氟)污染物固定效果的可行性,为磷石膏在道路填筑材料的应用提供了一定的参考价值.     

油污泥热解残渣处治风积沙路基力学性能研究

为探究油污泥热解残渣处治风积沙路基的工程力学特性,通过室内试验研究了不同热解残渣掺量下风积沙路基的压实特性、回弹模量、加州承载比（CBR）、直剪特性以及25%残渣掺量下的无侧限抗压强度 . 结果表明：油污泥热解残渣掺量为 25% 时干密度值最大为2.071 g/cm3;掺量为 15% 时回弹模量最大为 160.61 MPa;CBR 随残渣掺量的增加不断增大,浸水后试样的CBR值明显减小,降幅为10.97%～38.46%;掺量为20%时内摩擦角最大为34.35°;25%残渣掺量试样的14 d及14 d以后的无侧限抗压强度值均超过0.4 MPa. 综合试验结果可知,油污泥热解残渣可有效提升风积沙路基的各项力学性能,可以作为风积沙路基填料使用.     

PVA/粉煤灰/水泥性能研究

该文研究了PVA、掺量和超细粉煤灰掺量对水泥工作性能和力学性能的影响.结果表明,掺加聚乙烯醇对水泥的初凝时间则没有明显影响,而终凝时间则随掺量增加有明显减小.聚乙烯醇掺量为0.25 g时标稠需水量最大,为30.0%.聚乙烯醇掺量越高,水泥的抗压强度越低,最后趋于稳定.掺加可再分散性乳胶粉的水泥标稠需水量和初终凝时间都随着掺量的增加而增加,水泥的早期和晚期抗压强度则分别在掺量为0.5 g和1.0 g时达到最高,分别为33.10 MPa和81.91 MPa.掺加超细粉煤灰的水泥标准稠度需水量随超细粉煤灰掺量的增加先减小后增大,早期和晚期抗压强度都随着掺量的增加而先增后减,并且都在掺量为50g时达到最大,分别为44.60 MPa和98.63 MPa.     

混杂纤维RPC力学性能试验研究

通过立方体抗压强度和劈裂抗拉强度试验,研究了单掺及混掺玄武岩纤维和聚丙烯纤维对活性粉末混凝土(RPC)力学性能的影响规律.结果表明:两种纤维的掺加可以改善RPC力学性能;当玄武岩纤维体积掺量为0.15%,聚丙烯纤维体积掺量为0.033%时,RPC抗压强度最高,较素RPC提高了14.1%;当玄武岩纤维体积掺量为0.15%,聚丙烯纤维体积掺量为0.025%时,RPC劈裂抗拉强度最高,较素RPC提高了52.1%.通过统计分析提出了混杂纤维RPC劈裂抗拉强度计算公式,建立了RPC立方体抗压强度与劈裂抗拉强度的换算关系式,可为工程计算提供参考.     

冻融循环作用下纤维增强水泥改性黄土特性

为了探究聚丙烯纤维和水泥共同改良黄土性能,通过无侧限抗压试验以及冻融循环试验,分析水泥掺量,聚丙烯纤维掺量与长度以及冻融循环次数对改性黄土无侧限抗压强度的影响.研究结果表明:改性黄土的无侧限抗压强度随着水泥掺量增多而提高,加入纤维则进一步提高其抗压强度.纤维的掺量和长度的增大会使改性黄土的无侧限抗压强度先提高后降低,聚丙烯纤维的最佳掺量为0.4%,最优长度为9 mm.水泥改性黄土经历15次冻融循环后,纤维增强水泥改性黄土经历10次冻融循环后强度损伤趋于平缓,变化幅度在3%左右.采用Lasso回归模型计算水泥-聚丙烯纤维改性黄土无侧限抗压强度回归预测模型,预测模型与试验结果吻合较好.     

高温下复掺纤维RPC立方体抗压性能研究

完成了108个70.7mm×70.7mm×70.7mm复掺纤维活性粉末混凝土(RPC)立方体试块高温下抗压试验.考察了聚丙烯纤维(PPF)和钢纤维复掺对RPC高温爆裂的抑制效果,研究了温度和复掺纤维掺量对高温下RPC立方体抗压性能的影响.结果表明:体积掺量2%的钢纤维和0.2%的PPF复掺能有效防止RPC爆裂,高温下立方体RPC的抗压强度也相对较高.100℃时RPC的立方体抗压强度比常温低,200～500℃时立方体抗压强度相比100℃时有所升高,600～800℃时立方体抗压强度相对500℃时降低.若钢纤维掺量相同,则20～300℃时,立方体抗压强度随PPF掺量增大而降低;400～800℃时,立方体抗压强度随PPF掺量增大而提高.若PPF掺量相同,则20～100℃时,立方体抗压强度随钢纤维掺量的增大而提高;200～800℃时,立方体抗压强度随钢纤维掺量的增大而降低;100～400℃时复掺纤维RPC的立方体相对抗压强度低于普通混凝土和高强混凝土,400～800℃时复掺纤维RPC的相对抗压强度则较大.基于试验结果,拟合出了不同纤维掺量的RPC高温下立方体抗压强度随温度变化的计算公式.