碳纤维织物增强水泥基复合材料试验研究

采用轴向拉伸试验研究了碳纤维织物增强水泥基复合材料(TRC)的静力力学性能,试验工况考虑了配网率、短切钢纤维以及碳纤维织物上的预拉力3个因素.试验结果表明:没有掺加短切钢纤维的薄板,随着配网率的增加,碳纤维织物利用率降低,试验过程中纤维层与水泥基层逐渐分离,最终薄板发生剥离破坏;对碳纤维织物施加预拉力能使薄板的开裂应力提高,从而提高TRC构件的正常使用寿命;在薄板中掺入短切钢纤维有助于提高其界面性能,进而使薄板抗拉强度、极限应变均得以提高;与施加预拉力相比,掺入短切钢纤维对薄板力学性能的改善更加显著;对碳纤维织物施加预拉力的同时在薄板中掺入1%的短切钢纤维可显著提高碳纤维的利用率,薄板破坏时碳纤维被完全拉断.     

纤维织物-高延性混凝土加固钢筋混凝土板抗弯性能试验研究

为研究纤维织物-高延性混凝土（TR-HDC）加固钢筋混凝土板的抗弯性能,本文对1块对比板、1块高延性混凝土（HDC）加固板、1块纤维织物增强水泥砂浆（TRM）加固板及3块TR-HDC加固板进行四点抗弯试验,研究加固层基体是否添加PVA纤维以及纤维织物层数对钢筋混凝土板破坏形态、荷载-挠度曲线、抗弯承载力、延性以及应变的影响.结果表明：采用TR-HDC加固的钢筋混凝土板,裂缝宽度和间距明显减小,裂缝表现出细而密的特点;TR-HDC可以显著提高板的抗弯承载力,开裂、屈服和峰值荷载的最大提升幅度分别为104%、89%和127%;TR-HDC加固层中纤维织物的断裂造成了板延性的降低,因此,实际加固工程中应尽可能避免纤维织物拉断.基于平截面假定,给出了TR-HDC加固钢筋混凝土板的抗弯承载力和挠度计算公式,计算值与试验值吻合较好,可为实际应用提供理论依据.     

纤维织物增强高延性混凝土加固RC短柱抗剪性能试验研究

为研究纤维织物增强高延性混凝土（TR-HDC）加固钢筋混凝土短柱的抗剪性能，设计了6根钢筋混凝土柱，包括2个对比柱和4个TR-HDC加固柱. 通过低周反复荷载试验，对比分析剪跨比、纤维织物层数对试件破坏形态、变形、承载力和耗能能力的影响. 结果表明：采用TR-HDC加固钢筋混凝土短柱，可显著提高其抗剪承载力；TR-HDC与原混凝土柱协同工作性能良好，加固后的混凝土柱的变形、承载力和耗能能力明显提高；增加纤维织物的层数对钢筋混凝土短柱的抗剪承载力提高幅度较小，但可大幅增强柱的耗能和变形能力；剪跨比较大时，更有利于发挥TR-HDC加固材料的力学性能. 基于桁架-拱模型，提出TR-HDC加固钢筋混凝土短柱的抗剪承载力计算方法，计算结果较准确.     

工程水泥基复合材料的制备及力学性能

为制备良好的工程水泥基复合材料(engineered cementitious composites,ECC),解决纤维成团以及拉伸试验中不出现应变硬化和多裂缝等问题,提出掺入硅灰的制备方法,并采用整浇方式以确保纤维的良好分散.分析研究了3种试件的拉伸试验和部分配合比的立方体抗压试验.结果表明:掺入硅灰能较好解决纤维成团问题;整浇有利于应变硬化的发挥和多裂缝开展;水胶比增大和水泥掺量减小(即粉煤灰掺量增大)能降低试块的抗压强度;3种类型的拉伸试件均在试验中出现了良好的应变硬化现象.     

钢-聚丙烯混杂纤维配筋混凝土抗裂性能试验

为了研究钢纤维和聚丙烯纤维对于配筋混凝土裂缝生发的影响,设计并开展了钢-聚丙烯混杂纤维配筋混凝土轴心拉伸试验.通过分析试件裂缝的形成过程、试件的初裂荷载以及平均裂缝宽度,得到不同应力水平下混杂纤维掺量对于基体混凝土抗裂性能的影响.试验结果表明:掺入混杂纤维可以明显改变有效配筋率在2%以下的混凝土的裂缝形态;混杂纤维能显著提高试件的初裂荷载并且减小试件的平均裂缝宽度;随着钢筋应力的增大,混杂纤维表现出了不同的阻裂效应;在同等纤维体积掺量下,配筋率越大则试件平均裂缝宽度越小.     

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.     

不同纤维增强水泥基复合材料的基本力学性能研究

开展了使用6种不同纤维配置纤维增强水泥基复合材料ECC的基本力学性能研究.探讨了纤维直径、纤维长度及纤维种类对纤维临界体积率的影响.通过4点弯曲试验,量测了不同掺量及不同种类纤维制成的ECC试件荷载-跨中截面挠度曲线,观测了破坏形态及裂缝分布、开展情况.试验结果表明,纤维直径是临界体积率的主要影响因素,且与临界体积率呈线性关系.使用碳纤维CF、玄武岩纤维BF制备的ECC试件,破坏时没有呈现出多点开裂现象,为脆性破坏.使用聚乙烯醇纤维PVA和聚丙烯纤维PP制备的试件表现出了良好的延展性,其应变硬化指数和韧性指数均较高.PP纤维制备的试件破坏时裂缝数量少,最大裂缝宽度相对较宽,而PVA纤维制备的试件破坏时裂缝数量多,最大裂缝宽度较小.     

聚乙烯醇纤维砂浆的制备与基本力学性能试验

近年来聚乙烯醇纤维增韧水泥基复合材料(PVA-ECC)引起了国内外学者的广泛关注,但工程应用较少.因为目前尚没有纤维砂浆材料力学性能的试验规程,本文基于厦门本地原材料进行聚乙烯醇纤维(PVA)砂浆的制备试验,并参考相关试验规程对PVA纤维砂浆的抗压性能和抗折性能进行试验,研究砂胶比、PVA掺量变化等对其基本力学性能的影响.试验结果表明,利用室内小型砂浆搅拌机制备PVA纤维砂浆是可行的,宜采用适当的投料方式、控制PVA掺量、减小砂胶比等;随着PVA纤维掺入量的增加,砂浆的抗压强度变化不大,但抗折强度和抗弯极限承载力增幅显著,压折比降低;与素砂浆相比,PVA纤维砂浆受压或者受弯时裂缝发展缓慢,裂缝宽度也较小,表现出一定的延性性质.     

混杂纤维自密实混凝土的轴拉性能试验

通过对不同纤维掺量的自密实混凝土试件进行轴向拉伸试验,获得了不同纤维掺量材料试件的应力-应变曲线,并通过已获得的曲线分析混杂纤维对自密实混凝土轴拉特性的影响.通过分析表明:在自密实混凝土中掺入纤维能有效地提高混凝土的抗拉强度,并且能有效地提高混凝土的峰值应变.     

聚丙烯纤维对粉煤灰混凝土耐久性的影响

采用平板状试件和快速氯离子迁移试验研究了聚丙烯纤维对粉煤灰混凝土早期抗裂性及抗渗性的影响.试验结果表明,随着粉煤灰的掺量增加,混凝土裂缝的最大宽度和裂缝的最大长度均降低,混凝土表面裂缝的面积变小;聚丙烯纤维掺入粉煤灰混凝土后,可以分担部分应力,细化裂缝,减少开裂总面积,有效的改善混凝土的抗裂性.同时聚丙烯纤维降低了氯离子渗透系数,提高粉煤灰混凝土的抗渗性能,混凝土的耐久性增加.