硫酸钙晶须水泥砂浆力学性能及增强机理

针对水泥砂浆使用环境的多样性要求,结合硫酸钙晶须的自身特点,为实现增强与增韧的目的,采用外掺法将硫酸钙晶须加入水泥砂浆,通过实验研究了2%,4%,6%和8%(质量百分数)掺量的硫酸钙晶须对水泥砂浆物理性能和力学性能的影响,提出了水泥砂浆工作性能最好,力学强度最优时的硫酸钙晶须掺量及水灰比,并通过微观试验分析了硫酸钙晶须水泥砂浆的强度增强机理。实验结果表明:水泥砂浆的凝结时间随硫酸钙晶须掺量的增大先延长后缩短,当硫酸钙晶须掺量为4%时,水泥砂浆的凝结时间最长;当水灰比为0.5,硫酸钙晶须掺量为6%时,水泥砂浆的抗折抗压强度增强效果最佳;硫酸钙晶须可以缓解水泥砂浆内部裂缝尖端的应力集中,阻碍裂纹发展,晶须与水泥基体界面的桥接效应,实现了整体的增强和增韧。     

纤维再生微粉水泥基复合材料断裂性能分析

基于三点弯曲试验,研究水胶比、再生微粉取代率、纤维种类对纤维再生微粉水泥基复合材料(FRPCC)断裂性能的影响.根据双K断裂参数分析各因素对FRPCC的增韧效果,并结合微观形貌分析各因素对FRPCC韧性的改善机制.结果表明：水胶比增大使纤维再生微粉水泥基复合材料失稳韧度先升高后降低;断裂韧度随着再生微粉取代率提升呈现先增后减的趋势;单掺玄武岩纤维(BF)会使FRPCC脆性增加,聚乙烯醇纤维(PVA纤维)占比增大能够明显提升FRPCC的断裂韧度;当水胶比为0.28、再生微粉取代率为45%、复掺0.2%玄武岩纤维和1.7%PVA纤维时,微观结构紧密,断裂韧度最优.     

PCA对低水灰比砂浆抗硫酸盐侵蚀的影响

以不同含量C3A和CaCO3的水泥以及不同的高效减水剂为原材料,对低水胶比水泥砂浆在硫酸盐环境下的抗压和抗折抗蚀系数等进行测试,研究了不同水泥成分条件下,丙烯酸类聚羧酸PCA—Ⅰ减水剂和马来酸类聚羧酸PCA—Ⅱ减水剂对低水灰比砂浆抗硫酸盐侵蚀性能的影响。结果表明,根据水泥矿物组成和C3A含量,合理确定聚羧酸减水剂品种,掺聚羧酸减水剂的低水灰比水泥砂浆具有良好的抗硫酸盐侵蚀性能。     

基于正交设计和灰色关联理论的混杂纤维ECC优化设计

目的 对混杂纤维工程用水泥基复合材料进行配合比优化设计,得到综合性能优越的混杂纤维ECC材料(HFRECC).方法 采用正交试验研究水胶比、PVA纤维、碳酸钙晶须(CW)以及改性PP纤维(MPP)体积分数等因素对流动度、立方抗压强度、抗折强度以及劈裂抗拉强度的影响,利用组合加权灰色关联理论确定各性能的权重,实现HFRE...     

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。     

混杂聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料力学性能

目前配置ECC(engineered cementitious composites,ECC)的聚乙烯醇纤维(polyvinyl alcohol,PVA)主要由日本可乐丽公司生产,成本较高.国产PVA价格合理,但国产PVA-ECC的拉伸延性有限,为了进一步提高水泥基复合材料的拉伸延性,兼顾应用成本,将国产PVA纤维和日本产PVA纤维以一定的比例混合,配制混杂PVA-ECC,为实际工程结构性能提升提供更多的材料选择.首先基于微观力学模型,确定混杂PVA-ECC中PVA纤维的体积分数,对设计的5组不同配合比的混杂PVA-ECC试件进行四点弯试验、单轴拉伸试验及单轴压缩试验,确定混杂PVA-ECC的较优配合比.最后对典型配合比ECC进行性能和成本对比分析,提出了低成本、较低拉伸性能的配合比M7,中等成本、较高拉伸性能的配合比M17和高成本、高拉伸性能的配合比M21等3个具有代表性的配合比,供实际工程根据结构性能的需要进行选择.采用混杂PVA纤维配置ECC,可降低ECC的成本,使得ECC大量应用于工程实践成为可能.     

高韧性纤维增强水泥基复合材料的收缩变形

通过试验研究了砂灰比、水灰比、纤维种类和减缩剂对高韧性纤维增强水泥基复合材料(ECC)收缩变形的影响.结果表明:随着砂灰比的增大,ECC收缩应变值逐渐减小;随着水灰比的增大,ECC收缩应变值逐渐增大;国产PVA纤维对控制ECC早期收缩变形有较明显的效果,而日本产的高弹性模量PVA纤维对控制ECC后期收缩变形效果显著;水灰比为0.40时,混杂纤维对控制ECC收缩变形的效用比单独掺入国产PVA或日本产PVA好;水灰比为0.40时,掺入减缩剂可使ECC收缩应变约减少200×10-6,可见减缩剂控制ECC收缩变形效果显著.     

聚丙烯纤维和机制砂中石粉对水泥砂浆抗裂性能的影响

通过试验研究了聚丙烯纤维掺量和长度、机制砂中石粉等量替代水泥比对水泥砂浆抗裂性能的影响,考虑了长度8mm的聚丙烯纤维在0.4—1.2kg/m3范围内的6个掺量、长度19mm的聚丙烯纤维在0.8—1.2kg/m3范围内的3个掺量以及在2.5%—15%范围内的5个石粉等量替代水泥比,采用现行标准试验方法测定了15种新拌水泥砂浆的稠度和分层度以及30个水泥砂浆试件的裂缝宽度和长度,采用开裂指数和抗裂性能比评价水泥砂浆的抗裂性能.结果表明:新拌砂浆均具有良好的工作性能,稠度和分层度均在合理范围内;适当掺量的聚丙烯纤维或采用适量的石粉等量替代水泥,均可有效改善水泥砂浆的抗裂性能,短纤维比长纤维具有更好的改善效果;在一定范围内,随着聚丙烯纤维掺量或石粉等量替代水泥比的增加,水泥砂浆的抗裂性能比增大而开裂指数降低;当聚丙烯纤维掺量为1.0kg/m3或石粉等量替代水泥比为10%时,水泥砂浆的抗裂性能最佳.     

混杂钢纤维高强混凝土断裂特性研究

采用楔入劈拉试验方法,利用标准紧凑拉伸公式与楔入劈拉经验公式分别计算高强混凝土及混杂钢纤维高强混凝土的双K断裂韧度和断裂能,经比较发现用紧凑拉伸公式计算的失稳断裂韧度值是经验公式的0.85～0.87倍,因此建议采用尺寸符合标准紧凑拉伸要求的试件进行试验确定断裂韧度.分析了纤维混杂后纤维类型、纤维长度、纤维掺量对混凝土增强、增韧的影响,试验结果表明随着混凝土强度增加,断裂韧度、断裂能增大.最后建议高强混凝土采用双K断裂韧度作为韧性评价指标,高强钢纤维混凝土采用断裂能作为韧性评价指标.     

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。     

纳米偏高岭土对水泥砂浆断裂性能影响的试验研究

为了探明纳米偏高岭土对水泥基材料断裂性能的影响规律,采用5种纳米偏高岭土质量分数(1%、3%、5%、10%、15%),制备了纳米偏高岭土水泥砂浆切口试验梁,完成了带切口纳米偏高岭土水泥砂浆试件的三点弯曲试验和不同质量分数纳米偏高岭土水泥砂浆抗折、抗压强度试验.得到了不同质量分数纳米偏高岭土水泥砂浆的荷载-位移曲线及抗折、抗压强度,探讨了纳米偏高岭土对水泥砂浆断裂能、承载力、变形性能及抗折、抗压强度的影响规律.研究结果表明:当纳米偏高岭土质量分数小于5%时,砂浆试件断裂能、承载能力、变形性能、抗折与抗压强度随着纳米偏高岭土质量分数增加而逐渐增加,当质量分数为5%时断裂能为普通水泥砂浆的3.34倍;随着纳米偏高岭土质量分数的进一步增加,纳米偏高岭土水泥砂浆试件断裂能不断降低,当质量分数达到15%时,断裂能降为普通水泥砂浆的1.47倍.因此,掺加适量纳米偏高岭土能够在一定程度上提高水泥砂浆抗裂性能.     

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.     

混杂纤维水泥基复合材料断裂分析

基于纤维水泥基材料的桥联法则（桥联应力-裂纹张开位移关系）和K叠加原理,建立了混杂纤维水泥基复合材料的桥联裂缝模型,并针对三点受弯梁建立了简化的断裂分析模型．桥联裂缝模型能够描述混杂纤维水泥基复合材料断裂全过程的裂缝扩展规律,灵活地分析不同纤维对断裂韧度的贡献,并可以计算混杂纤维水泥基复合材料裂纹尖端应力强度因子、断裂韧度和临界缝长．     

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Si3N4晶须/PVA杂化膜的制备及性能研究

文章以氮化硅(Si3N4)纳米晶须为增强材料,聚乙烯醇(PVA)为基体聚合物,制备了纳米Si3N4晶须/PVA杂化膜,并采用电子万能试验机、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和差示扫描量热仪(DSC)对杂化膜的力学性能、形态结构以及热性能进行了分析。研究结果表明:PVA杂化膜的力学性能是由2个方面因素共同作用的,即纳米Si3N4晶须具有较好的增强作用;热处理明显地提高了PVA分子间以及PVA分子与纳米Si3N4晶须之间的结合作用力,从而提高了杂化膜的力学性能。该研究结果对于PVA膜结构与性能关系研究有一定的参考价值。     

木棉纤维拉伸性能的测试与评价

设计了单纤维强伸性能的新测试方法,测试了4种木棉纤维的拉伸性能,结果发现,木棉纤维拉伸曲线与棉纤维相似,没有明显的屈服点.木棉纤维断裂强力和断裂伸长率在一定范围内均有分布,4种木棉纤维平均断裂强力1.44～1.71 cN,平均断裂伸长率1.83%～4.23%,纤维长度、线密度与木棉纤维的断裂强力明显相关,4种木棉纤维相对断裂强度接近,而断裂伸长率差异较大,木棉纤维初始模量因其品种和产地不同存在一定差异.与棉纤维相比,木棉纤维断裂伸长率低,断裂强度和初始模量与棉纤维相近,但因木棉纤维细软而容易拉断.     

基于断裂声波形分析的断裂纤维识别与计数

束纤维拉伸断裂时发出的声信号,可以用来表征束纤维的断裂行为,但拉伸过程中同步产生的噪声会干扰对断裂声信号的判断.为了精确求出束纤维拉伸试验中在某一时刻或某一伸长时的断裂根数,提出了基于小波变换和波形分析的方法来区别纤维断裂声和噪声.对比了不同波形参数区分断裂声和纤维噪声的效果,并提出了复合参数M,试验结果验证了采用M参数临界值所得的断裂纤维总数判定准确,误差率小于5%.根据纤维断裂时间可以计算出单纤维断裂伸长率分布.因为不受纤维强度离散的影响,较之基于束纤维强伸曲线计算的结果,其具有更高的可靠性和准确性.     

聚丙烯纤维机制砂水泥砂浆早期抗裂性能试验研究

以机制砂水泥砂浆为试验研究对象,研究了石粉含量、聚丙烯纤维掺量对水泥砂浆的早期抗裂性能的影响.在分析石粉含量0%,10%,15%,20%,25%,30%的影响并确定最佳含量的基础上,考虑聚丙烯纤维掺量0.6kg/m3,0.8kg/m3,1.0kg/m3,1.2kg/m3及6mm,12mm,18mm的长度变化,研究了聚丙烯纤维对机制砂水泥砂浆早期抗裂性能的改善效果.结果表明,掺加聚丙烯纤维可以有效提高机制砂水泥砂浆的早期抗裂性能.     

玄武岩纤维增强路用混凝土力学与开裂性能

为了提高路用混凝土的韧性和抗裂性能,研究了玄武岩纤维掺量为0,1,3,6和10 kg/m3的碎石稳定基层混凝土和C30混凝土的工作性,抗压强度,断裂能及早期抗裂性能.试验结果表明:玄武岩纤维掺量增加,混凝土工作性下降,但可通过减水剂调整以保证其工作性.玄武岩纤维对混凝土增强效果不明显.混凝土中掺加玄武岩纤维,其峰值荷载和最大变形量均有所提高,当玄武岩纤维掺量大于6 kg/m3时,混凝土断裂能增加30%～100%.当玄武岩纤维掺量大于3kg/m3,混凝土开裂面积降低了30%～70%,混凝土抗裂性能显著提高.此外,SEM表明玄武岩纤维与水泥基体密切结合可以有效吸收混凝土中的拉应力,因而提高了混凝土的阻裂能力.     

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.