PVA纤维水泥基复合材料单轴受压试验研究

聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(Polyvinylalcoholfiber reinforced cementitious composites简称PVA-FRCCs)是一种高性能纤维增强水泥基复合材料。采用棱柱体试件(150 mm×150 mm×550 mm)研究其单轴受压力学性能。单轴受压试验直接获得了棱柱体试件的应力-应变全曲线,从而获得峰值应力、峰值应变、弹性模量,并系统分析了纤维体积掺量对上述参数的影响。通过对试验数据和已存模型比较获得一个能够描述其应力-应变曲线的非线性本构模型。     

聚乙烯醇纤维水泥基复合材料受压弹性模量试验研究

采用尺寸为150 mm×150 mm×300 mm的棱柱试件对聚乙烯醇纤维水泥基复合材料PVAECC进行轴心受压弹性模量的试验研究。采取连续加载的方式,通过应力-应变曲线获取原点切线模量以及一定应力比下的割线模量。对不同试验标准下的弹性模量取值进行分析对比,研究PVA纤维体积分数以及材料抗压强度对弹性模量的影响。试验表明,PVA-ECC材料的弹性模量随材料抗压强度的提高而提高,且PVA纤维掺量对水泥基复合材料的弹性模量有一定影响。     

骨料组分和强度等级对混凝土单轴受压性能尺寸效应的影响

为研究骨料组分和强度等级对混凝土单轴受压时受力和变形性能尺寸效应的影响,制作了135组混凝土、水泥砂浆和水泥净浆棱柱体试件。试件混凝土强度等级为C20、C40和C60,尺寸为100 mm×100 mm×200 mm,150 mm×150 mm×300 mm和200 mm×200 mm×400 mm。采用刚性辅助架法获得了单轴受压应力-应变全曲线,分析了轴心抗压强度、峰值应变以及弹性模量的尺寸效应。结果表明:混凝土、水泥砂浆及水泥净浆试件的轴心抗压强度和峰值应变均存在尺寸效应现象,而混凝土的弹性模量无明显的尺寸效应;强度等级对混凝土轴心抗压强度和峰值应变的尺寸效应的影响较大,截面边长200 mm的C60混凝土试件的轴心抗压强度与峰值应变的尺寸效应度分别约为C20混凝土的2倍与1.6倍;骨料组分对尺寸效应有明显影响,截面边长200 mm混凝土试件的轴心抗压强度和峰值应变的尺寸效应度分别约为水泥砂浆的2.3倍和3倍,细骨料对尺寸效应的影响较弱,水泥净浆轴心抗压强度和峰值应变的尺寸效应度分别约为水泥砂浆的75%和65%。根据试验结果,提出了混凝土、水泥砂浆和水泥净浆轴心抗压强度与峰值应变尺寸效应律计算式,其计算结果与试验结果吻合良好。     

PVA水泥基复合材料弹性模量研究

为了研究PVA水泥基复合材料的纤维掺量对弹性模量的影响,及弹性模量与轴心抗压强度的关系,进行了PVA水泥基复合材料配合比试验。制作了轴心抗压强度试件,通过试验获得轴心抗压强度与弹性模量,分析各项试验数据,试验结果表明:纤维掺量增大时,PVA水泥基复合材料的弹性模量增大;PVA水泥基复合材料弹性模量与轴心抗压强度之间关系与纤维掺量有关,分析并建立了数学模型,为以后水泥基复合材料的实际工程和理论研究提供了参考价值。     

工程水泥基复合材料受压性能及应力-应变关系研究

通过对5组工程水泥基复合材料(ECC)棱柱体试件及1组水泥砂浆基体试件进行单轴受压试验,研究了聚乙烯醇(PVA)纤维体积掺量、水胶比对ECC棱柱体抗压性能的影响规律以及ECC受压应力-应变全曲线特性。试验结果表明:PVA纤维体积掺量的变化对ECC棱柱体抗压强度影响不大; ECC棱柱体抗压强度随着水胶比降低而增大; ECC棱柱体弹性模量随其抗压强度提高而逐渐增大; PVA纤维体积掺量、水胶比对ECC棱柱体泊松比影响不大,且试验得到ECC棱柱体泊松比平均值为0. 27。根据对ECC受压应力-应变试验全曲线进行特征分析,提出ECC轴心受压应力-应变关系模型,并将模型与试验结果对比,验证该模型的准确性。     

混杂纤维水泥基复合材料的声发射特性研究

采用普通硅酸盐水泥、硅灰、粉煤灰、外加剂、微镀铜钢纤维以及PVA纤维进行水泥基复合材料配比试验,设计和制造了尺寸为150mm×l50mm×300mm的棱柱体轴心抗压试件,通过实验和分析得到了三种不同应力条件下的声发射特征参数。     

PVA纤维增强型水泥基复合材料高温后力学性能试验

为了研究聚乙烯醇（PVA）纤维增强型水泥基复合材料高温后的力学性能,对30组共90个试件进行了力学性能试验,测得材料的立方体抗压强度、抗折强度、弹性模量、轴心抗压强度以及棱柱体单轴抗压应力-应变全曲线,并与相应基体的力学性能进行对比分析。结果表明:当加热温度低于200 ℃时,PVA纤维的掺入可有效改善水泥基复合材料的抗折强度和棱柱体单轴受压峰值荷载后的延性性能和韧性性能,降低弹性模量,对立方体抗压强度和棱柱体轴心抗压强度影响不大;温度高于200 ℃后,抗折强度、弹性模量和峰值荷载后的延性性能与韧性性能与基体接近,立方体抗压强度和轴心抗压强度均低于基体,轴心抗压强度下降幅度远远大于立方体抗压强度。     

混杂纤维水泥基复合材料轴心受压应力-应变关系研究

在混杂纤维总体积掺量为2%的条件下,改变钢纤维、聚丙烯纤维和聚乙烯醇纤维的体积掺量,设计制作了两类混杂纤维水泥基试块,通过轴心受压试验,分别研究钢-聚丙烯和聚乙烯醇-聚丙烯混杂纤维水泥基复合材料的轴心受压应力-应变关系,并提出了不同纤维掺量变化对峰值应力、峰值应变影响的计算式。结果表明:钢纤维和聚乙烯醇纤维能提高试块的抗压强度,聚丙烯纤维能显著提高试块的峰值应变,当聚丙烯纤维体积掺量大于0. 5%时,混杂纤维水泥基复合材料的抗压强度会低于基体。     

掺纳米二氧化硅的RPC单轴受压力学性能

为研究不同骨料、纳米二氧化硅和钢纤维掺量对活性粉末混凝土峰值应力、峰值应变、弹性模量、横向变形系数等基本力学件能参数及应力应变关系的影响规律,在MTS试验机上对活性粉末混凝土棱柱体试件进行了单轴受压试验.试验结果表明:纳米二氧化硅的掺入可有效地提高活性粉末混凝土的抗压强度和峰值应变,在0.16水胶比下其轴心抗压强度可达172 MPa;标准砂对活性粉末混凝土抗压强度及变形能力的贡献比普通河砂大;在较小水胶比条件下,钢纤维掺量的增加反而会降低活性粉末混凝土的抗压强度,但对峰值应变的提高有一定贡献.     

微钢纤维掺量对水泥基复合材料相关性能的影响

为了研究微钢纤维掺量对水泥基复合材料相关性能的影响,采用普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、外加剂、以及微镀铜钢纤维进行水泥基复合材料配合比试验。设计和制作了三种不同纤维掺量的27组立方体、棱柱体、抗拉和抗折试件,通过试验,获得了不同纤维掺量下水泥基复合材料的力学性能,分析研究微钢纤维掺量与水泥浆复合材料相关性能的关系,建立了相应的数学模型。研究结果为普通水泥基复合材料的工程设计及工程应用质量评价提供参考依据。     

混杂纤维超高性能混凝土力学性能尺寸效应

为研究钢-聚丙烯混杂纤维超高性能混凝土（HF-UHPC）的力学性能尺寸效应规律,考虑纤维参数的影响,对不同尺寸HF-UHPC试件开展立方体抗压强度和轴心受压力学性能试验.结果表明：随着钢纤维掺量和钢纤维长径比的增加,试件立方体抗压强度、轴心抗压强度和轴心受压峰值应变的尺寸效应更加显著;随着聚丙烯纤维掺量的增加,试件立方体抗压强度、轴心抗压强度和轴心受压峰值应变的尺寸效应变化幅度较小,呈现先减后增趋势;试件弹性模量的尺寸效应受混杂纤维参数影响很小,可忽略不计.此外,基于试验结果揭示了试件抗压强度尺寸效应产生机理,并建立了试件抗压强度尺寸效应律参数的计算公式,可用于不同尺寸试件的抗压强度计算.     

混掺精细钢纤维/PVA纤维水泥基复合材料力学性能试验研究

对混掺聚乙烯醇纤维(PVA)与12 mm两端直勾型精细钢纤维的水泥基复合材料进行立方体抗压和哑铃试件轴向拉伸试验,分析纤维掺量对混掺纤维水泥基复合材料抗压、抗拉强度和韧性的影响规律。结果表明:混掺精细钢纤维可以提高水泥基复合材料的立方体抗压强度、抗拉强度和韧性;随着精细钢纤维的增加,其抗压强度、抗拉强度和极限拉应变呈先增大后降低的趋势,当精细钢纤维掺量为1.2%时,28 d立方体抗压强度平均值比单掺PVA纤维提高了61.9%;当精细钢纤维掺量为0.8%时,28 d抗拉强度和极限拉应变分别比单掺PVA纤维提高了56.9%和240%。     

高温后混杂纤维RPC单轴受压应力应变关系

对120个经20~900℃作用后、尺寸为70.7mm×70.7mm×228.0mm的混杂纤维活性粉末混凝土(RPC)试件进行了单轴受压试验,分析了纤维掺量和经历温度对混杂纤维RPC轴心抗压强度、弹性模量、峰值应变和受压应力应变曲线的影响.结果表明：相同高温作用后,钢纤维掺量为1%（体积分数）的混杂纤维RPC抗压强度最低,而钢纤维掺量为2%,聚丙烯纤维掺量不同的混杂纤维RPC抗压强度差别不大;轴心抗压强度和弹性模量随经历温度的升高先增大后减小,且弹性模量下降速度比抗压强度快;经历温度为600℃时,峰值应变达到最大值,且峰值点前应变迅速增大,峰值点后呈线性减小.通过回归分析,建立了抗压强度、弹性模量和峰值应变随温度变化的计算公式,提出了用五次多项式和有理分式表达的混杂纤维RPC应力应变曲线方程.与普通混凝土和高强混凝土相比,混杂纤维RPC具有更优越的抗高温性能.     

外掺钢纤维混凝土早期力学性能的试验研究

为研究外掺钢纤维对混凝土早期力学性能的影响,以不同钢纤维掺量和时间龄期为变化参数,设计了168个外掺钢纤维混凝土棱柱体试块进行早龄期轴心抗压强度及弹性模量试验。试验观察了试件的破坏过程及形态,获取了不同时间龄期外掺钢纤维混凝土的强度及弹性模量等关键特征参数,揭示了不同外掺钢纤维掺量对混凝土早龄期强度及弹性模量的影响规律,并推导出不同时间龄期外掺钢纤维混凝土强度和弹性模量的计算式,研究结果表明:外掺钢纤维对混凝土早期弹性模量的有所提高,对混凝土早期轴心抗压强度的提高不显著。当外掺钢纤维≥40 kg/m3时,可有效提高3、28 d龄期混凝土的弹性模量,因此,建议外掺钢纤维量应大于40 kg/m3。     

钢纤维长径比对水泥基复合材料力学性能的影响

为研究钢纤维长径比对水泥基复合材料立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和圆柱体轴心抗压强度的影响,进行了9组不同长径比镀铜微钢纤维水泥基复合材料立方体抗压强度、圆柱体劈裂抗拉强度和轴心抗压强度试验。试验研究表明:钢纤维水泥基复合材料的立方体抗压强度、圆柱体轴心抗压强度与劈裂抗拉强度随着钢纤维长径比的增大而提高。建立了钢纤维水泥基复合材料立方体抗压强度与圆柱体抗压强度比值K之间的关系,为钢纤维水泥基复合材料在土木工程的应用提供了理论依据。     

水淬钢渣混凝土应力-应变全曲线试验研究

对6组尺寸为150 mm×150 mm×300 mm的棱柱体试件进行单轴受压试验,研究了钢渣细骨料替代率和设计强度等级两个因素对钢渣混凝土的棱柱体强度、峰值应变、极限应变、弹性模量、泊松比以及应力-应变关系的影响。结果表明:钢渣细骨料替代率为60%时,钢渣混凝土强度最高,性能最好;弹性模量随着钢渣细骨料替代率的增大而增大,但增大幅度逐渐减小;混凝土强度相同时,其极限应变随钢渣细骨料的掺量增大而减小。通过线性回归得到了钢渣混凝土的峰值应变与替代率、抗压强度的关系式,取代率不同的钢渣混凝土的泊松比在受力过程中差异较大。对无量纲化应力-应变全曲线拟合,拟合结果与实测结果吻合较好。     

钢纤维混凝土基本力学性能试验研究

为使钢纤维混凝土在工程结构中得到有效的应用,对不同体积掺量的钢纤维混凝土的立方体抗压强度、劈裂强度、轴心受压应力-应变关系曲线及弹性模量等进行了试验研究,分析了钢纤维掺量对钢纤维混凝土立方体抗压强度、劈裂抗拉强度及弹性模量的影响。研究结果表明:当钢纤维体积掺量为1.5%时,28 d混凝土立方体抗压强度增加23.8%,劈裂抗拉强度提高78.7%;对混凝土轴心受压强度和弹性模量有一定程度的增加,但增幅较小;不同掺量的钢纤维混凝土试件泊松比在0.17～0.20之间变化。     

外掺橡胶粉的苯丙乳液改性混凝土力学性能及微观结构

为了研究外掺橡胶粉对苯丙乳液改性混凝土(SEMC)力学性能和微观结构的影响,制作了45个150mm×150mm×150mm立方体和45个150mm×150mm×300mm棱柱体试件,测量试件的抗压强度、应力-应变曲线、弹性模量和泊松比等性能,并通过扫描电子显微镜(SEM)分析了外掺橡胶粉对SEMC微观结构、界面结构的影响.结果表明:SEMC的应力-应变曲线与普通混凝土相似,随着聚灰比的增大,SEMC的峰值应力降低,峰值应变增大,泊松比增大,弹性模量有所降低;外掺橡胶粉苯丙乳液改性混凝土(RPSEMC)强度降低,峰值应变增大,泊松比呈增大趋势,弹性模量有所降低;苯丙乳液成膜产生的滑移破坏了混凝土的稳定;橡胶粉"孔洞"效应与胶粉-水泥石界面的存在,造成了RPSEMC强度降低,而橡胶粉变形吸能是混凝土阻尼耗能的主要原因.     

微钢纤维水泥基复合材料强度尺寸效应及相关性能的研究

为了确定微钢纤维水泥基复合材料强度尺寸效应及其力学强度之间相互关系,采用普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、外加剂、以及微镀铜钢纤维进行水泥基复合材料配合比试验。设计和制作了9组试件,通过试验,获得了水泥基复合材料的不同尺寸立方体抗压强度、轴心抗压强度、抗折强度、抗拉强度,建立了微钢纤维不同尺寸间水泥基复合材料力学性能之间的相互关系,研究结果为普通水泥基复合材料的工程设计及工程应用质量评价提供理论依据。     

微钢纤维水泥基复合材料劈裂抗拉强度研究

为研究不同长径比微钢纤维和不同微钢纤维体积掺量对水泥基复合材料抗拉性能的影响,试验设计了3组不同基体混凝土强度(C50、C70、C90)共24组不同配合比,测试了试件28 d劈裂抗拉强度。分析研究了不同长径比微钢纤维掺量、不同体积率微钢纤维掺量与水泥基复合材料抗拉性能之间的相互关系,建立了相应的数学模型。研究结果为微钢纤维水泥基复合材料的工程设计提供了理论依据。