氯化锂对静电纺PVA纳米纤维的拉伸过程的影响

在静电纺丝过程中,如果纺丝液完全绝缘或者使用的电压不够高,静电力就不能克服表面张力,这时无法纺制纤维.在纺丝液中加入适量的盐,可以增加射流的表面电荷,射流在电场中的受力发生改变,使得纤维容易纺出.在聚乙烯醇(PVA)中添加不同质量分数的无机盐氯化锂后,对静电纺丝过程中的纤维形态产生影响.实验结果表明氯化锂显著降低了PVA溶液的表面张力,纺丝过程变得容易,纤维拉伸更显著.实验结果与理论研究的结果十分吻合.     

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.     

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。     

聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基复合材料单纤维拔出细观机理研究

目的 探索聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)高韧性、应变硬化宏观力学行为的细观机理,为其材料特性设计奠定理论基础。方法 基于黏聚力单元和非线性弹簧连接器,建立单PVA纤维/水泥基体的ABAQUS有限元模型,对单PVA纤维拔出水泥基体的全过程进行数值模拟分析。结果 PVA-ECC单纤维拉拔力-拉拔位移曲线可细分为线弹性阶段、连续脱黏阶段、整体滑移阶段、机械咬合硬化阶段和纤维磨损断裂阶段;纤维与水泥基体之间的传力机制包括剪滞切应力和机械咬合力;随着拉拔力的增加,机械咬合力逐渐成为主要传力机制。结论 水泥基体与纤维之间的机械咬合作用以及纤维表面的磨损是导致纤维断裂的根本原因,通过对纤维表面进行适当处理,可以降低水泥基体在机械咬合硬化阶段对纤维表面的磨损,使纤维断裂模式转变为纤维拔出模式,以更好地控制水泥基体的微裂纹失稳扩展,从而进一步提高PVA-ECC的韧性。     

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.     

应变硬化水泥基复合材料-SHCC韧性性能试验研究

水泥基材料抗拉强度低、韧性差是其易开裂的主要原因之一。高模量PVA纤维可增强基材韧性,使其呈现准应变硬化和多缝开裂特征,改善结构耐久性。通过四点弯曲试验得出了不同加载速率和配比SHCC的力-变形曲线并用CON-SOFT软件计算断裂能。结果表明,硅灰使材料抗压强度有所提高,但最大抗弯承载力和变形下降,断裂能降低。甲基纤维素使SHCC脆性增大。加载速率降低,材料表现出更好的应变硬化性能,微裂缝条数增多。SHCC砂子最大粒径高于ECC,虽达不到后者的最大拉应变,但可降低成本并满足工程需要。韧性性能研究给出了基于耐久性能优化设计和评定SHCC的实用方法。     

利用水平外力总功研究PVA纤维增强水泥基复合材料韧性

为了研究对比PVA纤维、玻璃纤维、钢纤维水泥基复合材料和高强(钢纤维)混凝土的韧性,采用楔入劈拉法利用荷载与裂缝张口位移曲线(P-WCMOD)下包围的面积值并考虑夹具影响后水平外力做的总功作为评价指标进行对比.实验结果表明:水泥基体发生脆性断裂,从加载到试件破坏P-WCMOD曲线一直呈线性;高强(钢纤维)混凝土和钢纤维、玻璃纤维水泥基复合材料发生半脆性断裂,P-WCMOD曲线在峰值荷载附近有较小的非线性区;而在PVA纤维增强水泥基复合材料(PVA-FRCCs)中观察到韧性断裂,在P-WCMOD曲线中出现明显的假应变硬化现象;脆性和半脆性材料的试件从起裂到破坏,预制缝端部仅出现一条裂缝,且最终沿这条裂缝贯通,对于PVA-FRCCs,预制缝端出现多条细小裂缝,并最终沿着主裂缝贯通.比较几种材料的水平外力总功值可知,PVA-FRCCs韧性最好,钢纤维混凝土次之,钢纤维水泥基复合材料稍差,玻璃纤维水泥基复合材料最差.     

PVA纤维增强水泥基复合材料拉伸特性试验研究

初步配制了PVA纤维水泥基复合材料,对使用原材料的性能、投料顺序和搅拌工艺进行了详细的描述;测定了各个配比的坍落扩展度,揭示掺加纤维后流动性减小的原因是由于PVA纤维有亲水性,纤维表面吸附了大量的自由水分子;利用外夹式单轴直接拉伸试验得到了硬化的应力-应变全曲线,观察到多条裂缝的出现,极限拉应变达到0.7%,大约是混凝土的70倍;根据试验数据得出基体和纤维掺量对极限拉应变、峰值应力和断裂能都产生影响,最后对假硬化的应力-应变全曲线进行了分析.所得结论为高韧性、高耗能材料的配制提供了大量的试验和理论依据.     

纳米SiO2和聚乙烯醇纤维对混凝土抗弯拉性能的影响

通过坍落扩展度试验和抗弯拉性能试验,采用4种不同纳米SiO2质量掺量和4种不同聚乙烯醇(PVA)纤维体积掺量,探讨纳米SiO2和PVA纤维对混凝土拌合物流动性及抗弯拉性能的影响.结果表明,随着纳米SiO2或PVA纤维掺量的逐渐增加,混凝土拌和物的流动性逐渐降低.纳米SiO2掺量不超过5％时,随着纳米SiO2掺量的增加,...     

混杂纤维增强高韧性水泥基复合材料的拉伸性能

在聚乙烯纤维体积分数固定为1％的情况下,分别对掺入体积分数为0、0.3％、0.6％和0.9％的钢纤维的试件进行直接拉伸试验,研究钢纤维掺量对高韧性水泥基复合材料直接拉伸性能的影响.结果表明,钢纤维的掺入可以有效增大试件的初裂拉力和极限拉力,与不掺钢纤维的试件相比,钢纤维体积分数为0.3％、0.6％、0.9％的试件的初裂...     

荷载损伤PVA纤维增强砂浆孔结构研究

参照工程化水泥基复合材料(ECC)的设计思路,制备PVA纤维增强砂浆,并使养护成熟的砂浆在不同荷载下预损伤,利用阻抗谱法测试不同频率ω时预损伤试件的交变电流响应,得到水泥基材料的交流阻抗特征曲线,对特征曲线进行数学分析得到表征渗流参数的水力半径(h)、迂曲度(T)、双电层电容(C)和电荷传递电阻(Rct)。渗流结构参数可以间接反映荷载损伤浆体的孔隙结构变化。基于Menger海绵理论利用压汞法(MIP)得到损伤浆体的孔分形维数、孔隙率和孔累积分布;利用低温氮吸附法(BET),并结合开尔文方程对损伤浆体吸附分支与脱附分支特点进行分析。实验结果表明:预压力在峰值荷载的40%~50%之间时,浆体的细微观孔隙结构开始发生明显变化,损伤浆体的吸附等温线属于第Ⅱ类曲线。     

基于分散技术的聚乙烯醇纤维沥青胶浆疲劳性能分析

为探究聚乙烯醇纤维（Polyvinyl alcohol fiber）分散后沥青胶浆的疲劳变化规律,探索性地采用旋转活塞式拌和法对PVA纤维沥青进行拌和分散,从PVA纤维的微观形貌出发,探究其纤维提高疲劳性能的原因。另外利用动态剪切仪（DSR）PVA纤维沥青进行时间疲劳扫描,通过复数模量衰减Nf50和累积耗散能比Nder对PVA纤维沥青胶浆疲劳性能进行评价。试验结果表明,PVA纤维表面有随机分布的凸起颗粒以及非完整光滑的表面,这种结构与沥青形成了很好的适配性,PVA纤维在沥青中起到了稳定、增粘、复合加筋作用,从而综合提高了沥青疲劳性能。同时,Nf50和Nder都能很好地评价沥青的疲劳性能,从物理表达清晰、易于确定、结构设计安全角度出发,更推荐采用累积耗散能比Nder指标用于评价沥青疲劳性能。     

纤维对CA砂浆拌合物性能的影响

为探明有机纤维对CA砂浆(水泥沥青砂浆)工作性能的影响规律,试验研究了4种不同规格的纤维对CA砂浆拌合物流动度、扩展度、泌水及分层的影响.分析结果显示:纤维长度和品种对CA砂浆流动度和扩展度均有明显的影响;纤维在一定程度上能改善CA砂浆的泌水,且长纤维效果优于短纤维;纤维掺量对CA砂浆泌水影响不明显,提高掺量可以改善CA砂浆的分层特性,掺量大于J.2 kg/m3后可以完全消除CA砂浆的分层.     

玄武岩纤维对矿物掺合料砂浆性能的影响

为了研究玄武岩纤维对矿物掺合料改性砂浆的增韧阻裂性能,首先采用腐蚀失重测量和ESEM图像分析等试验方法,研究了3种玄武岩纤维的碱腐蚀行为.在此基础上研究了玄武岩纤维种类、长度对矿物掺合料改性砂浆强度和塑性收缩开裂性能的影响.结果表明:玄武岩纤维耐碱腐蚀性能较好,对砂浆强度影响较小,但能改善砂浆韧性,短纤维增韧效果更为显著.此外,玄武岩纤维还能有效增强砂浆基体抗塑性收缩开裂性能,长纤维阻裂效果更为显著.     

PVA纤维表面覆油量对SHCC拉伸性能的影响

为了制备高强高韧应变硬化水泥基复合材料(SHCC),并且研究PVA(聚乙烯醇)纤维对其受拉特性的影响,使用不同PVA纤维配制SHCC并进行单轴拉伸试验,分析PVA纤维覆油量、纤维长度对其强度与韧性的影响,采用傅里叶转换红外线光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)观测纤维属性,用超景深显微镜统计裂纹数目并计算其平均宽度.结果表明:采用不同覆油量的PVA纤维均能制备SHCC;当覆油量为0.8%、纤维长度为12mm时,配制的SHCC特性更佳;采用不同覆油量的PVA纤维配制的SHCC在断口处残留纤维长度不同.     

水溶性维纶(PVA)纤维及其与羊毛混纺物的水溶解性能研究

通过研究PVA纤维、羊毛／维纶(PVA)混纺纱线和羊毛／PVA混纺织物中的PVA溶解特性，得出PVA纤维的状态、处理温度和时间对PVA完全溶解有明显影响。同时分析了PVA溶解程度对混纺纱线的纱支、强力以及织物的强力、经纬密度的影响。     

高强高模PVA/CNF/GO复合纤维的制备与性能研究

采用湿法纺丝和热拉伸工艺制备了高强度高模量的PVA/CNF/GO复合纤维,研究了纳米纤维素(CNF)和氧化石墨烯(GO)对聚乙烯醇(PVA)纤维的增强作用,探讨了CNF含量和热拉伸温度对纤维拉伸性能的影响。当CNF的含量为6%,GO的含量为1%时,湿法纺制的PVA/CNF/GO复合纤维在160℃经过3倍的热拉伸处理后具有优异的拉伸性能,其极限抗拉强度为(1.09±0.11)GPa,弹性模量为(21.87±3.03)GPa,比纯PVA纤维分别提高了45%和63%,比未热拉伸处理的PVA/CNF/GO复合纤维分别提高了523%和271%。同时,该复合纤维具有良好的生物相容性和潜在的生物应用价值,可作为手术缝合线,提供组织再生时所需的适当张力。     

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     

PVA纤维增强高性能水泥基材料的韧性

采用低掺量(纤维体积率为1%~2%)的高强度高弹模聚乙烯醇纤维(简称PVA纤维)进行延性纤维基材料韧性的研究,分析了材料组成参数(PVA纤维体积率、纤维长径比、界面改性剂和砂灰比等)对高强度高弹模PVA纤维增强水泥基材料韧性的影响。结果表明,使用高强度高弹模PVA纤维以及通过材料组分优化,可以在低体积率下得到高韧性水泥基复合材料,凹土可以做为PVA纤维的一种界面改性剂。     

纤维和矿粉对沥青胶浆性能的影响

为了研究纤维和矿粉对沥青胶浆性能的影响，采用动态剪切流变仪（DSR）和弯梁流变仪（BBR）对纤维、矿粉和沥青三者组成的沥青胶浆的高、低温性能进行了研究，分析了粉胶比和纤维用量变化对沥青胶浆性能的影响。结果表明，提高粉胶比、增加纤维用量使沥青胶浆的高温性能改善，但会使低温性能有所降低；矿粉和纤维两种材料具有不同的作用机理，采用纤维取代部分矿粉可取得沥青混合料高、低温性能均改善的效果，是解决沥青混合料高、低温性能难以兼顾的有效途径。