聚丙烯纤维水泥稳定碎石的断裂能试验研究

为了研究聚丙烯纤维对水泥稳定碎石断裂韧性的影响,通过聚丙烯纤维水泥稳定碎石和普通水泥稳定碎石的三点弯曲试件断裂试验,测得了试件的断裂能、裂缝嘴张开位移和裂缝尖端张开位移,给出了聚丙烯纤维体积掺量的合理范围--0.6‰～0.8‰.试验结果表明:聚丙烯纤维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和极限裂缝尖端张开位移;随着试验龄期的增长,无论聚丙烯纤维掺入与否,水泥稳定碎石的断裂能均呈增大趋势;随着纤维体积掺量的增加,水泥稳定碎石的断裂能、极限裂缝嘴张开位移和极限裂缝尖端张开位移逐渐增大;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.     

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.     

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.     

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。     

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.     

磷酸镁混凝土路面快速修补材料的耐水性试验

目的研究不同外加剂对磷酸镁混凝土耐水性能的影响.方法掺入无机外加剂磷酸盐、硅灰、聚丙烯纤维等外加剂来对磷酸镁混凝土的力学性能、体积稳定性和强度保留率进行分析,与基准混凝土进行对比,从而确定各种外加剂磷酸镁混凝土的耐水性优劣.结果当掺入的磷酸二氢钾与原材料磷酸二氢铵质量比为2∶3时,磷酸镁混凝土力学强度发展较好,且在水中体积稳定性较为理想;当硅灰掺量为5%时,强度保留率达到最高值80. 5%;当硅灰掺量为10%时,试件抗压强度低于基准试件,且在水养条件下强度产生倒缩,耐水性较差.结论磷酸盐对磷酸镁混凝土耐水性改性效果优于掺加铁盐和铝盐的耐水性,适当掺量的硅灰能够有效改善磷酸镁混凝土的耐水性能,聚丙烯纤维能够与磷酸镁混凝土产生协同作用耐水性能更为显著.     

玄武岩纤维织物高延性混凝土拉伸性能

为研究玄武岩纤维织物高延性混凝土（TR-HDC）的拉伸力学性能，设计和制作了36组TR-HDC狗骨形拉伸试件，通过单轴拉伸试验研究织物配网率、PVA短纤维掺量、基体类型和网格间距（5mm、10mm）对TR-HDC拉伸力学性能的影响.试验结果表明：随织物配网率的增加，TR-HDC试件的抗拉强度大幅提高，多裂缝开展特征明显；PVA短纤维的掺入可有效改善织物与基体的界面特性，防止基层的剥离，减少织物与基体之间的滑移，并且提高织物强度利用率；网格间距增大时，掺入的PVA短纤维更容易穿过织物网格，与纤维束充分接触，增加了织物与基体的机械锚固力，使纤维织物的强度利用率提高；基体中粉煤灰掺量的改变对于TR-HDC试件的抗拉强度影响较小，而粉煤灰掺量较多时，试件的应变较大，裂缝间距较小.通过对试验结果进行回归分析，考虑PVA掺量与纤维织物耦合作用，给出了TR-HDC单轴抗拉强度简化计算模型.     

复合纤维对混凝土抗裂性能的影响

由于复合纤维具有良好的力学性能,通过掺入一定比例的多壁碳纳米管/聚丙烯腈复合纤维制备具有抗裂性能的混凝土,使用WA-1000B型液压式万能试验机和PTS-E0系统分别对试件的力学性能和抗裂性能进行测试,并结合混凝土综合抗裂模型,对掺加量为1.2~2.1 kg/m3的4组混凝土的力学性能和抗裂性能进行研究.实验结果表明:复合纤维的掺入可以提高水泥混凝土强度40%左右,同时减少了表面裂缝的出现,混凝土的力学性能和抗裂性能随着复合纤维掺加量的增加呈现增强趋势,但复合纤维的工程用量需要综合考虑.     

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...     

玄武岩纤维TRC板拉伸性能试验研究

采用短切钢纤维体积掺量为0%、0.8%、1.6%的3种精细混凝土基体分别制备玄武岩纤维TRC板,并对纤维编织网施加不同水平的预拉力,通过单轴拉伸试验,考察了各类TRC板试件的应力-应变关系和裂缝形态.试验结果表明:随着纤维编织网层数的增加,TRC板试件的开裂荷载减小,极限荷载和极限应变均增大,裂缝形态得到很大改善.随着纤维编织网上预拉力水平的增加,TRC板试件的开裂荷载增大,极限荷载并未产生明显变化,极限应变减小,裂缝逐渐表现出不良的形态.TRC板试件的拉伸性能与短切钢纤维掺量和预拉力水平均存在一定的相关性;当基体混凝土中掺加体积分数为1.6%的短切钢纤维且纤维编织网上施加的预拉力大小合适时,TRC板试件表现出相对较好的拉伸性能.     

硅灰对水泥净浆与砂浆性能及砂浆结构影响的研究

探讨不同掺量的硅灰对水泥净浆与砂浆性能及砂浆结构的影响.结果表明:掺入硅灰可以减缓水泥早期水化反应速度,使水化产物减少,结构疏松,使水泥砂浆早期强度有所下降.掺入适量的硅灰可以提高水泥后期水化反应速度,使水化产物增多,提高水泥砂浆的密实度,并能促使水化反应长期进行,从而提高水泥砂浆的后期与长期强度;硅灰的优化掺量为8%.掺入硅灰会降低水泥净浆的流动性,增加水泥的凝结时间,但水泥的安定性均为合格.     

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.     

应变硬化水泥基复合材料的干燥收缩与开裂

为了改善水泥基材料的抗干缩和抗裂性能,在水泥基材中掺加了体积分数为0,0.75%和1.5%的PVA纤维.通过圆环试验,用裂缝观测镜和裂缝显微观测仪观测裂缝宽度,并计算其裂缝总面积、裂缝数量、最大和平均裂缝宽度.结果表明:添加PVA纤维后基体可获得多裂缝发展与应变硬化效果;裂缝的宽度及数量受基材组成比例和PVA体积掺量影响;当PVA纤维的体积掺量为1.5%时,裂缝的最大宽度可控制在40μm内、平均宽度小于20μm,裂缝面积降至4%以下,裂缝数量增加5倍多,裂缝控制率高于96%.PVA纤维混凝土具有良好的抗干缩和抗裂性能,可用于高耐久性的混凝土结构建设或重要工程的修补工作.     

大掺量粉煤灰HPC高温下抗爆裂性及改善措施

针对工程中高性能混凝土(HPC)易爆裂问题,对100 mm×100 mm×100 mm和100 mm×100 mm×300 mm不同尺寸的HPC试件在20～650℃范围内进行抗爆裂性能对比研究.以普通混凝土为基准混凝土,考虑粉煤灰掺量和纤维、硅灰掺加对抗爆裂的影响,粉煤灰掺量分别为30%,40%和50%,胶凝材料中分别考虑不掺、单掺和复合掺加聚丙烯纤维和硅灰.试验结果表明,掺加聚丙烯纤维能够有效防止大掺量粉煤灰混凝土爆裂问题,但加入硅灰对其抗爆性能影响不大.借助SEM微观测试技术分析高温前后试件内部微观形貌结构,从本质上揭示高掺量粉煤灰混凝土易爆裂以及聚丙烯纤维改善大掺量粉煤灰HPC抗爆裂性能的机理.     

玄武岩纤维水泥砂浆抗冲击试验

为检验水泥砂浆加入玄武岩纤维(BF)后的破坏机理及吸收冲击能量的能力,结合高速影像技术,对不同掺量的玄武岩纤维(BF)水泥砂浆试件进行冲击试验.结果表明,没有掺入BF的试件,在受拉开裂时就出现了剪切裂缝;加入BF纤维后,在拉裂缝开展较宽的情况下才发生剪切破坏情况;BF的加入提高了试件的抗冲击韧性,同时还起到阻裂的作用,能够限制试件裂缝的发展.     

超高性能水泥基复合材料抗多次冲击性能

采用大掺量矿物掺合料(35%粉煤灰+10%硅灰+10%偏高岭土)等量取代水泥,与最大粒径2.36 mm的天然砂和2种不同形状(端勾型与平直型)的超细镀铜钢纤维,制备出超高性能水泥基复合材料(UHPCC).通过分离式霍普金森压杆装置对UHPCC进行高速冲击压缩实验,研究了应变率、冲击次数、纤维种类及掺量对该材料抗多次冲击性能的影响规律,同时采用X-ray CT扫描测试技术,揭示了UHPCC的动态损伤变化规律及其抗多次冲击机理.结果表明,在钢纤维掺量不超过3%时,UHPCC抗冲击的能力随纤维掺量的增加而不断提高;动态压缩强度随应变率的提高而相应地增长;端勾型比平直钢纤维增强的UHPCC显示出更为优异的抗多次冲击压缩的性能,其破坏裂纹主要出现在试件的孔洞等薄弱区,破坏程度随冲击次数的增加而加剧,裂缝逐渐从边缘向中部扩展,最后导致试件贯通开裂.     

基于界面改性的水泥混凝土力学性能和机理

为了提高混凝土的力学性能,首先选取活性外加剂硅灰,采用内掺法将其掺入水泥,然后对不同硅灰掺量的净浆与混凝土进行了宏观力学试验;分别对比了硅灰对净浆与混凝土力学性能的改善结果,并分析了其产生改性结果差异的原因;最后结合扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)与X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)微观试验技术探究了其改性机理。结果表明：硅灰的掺入对水泥净浆的力学性没有明显改善;基于界面改性的水泥混凝土其28d抗压强度提升幅度较大,当硅灰掺量为10%时,较未改性混凝土其抗压强度提升了26.4%,可以推断出硅灰改善了混凝土界面从而提高混凝土整体力学性能;对比界面改性前后混凝土扫描电镜图,硅灰不仅提高了水泥基体的密实度,还改善了混凝土界面的结构与密度,以及界面处水化产物氢氧化钙的排列方式;硅灰具有填充效应、促进二次水化反应及与氢氧化钙发生火山灰反应等特性,随着硅灰的掺量的增加,氢氧化钙含量减小,C₃S和SiO₂增加,利用硅灰与水化产物间的物理、化学作用,达到改善改性后混凝土综合性能的目的...     

硅灰改良钢渣-水泥土强度特性及固化机理研究

利用钢渣粉替换部分复合硅酸盐水泥从而改良海相软土,可将钢渣变废为宝并解决钢渣堆放所造成的环境污染问题,但钢渣粉活性低、凝结速度慢和早期强度低等缺点造成其在实际工程中应用不广泛。试验采用不同比例的硅灰改良钢渣粉固化海相软土;并与未掺入硅灰的海相软土进行比较。试验结果表明,掺入硅灰的试样无侧限抗压强度(UCS)有明显提高。当硅灰掺量在1.5%~2.5%之间时,强度变化最为灵敏,表明硅灰可有效改良钢渣-水泥软土力学特性。通过X射线衍射(XRD)测试发现不同硅灰掺量下,反应物的物相变化与无侧限抗压强度变化相吻合。通过扫描电镜(SEM)测试和能谱测试,分析了固化土的微结构特点。     

硅灰改良钢渣-水泥土强度特性及固化机理

利用钢渣粉替换部分复合硅酸盐水泥从而改良海相软土,可将钢渣变废为宝并解决钢渣堆放所造成的环境污染问题,但钢渣粉活性低、凝结速度慢和早期强度低等缺点造成其在实际工程中应用不广泛。试验采用不同比例的硅灰改良钢渣粉固化海相软土;并与未掺入硅灰的海相软土进行比较。试验结果表明,掺入硅灰的试样无侧限抗压强度(UCS)有明显提高。当硅灰掺量在1.5%~2.5%之间时,强度变化最为灵敏,表明硅灰可有效改良钢渣-水泥软土力学特性。通过X射线衍射(XRD)测试发现不同硅灰掺量下,反应物的物相变化与无侧限抗压强度变化相吻合。通过扫描电镜(SEM)测试和能谱测试,分析了固化土的微结构特点。     

不同外加剂改性水泥土强度特性及细观结构分析

以粉煤灰、硅灰、石膏作为外加剂,与杭州典型工程粉质黏土和水泥混合制作改性水泥土,通过室内无侧限抗压强度试验研究了外加剂种类和掺量及养护龄期对改性水泥土强度的影响,并通过扫描电镜试验从微观角度阐释其强度变化规律的成因.研究结果表明：粉煤灰、硅灰、石膏三种外加剂对水泥土强度特性的改善效果从高到低依次为硅灰、石膏、粉煤灰;不同外加剂改性水泥土强度主要增长期均在14 d左右;以掺量为10%的硅灰和掺量为21%的水泥制作的硅灰改性水泥土在28 d养护龄期的强度最优,为8.11 MPa;未掺入外加剂的水泥土在微观上呈针尖状聚合结构,外加剂可通过填充针尖状聚合结构缝隙使水泥土形成稳定且更为致密的空间网状结构来提升水泥土的强度.