PVA-纤维素混杂纤维混凝土电阻率和氯离子扩散系数试验研究

设计了强度等级为C30、C40、C50的PVA-纤维素混杂纤维混凝土,开展了纤维混凝土电阻率和氯离子扩散试验,研究了随着强度等级、龄期、纤维掺量的变化对混杂纤维混凝土的影响,建立了混杂纤维混凝土电阻率和氯离子扩散系数之间的相关关系.研究表明,PVA和纤维素混杂纤维混凝土的性能优于单掺和不掺纤维的混凝土,PVA和纤维素的合理掺量分别为1.2 kg/m~3和0.9 kg/m~3;混杂纤维混凝土的氯离子扩散系数随着强度等级和龄期的增大而减小,电阻率随着强度等级和龄期的增大而增大,氯离子扩散系数和电阻率的回归关系符合Nernst-Einstein方程.     

海洋水下区纤维混凝土中氯离子的扩散性能

采用室内长期浸泡的方法模拟海洋水下区,以纤维掺量为参数,开展了聚丙烯纤维混凝土的氯离子侵蚀试验研究.试验结果表明:海洋水下区氯离子通过毛细吸附和扩散作用在纤维混凝土中迁移,毛细吸附的影响深度为8~10 mm;纤维掺量为0.1%(体积分数)的混凝土内部致密,随纤维掺量继续增大,试件的抗氯离子侵蚀能力减弱;纤维混凝土的结合氯离子在毛细吸附影响深度之前对试件中总氯离子含量影响较大.运用Fick第二扩散定律解析解对试件中的氯离子进行非线性拟合,纤维掺量影响氯离子扩散系数,掺量为0.1%(体积分数)的纤维混凝土氯离子扩散系数最小.     

塑性铰区采用PVA纤维高强混凝土柱抗震性能

为了明确局部PVA纤维高强混凝土柱中轴压比、剪跨比和PVA纤维掺量对抗震性能的影响，对不同轴压比(0.2、0.3和0.4)、剪跨比(3.23、4.15和5.07)和PVA纤维体积分数(0、0.3%、0.5%和0.7%)的8根高强钢筋混凝土柱足尺试件进行了抗震性能试验，分析了PVA纤维掺量、轴压比和剪跨比等参数对于高强钢筋混凝土柱耗能能力、自复位能力、强度退化性能、刚度退化性能以及弯矩曲率关系的影响规律.以有限元模拟软件OpenSees为平台建立试件模型，对轴压比和剪跨比进行扩展分析.研究结果表明，PVA纤维混凝土柱的延性、耗能能力明显更优，抗震性能更好；同时，轴压比和剪跨比对抗震性能影响显著，PVA纤维掺量对其影响较大；建立的有限元模型具有较高的准确性.     

低掺量聚乙烯醇纤维混凝土抗冻性研究

采用快速冻融法,在水、氯化钠溶液分别作用下,研究聚乙烯醇(PVA)纤维对混凝土抗冻性能影响。结果表明:在200次水冻融循环实验中,当PVA纤维掺量在0.1%~0.5%(体积分数,以下同)时,随着PVA纤维掺量的增加,混凝土的抗冻耐久性呈现先改善后劣化的趋势,PVA纤维掺量为0.3%时混凝土抗冻性能最好;在经过200次水冻融循环作用后,空白组试件完全损坏,而PVA纤维掺量为0.3%的混凝土的相对动弹性模量损失率为32%,质量损失率为1.2%,冻融后的试件仍然表现出较好的性能;氯盐溶液冻融实验与水冻融实验具有相同趋势,但是氯盐-冻融联合作用下的混凝土比水冻融破坏更加严重;低掺量PVA纤维在混凝土浆体中可以均匀分散,在水泥基体中可承受由受冻膨胀产生的拉应力,减少基体内部裂缝的出现,从而改善混凝土的抗冻耐久性。     

干湿循环次数对氯离子扩散系数的影响

研究了4种混凝土干湿循环次数与氯离子扩散系数的关系.通过测定各混凝土在盐湖卤水-干湿循环环境下的氯离子含量,应用三维扩散理论模型计算氯离子扩散系数.结果表明:各混凝土的氯离子扩散系数(Dcx)与干湿循环次数呈幂指数函数关系,Dcx值与干湿循环次数、粉煤灰和矿渣的掺量呈正相关关系;与硅灰的掺量呈负相关关系.     

纳米偏高岭土砂浆氯离子渗透性的试验研究

为研究不同水胶比(0.4、0.5、0.6)、养护方式(水养护、饱和Ca(OH)2溶液养护、水与饱和Ca(OH)2溶液交替养护)、矿物掺合料(矿粉、粉煤灰、凹凸棒粘土)对纳米偏高岭土砂浆氯离子渗透性的影响,采用正交试验设计9组纳米偏高岭土砂浆配合比,分析其对纳米偏高岭土砂浆物理性能(电阻率、孔隙率)、力学性能(抗折强度、抗压强度)、氯离子渗透性的影响规律;探讨纳米偏高岭土砂浆氯离子渗透性与其电阻率、孔隙率之间的关系。研究结果表明,水胶比是影响纳米偏高岭土砂浆电阻率、孔隙率的重要因素;矿物掺合料是影响纳米偏高岭土砂浆抗折强度、抗压强度、氯离子扩散系数的重要因素,掺30%粉煤灰、3%凹凸棒粘土时纳米偏高岭土砂浆氯离子扩散系数较掺30%矿粉的分别提高2.74倍、3.43倍;养护龄期为28 d时,纳米偏高岭土砂浆氯离子扩散系数与电阻率、气孔含量分别呈反比、正比关系。     

预加荷载作用下粉煤灰/硅灰纤维混凝土氯离子渗透性能研究

采取氯离子渗透性试验(NEL法)和微观扫描电镜(SEM)试验相结合的方法,研究未加载及施加不同应力水平轴压荷载时单掺聚丙烯纤维、单掺复合矿物质(粉煤灰/硅灰,质量比4∶1),以及混掺聚丙烯纤维和复合矿物质时混凝土中氯离子扩散系数,进而研究混掺聚丙烯纤维与复合矿物质混凝土抗氯离子渗透性能.研究表明:未加载时,混掺适量的复合矿物质与聚丙烯纤维,混凝土试块在微观结构上表现为骨料和水泥石间的密实性提高,裂纹数量和宽度明显减小;在宏观性能上表现为氯离子扩散系数降低,与单掺聚丙烯纤维和单掺复合矿物质相比,混凝土的抗氯离子渗透性有显著提高.混凝土的抗氯离子渗透性的最优配比是:混掺0.1%聚丙烯纤维和25%复合矿物质.加载条件下,氯离子扩散系数呈现先略微下降再上升趋势.在相同应力比下,混掺聚丙烯纤维和复合矿物质混凝土的氯离子扩散系数最小.     

预加荷载下聚丙烯纤维混凝土抗渗机理研究

为研究预加荷载作用下聚丙烯纤维混凝土(polypropylene fiber reinforced concrete,PFRC)的抗渗性能,选用1种聚丙烯粗纤维和2种聚丙烯细纤维进行单掺和混掺,在5种荷载水平下进行了氯离子扩散系数试验,分析了不同混掺比例下PFRC试件在不同荷载水平作用下的氯离子扩散系数变化规律.采用压汞法和电镜扫描研究了纤维混掺和荷载大小对混凝土微观孔结构的影响.结果表明:在5种轴向荷载水平下混掺多尺寸PFRC试件A8的氯离子扩散系数分别降低了93.9％、90.8％、77.5％、63.5％和66.5％,均为降低幅度最大的一组,混掺PFRC的抗渗性能优于素混凝土和单掺PFRC;同时粗细纤维混掺可以形成三维空间网架结构,能在不同阶段产生协同作用,有效地提高混凝土在不同荷载水平作用下的抗渗性能.     

CaCO3晶须对钢—PVA纤维增强水泥砂浆断裂性能的影响

将微米级的CaCO3晶须加入钢-聚乙烯醇(PVA)纤维水泥砂浆中,通过三点弯曲切口梁试验,分别研究CaCO3晶须掺量和水灰比对钢—PVA纤维增强水泥砂浆断裂性能的影响.试验表明,CaCO3晶须可以改善钢—PVA纤维水泥砂浆的断裂性能,其中1％CaCO3晶须的提高效果最为显著.随水灰比的增大,CaCO3晶须改性钢—PVA...     

水泥基复合材料氯离子扩散系数与孔隙率之间的关系

为了研究水泥基复合材料中孔隙率对氯离子扩散系数的影响,成型了不同水灰比,含骨料体积分数、粒径与级配不同的砂浆试样;采用稳态电加速法测试氯离子扩散系数、压汞技术测试孔结构参数、微焦点计算机断层扫描技术(X-CT)可视化孔结构分布,系统地研究了水泥基复合材料氯离子扩散系数与其骨料体积分数、总孔隙率、毛细孔隙率、连通孔径之间的关系。结果表明：骨料与基体之间的界面过渡区(界面区)显著地改变了水泥石中孔结构分布,水灰比越小,多孔的界面区对材料孔隙率的影响越显著;水泥基复合材料的氯离子扩散系数与其总孔隙、毛细孔隙率之间有很好的相关性,与其连通孔径几乎成线性关系,连通孔径越大,氯离子的扩散系数越大。     

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.     

高温作用后纤维素纤维混凝土渗透性试验研究

开展高温作用后纤维素纤维混凝土的氯离子渗透性试验,研究分析了温度和纤维掺量对混凝土渗透性能的影响.研究表明:高温后纤维素纤维混凝土的氯离子扩散系数随着温度的升高逐渐增大,且上升趋势随着温度的升高而减缓.温度在200℃左右时,混凝土的氯离子扩散系数提高比较明显,大约是常温下的3倍左右;温度达到400℃时,混凝土氯离子扩散系数的提高开始减缓,大约是常温下的4倍左右;当温度升高到600℃时,混凝土的氯离子扩散系数继续提高,大约是常温下的5倍左右.纤维素纤维的掺入降低了混凝土常温及高温后的氯离子渗透性,纤维掺量为0.6~0.9 kg/m3时,效果最为显著,随着纤维掺量的增加,纤维素纤维混凝土的氯离子渗透性有所增大.     

高温后钢-PVA混杂纤维高性能混凝土与变形钢筋黏结性能试验

为研究高温后钢-聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohols,PVA)混杂纤维高性能混凝土(Hybrid Fiber High Performance Concrete,HFHPC)与变形钢筋的黏结性能退化规律,以200℃、400℃、600℃、800℃为目标温度,选取钢纤维体积率、PVA纤维体积率、矿粉掺量为正交试验因素设计并制作了25组HFHPC试件,完成了单调荷载下的中心拉拔试验。结果表明:高温后各组HFHPC试件黏结破坏形态均表现为钢筋拔出破坏;试验温度范围内,对HFHPC试件黏结强度的影响程度均为:钢纤维体积率最大、矿粉掺量次之、PVA纤维体积率最小;随着温度的升高,HFHPC试件黏结强度逐渐下降,且在相同温度条件下,HFHPC试件黏结强度和峰值滑移相比于未掺纤维的混凝土试件均有所提升,其中,200℃时HFHPC试件的黏结强度提升最为显著,分别提升了33.69%、35.76%、37.54%和46.03%;混杂纤维能显著提高高温后高性能混凝土与钢筋的峰值界面能,明显改善黏结延性和耗能能力;提出的考虑温度作用后的混杂纤维混凝土与钢筋黏结-滑移模型与试验实测结果吻合较好,可为火灾后混杂纤维高性能混凝土结构损伤评估及加固方案提供参考。     

纳米SiO_2/PVA纤维复合改性HVFC的断裂性能实验研究

研究了纳米二氧化硅(NS)及聚乙烯醇(PVA)纤维对高掺量粉煤灰混凝土(HVFC)弯曲断裂性能的影响.通过对5组质量掺量分别为0%,0.5%,1.0%,1.5%与2.0%的纳米二氧化硅和4组体积掺量分别为0%,0.08%,0.1%与0.2%的PVA纤维实验配比进行了研究.结果表明,单掺适量NS能提高HVFC的初裂荷载、初裂挠度,但是不能改善混凝土的脆性特征.单掺PVA纤维能提高混凝土的断裂韧性,其荷载-挠度曲线出现应变硬化现象.少量NS可以显著提高PVA纤维的增韧效果.当PVA纤维体积分数掺量为0.08%时,NS质量分数掺量为0.5%时,使得HVFC的弯曲韧性指数I_5、I_(10)、I_(20)比单掺PVA纤维混凝土分别高28%,43%和60%.     

花岗岩石粉-高韧性水泥基复合材料的制备与性能

研究了掺花岗岩石粉的高韧性水泥基复合材料的基本力学性能。采用废弃花岗岩石粉部分取代磨细砂,制备具有不同石粉质量取代率的水泥砂浆;并对其进行抗压、抗折试验分析,得到最优的石粉取代率约为25%;在此最优石粉取代率的基础上配制出掺花岗岩石粉的高韧性水泥基复合材料;并研究聚乙烯醇(PVA)纤维体积掺量(0~1.5%)及其长径比(158~316)对混凝土复合材料基本力学性能的影响。研究结果表明,试验中,当花岗岩石粉掺量一定时(25%),纤维体积掺量1.5%且长径比237时电镜扫描显示纤维与基体界面结合最紧密,力学性能最佳,此时的极限拉应变高达3.03%,约为普通水泥基材料的300倍。     

界面过渡区对水泥基材料氯离子扩散性能的影响研究

利用RCM加速氯离子扩散法来预测界面过渡区(ITZ)对水泥基材料氯离子扩散性的影响规律.为了初步判断试样界面过渡区的氯离子扩散性能,并且了解骨料类型对水泥基材料传输性能的影响规律,取3种加工成立方体的粗骨料(玄武岩、花岗岩和砂岩)来制备混凝土试件,与相同配比的砂浆基体试样进行对比分析.结果表明,相同配比的情况下,含骨料试件比砂浆试件扩散系数大,且含花岗岩的试样氯离子扩散系数最低,说明界面过渡区对于水泥基材料的氯离子扩散性存在一定影响.能谱元素线分析结果表明,花岗岩与水泥砂浆基体间界面区厚度较小,约为35μm,且比较密实,对水泥基材料的扩散性能影响最小.采用离散单元法建立的三维骨料的随机分布模型,最初的模拟结果可较为直观地分析介质在界面区的扩散路径,并为以后骨料集合体通过扩散路径的长度、迂曲度的变化影响扩散速度的研究工作打下基础.     

纳米TiO_2添加饰面砂浆的性能

为研究TiO2纳米微粉的掺加对新型饰面砂浆性能的影响,制备含不同质量分数(0,2%,4%,6%,8%)TiO2微粉的水泥砂浆试件,并利用可见、近红外分光光度计分析砂浆试样的反射性能.研究结果表明:当TiO2的质量分数为2%时,砂浆试件的太阳能积分球反射率为44.55%,相对基准试件增长了30.60%;同时抗压强度和抗折强度也比基准试件提高了11.00%和20.37%;毛细孔吸水率降低了45%左右.     

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.     

水泥砂浆的PVA改性机理研究

为了探讨聚乙烯醇(PVA)对水泥砂浆性能的影响,把片状PVA制成水溶液,掺入水泥砂浆中;运用常规的检测方法和现代的测试技术(如SEM、XRD等),对形成的复合砂浆性能及相关机理进行测试和研究.其结果表明:PVA水解并与水泥水化物反应生成一种薄膜质的水化物;聚灰比(P/C)在(0.05%～0.10%)范围内,水泥砂浆本体内形成了有利的有机-无机复合基质薄膜,使硬化砂浆微观结构显著改善,密实性提高,机械强度明显增加.根据综合优选,在水泥砂浆中PVA最佳掺量是P/C=0.05%.     

海洋环境下硅灰混凝土的抗冻性与氯离子扩散性

针对海洋环境条件,重点研究了硅灰混凝土的抗冻性和氯离子扩散性能的关系.试验分析了水胶比、硅灰等量替代水泥掺量大小、引气剂掺量等因素对混凝土抗冻性和氯离子扩散性能的影响,并与普通混凝土进行了对比.结果表明,掺加硅灰不能提高混凝土的抗冻性但可提高混凝土的抗氯离子渗透性;硅灰只有与引气剂共同使用,才能同时提高混凝土的抗冻性和抗氯离子渗透性能;硅灰掺量在10%左右对混凝土的抗冻和抗氯离子渗透综合性能影响存在一个最佳值.为评估混凝土的抗冻性和抗氯离子渗透性的综合性能,提出了新的评价方法--冻渗比(R值方法),并进行了试验验证.