PVA及玄武岩纤维对水泥基复合材料力学性能的影响

在水泥基复合材料中掺入适量纤维可显著改善其物理力学性能,但有机-无机混杂纤维对水泥材料性能的影响目前研究不多。进行了单掺PVA纤维、单掺玄武岩纤维以及复掺两种纤维的水泥基复合材料力学性能实验。结果表明,单掺1.6%(体积分数)的短PVA纤维时,水泥基复合材料的抗折强度降低7%、抗压强度提升31%、折压比降低24%;单掺0.3%(体积分数)的短玄武岩纤维时,水泥基复合材料的抗折强度降低8%、抗压强度提升15.7%、折压比降低20%;掺0.3%(体积分数)短玄武岩纤维和0.5%(体积分数)短PVA纤维时,水泥基复合材料的抗折强度几乎无影响,抗压强度显著提升,折压比相对减少,其综合性能最优。     

改性水稻秸秆对水泥基材料性能影响研究

为了减少农作物纤维废弃造成的污染,研究了利用植物纤维制备建筑材料的工艺,首先采用碱煮法对植物纤维进行改性,然后将其分别与聚丙烯纤维按照不同的比例加入到水泥净浆中进行比较,结果表明:植物纤维在水泥净浆中的分散比加入聚丙烯纤维均匀,经过改性后的秸秆纤维对水泥凝结硬化时间无明显影响,随掺量增加,水泥净浆的抗折强度呈先增后减趋势,且在掺量为4.5%时最高,与未掺纤维的参照组相比抗折强度提高了11%,抗压强度降低了近24%。并将其掺入砂浆中,砂浆抗干缩性能得到改善,植物纤维掺量为6.0%时砂浆干燥收缩值比基准组下降了37%,在本研究掺量条件下,与加入聚丙烯纤维相比,加入秸秆纤维对水泥净浆的抗折强度和抗压强度影响较小,原因在于其分散性更好。     

表观密度对水泥基材料塑性收缩开裂性能及强度的影响

采用物理发泡的方法研究影响轻质水泥基材料制备的因素,在水灰比为0.3、PCS-2速凝剂掺量14%、CaCl2掺量2.0%时,可制得轻质水泥基材料,其28d表观密度为85.9kg/m3时,抗压强度为0.063MPa;28d表观密度为97.7kg/m3时,抗压强度为0.077MPa;28d表观密度为113kg/m3时,抗压强度为0.12MPa;28d表观密度为144.5kg/m3时,抗压强度为0.25MPa。并探讨水泥基材料的表观密度对其收缩开裂性能的影响。结果表明:在一定范围内表观密度的下降可抑制其塑性收缩开裂;但密度低于276kg/m3,其收缩开裂程度严重。掺入0.6kg/m3的PP纤维,减裂率可达89.2%。     

混杂纤维增强水泥基复合材料的力学性能

研究了化学改性聚丙烯（PP）纤维以及掺加聚丙烯纤维和芳纶纤维混杂比例和混杂效应对水泥基复合材料力学性能的影响,并构建了纤维增强水泥砂浆界面层的物理模型,描述了纤维对水泥砂浆的增强机制。实验表明,聚丙烯纤维经改性后使水泥砂浆前期抗折强度明显提高,聚丙烯纤维和芳纶纤维的混杂使水泥砂浆的后期抗折强度显著提高。改性聚丙烯纤维掺加体积分数为0.56%,芳纶纤维的体积分数为0.24%时,混杂纤维增强水泥砂浆试样较空白试样,3天、28天抗折强度分别提高了18.48%、31.17%,3天、28天抗压强度分别提高了7.16%、5.19%。     

橡胶粒径和掺量对水泥基材料收缩和抗开裂性能的影响

本文考虑了粉末状和颗粒状两种典型粒径的橡胶,定量研究橡胶粒径和掺量对水泥基材料收缩和抗开裂性能影响。采用直接测量长度的方法研究橡胶对水泥基材料自由收缩的影响;采用圆环约束收缩实验方法研究橡胶对水泥基材料约束收缩和抗开裂性能的影响。试验结果表明:橡胶的掺入会加剧水泥基材料的自由收缩。橡胶掺入量相同时,掺入橡胶粉末的水泥基材料比掺入橡胶颗粒的水泥基材料自由收缩率高。橡胶的掺入会抑制水泥基材料的约束收缩和开裂。橡胶掺入量相同时,掺入橡胶粉末的水泥基材料比掺入橡胶颗粒的水泥基材料抗开裂性能好。     

微胶囊-玄武岩纤维/水泥复合材料的力学性能

以水泥、玄武岩纤维和脲醛/环氧树脂微胶囊为主要材料,制备水泥基复合材料标准试样,研究纤维掺量、纤维长度、微胶囊质量分数、水灰质量比和养护龄期对复合材料抗折强度和抗压强度的影响,利用正交实验确定微胶囊-玄武岩纤维/水泥自修复复合材料力学性能的最优配比。实验结果表明：抗折强度随着纤维掺量的增加而增加,抗压强度随着纤维掺量增加而减小;随着纤维长度的增加,抗折强度略有增加,抗压强度略有降低;抗折强度随着微胶囊质量分数的增加呈现出先增加后减小的趋势,而抗压强度则呈现下降趋势;抗折强度与抗压强度随养护龄期的增加而呈增加的趋势;材料经损伤后修复,抗折强度修复率为117%,恢复率为103%,抗压强度修复率为71%,恢复率为97%。     

基于高岭土增韧环氧树脂水泥基材料的多强度组合指标配比优化法

煅烧高岭土能有效改善环氧树脂水泥基材料的力学性能,实验表明：煅烧高岭土可大大提高环氧树脂水泥基材料的3 d早期抗折、抗压强度,当高岭土掺量为30%时,改性环氧树脂水泥基材料的抗折及抗压强度分别提高了134.28%、106.25%;当高岭土掺量小于30%时,改性环氧树脂水泥基材料具有二次抗折强度,且抗折强度残余率大于50%。根据不同高岭土掺量对改性环氧树脂水泥基材料抗压强度、抗折强度、二次抗折强度的影响规律,提出了适用于不同结构工程受力特点的多强度组合指标配比优化法,获得了考虑二次抗拉强度影响的不同最大拉应力和最大压应力组合条件下最优的高岭土配比,为实际不同结构体不同部位不同受力特征的高岭土改性环氧树脂水泥基材料制备提供了理论依据。     

超高性能磷酸镁水泥混凝土的制备和力学性能研究

磷酸镁水泥(MPC)凝结硬化速度快,早期强度高,采用MPC作为胶凝材料,有利于在无养护条件下制备出具有高早强特征的超高性能磷酸镁水泥混凝土(UHPMPCC)。研究了钢纤维掺量和长径比等参数对UHPMPCC物理力学性能的影响,分析了UHPMPCC中钢纤维的增强机制和影响规律。结果表明25 mm钢纤维有利于提高早期抗压强度,而13 mm钢纤维更有利于提高长期力学性能;13 mm钢纤维的掺量2.5%(体积分数)时,无养护的UHPMPCC6h抗压强度和抗折强度超过60和25 MPa, 28 d抗压强度和抗折强度超过120和38 MPa。MPC浆体早期呈酸性,使钢纤维表面产生刻蚀,鸟粪石嵌入钢纤维中,增强MPC基体和钢纤维的界面粘结,有助于提高UHPMPCC的抗弯强度。     

纤维增强活性粉末混凝土高温力学性能的实验研究

研究了钢纤维、聚丙烯纤维和PVA纤维的不同掺量以及纤维复掺在90℃、200℃和400℃高温养护时活性粉末混凝土的力学性能和微观结构.结果表明,200℃高温养护,单掺钢纤维时,RPC的抗折强度与90℃的相近,但抗压强度提高,迭210.2MPa;单掺聚丙烯纤雏时,由于其高温熔解,形成三维网络结构,与RPC融为一体,抗压强度显著提高,当掺量为1.5%(体积分数)时,强度达242.6MPa.纤维复掺时抗折强度与钢纤维相近,但抗压强度有所提高,200℃养护时达265 MPa.400℃养护时,随水胶比降低,强度进一步增大,当水胶比为0.12时,抗压强度达333.4MPa.     

沙漠砂-水泥基材的收缩特性

以大掺量粉煤灰、沙漠砂为主要材料,掺入适量减缩剂制备出满足低收缩和强度要求的沙漠砂-水泥基材,通过单因素试验研究了不同因素(水胶比W/B、粉煤灰替代率FARR、砂胶比S/B、沙漠砂替代率DSRR和纤维掺量)对基材收缩特性及强度发展的影响规律,并借助扫描电镜(SEM)对基体微观结构进行分析.结果表明:提高W/B或FARR,降低S/B均可降低基材收缩变形;当W/B由0.28提高为0.36、FARR由50％提高为70％、S/B由0.46降低为0.26时,基材90 d总收缩值分别降低了约12.4％、10.67％和13.76％.提高DSRR可增加基材收缩变形,当其由0％增加为40％、70％或100％时,基材90 d总收缩值分别提高了约12.62％、8.15％和13.04％;当沙漠砂全替代河砂时,基材90 d自收缩值、总收缩值约分别为-623.04×10-6和-725.13×10-6.纤维可有效抑制基材早期收缩但对90 d总收缩影响不大.经合理配合比选择可以制备出28 d抗压、抗折强度高于30和2.5 MPa的低收缩沙漠砂-水泥基材.     

玄武岩纤维对水泥砂浆性能及水泥石微观结构的影响

以聚丙烯纤维为对比研究了新型材料玄武岩纤维（BF）对水泥砂浆的抗压、抗折强度和干缩的影响,并采用XRD、SEM及MIP现代检测技术对纤维微观作用机理进行了分析。结果表明：玄武岩连续纤维具有替代聚丙烯纤维的可行性;BF的加入提高了水泥砂浆的早期强度,但使28d强度有所降低;对早期砂浆的收缩有明显的改善效果,但28d以后对砂浆收缩的影响作用不显著;微观分析显示早期水化浆体中由于纤维-水泥石界面结合紧密和纤维乱向作用阻止了裂缝的引发与扩展,提高了水泥基材料早期力学性能。28d掺加纤维的水泥浆体在纤维-水泥石界面上产生弱界面,界面的弱化与总空隙率增加的共同作用导致掺加纤维水泥砂浆的长期力学性能下降。     

掺HCSA膨胀剂超高性能混凝土性能的研究

主要研究了HCSA型膨胀剂对UHPC工作性能、变形性能及力学性能的影响.试验结果表明,掺入此类膨胀剂使UHPC初凝时间变短,流动度降低;同时,选择合适掺量的膨胀剂后,UHPC的28 d自收缩明显减小,并且掺入钢纤维的UH PC的干燥收缩被明显抑制;再者,适当掺量膨胀剂的加入能略微增加UHPC的抗压强度和抗折强度,因此HCSA膨胀剂是一种较理想的用于UHPC补偿收缩的外加剂.     

基于正交试验矿物纤维混凝土性能的研究

作为一种名副其实的绿色、环保材料,矿物纤维以其良好的稳定性、电绝缘性、抗腐蚀、抗燃烧、耐高温等优势性能,广泛应用于水泥混凝土领域。较钢纤维、聚丙烯等纤维更具高性价比,将其掺入混凝土可显著提高混凝土抗弯拉强度和抗裂性能。采用正交试验方法,分析水灰比、纤维掺加量、纤维长度、纤维直径等因素对混凝土的抗压强度和抗弯拉强度的影响。     

偏高岭土掺合料对水泥胶砂强度的影响

将不同比例的偏高岭土与矿渣、粉煤灰复合掺入水泥砂浆,分析水胶比和偏高岭土掺合料对水泥胶砂强度的影响,并借助活性指数综合分析偏高岭土掺合料的诱导激活效应。研究结果表明:偏高岭土与其他矿物参合料复掺比例一定时,随水胶比增大,水泥胶砂的强度呈下降趋势。当水胶比一定时,掺量在5%～15%范围之内,偏高岭土与矿渣复掺可提高水泥的早期强度;偏高岭土、矿渣与粉煤灰复掺更有助于改善水泥3～7d的抗折和抗压强度。偏高岭土在复掺比例为40%左右,水泥胶砂的抗折强度和抗压强度活性指数达到最佳。     

玄武岩-聚乙烯醇混杂纤维水泥基材料的耐久性研究

确定了玄武岩-聚乙烯醇混杂纤维水泥基材料的最优配合比,将玄武岩-聚乙烯醇混杂纤维水泥基材料与普通C40混凝土在相同条件下进行耐久性对比实验。结果表明,玄武岩-聚乙烯醇混杂纤维水泥基材料在300次冻融循环后,质量损失不到1.5%,而在不到150次冻融循环中,普通C40混凝土的质量损失已接近5%;混杂纤维水泥基材料28和56 d的渗透系数为普通C40混凝土的53%和26%,混杂纤维水泥基材料具有较强的抗渗透能力,抗渗性随着龄期增长逐渐增强;碳化时间<28 d时,混杂纤维水泥基材料的碳化深度大于普通C40混凝土,但碳化时间56 d时,混杂纤维水泥基材料的碳化深度为普通C40混凝土的90%;混杂纤维水泥基材料28和56 d的电通量分别为普通C40混凝土的65%和49%,混杂纤维水泥基材料的抗氯离子性能明显高于普通C40混凝土。玄武岩-聚乙烯醇混杂纤维水泥基材料的各项耐久性指标均优于普通C40混凝土。     

玄武岩/聚丙烯纤维水泥砂浆的力学性能与抗裂性

研究了玄武岩纤维、聚丙烯纤维单独和混杂掺加对水泥砂浆工作性、力学性能和抗裂性的影响.结果表明,在掺率为0.075%～0.20%(体积分数)的范围内,单独掺加玄武岩纤维和聚丙烯纤维均可以不同程度地提高水泥砂浆的抗折强度和早期抗压强度,而对28d抗压强度均有不利影响;在体积掺率相同的情况下,掺加玄武岩纤维的砂浆比掺加聚丙烯纤维的砂浆具有更好的力学性能;玄武岩纤维与聚丙烯纤维以适当比例混杂掺加时,可以得到较掺加单一种类纤维更好的效果;混杂纤维可以有效地改善水泥砂浆的韧性,提高水泥砂浆的抗裂性能.     

超细粉体对水泥基材料力学性能的影响

为了研究超细粉体在水泥基材料中的应用,对掺加不同活性超细粉体的水泥基试件进行了抗压强度和抗折强度的测试,讨论了矿粉A掺量、硅粉掺量、复掺矿粉A和硅粉对水泥基材料力学性能的影响。结论表明:活性超细粉体对水泥基试件的抗折和抗压强度有较大影响,尤其是硅粉能够很好地提高试件的抗折强度和抗压强度。通过SEM形貌分析,说明掺加的超细粉体能够与水泥基材料内部的不利成分Ca(OH)2发生二次水化反应,生成有利的C-S-H凝胶,有效改善水泥基材料的微观结构。     

免煅烧磷石膏砖的制备和性能研究

在活性激发剂的作用下,利用矿渣、磷石膏(PG)和水泥混合制备磷石膏基胶凝材料(PGS),然后研究砂率和粉煤灰掺量对PGS砂浆性能的影响.结果表明:当激发剂掺量为3％时,20℃(湿度大于70％)养护28d的PGS固化体的抗压强度和抗折强度(41.9MPa和7.1MPa)分别较未掺激发剂时提高了89.6％和73.2％,28d软化系数为0.94;PGS固化体28d的总孔隙率(12.21％)较7d的总孔隙率降低了46.8％;当砂率为1∶1时,磷石膏砖的性能最佳,28d的抗压强度和抗折强度分别为56.9MPa和4.8MPa;当粉煤灰掺量为20％时,磷石膏砖的28d抗压强度和抗折强度分别为35.8MPa和3.3MPa,28d吸水率和软化系数分别为2.3％和0.90,质量损失率、抗压强度损失率和抗折强度损失率分别为1.9％、5.5％和4.3％.     

氧化石墨烯对多壁碳纳米管掺配水泥砂浆强度、压敏性能与微观结构的影响

多壁碳纳米管(MWCNTs)对水泥基材料可起到增强增韧的作用。但MWCNTs易在水泥浆体中团聚,目前国内外对如何深化氧化石墨烯(GO)在水泥浆体中分散MWCNTs的报道较为罕见。采用吸光度试验考察了木质素磺酸钠(MN)存在时,GO对MWCNTs在模拟水泥水化孔隙液的饱和氢氧化钙溶液(CH)中分散性能的影响,并研究了GO对MWCNTs掺配砂浆力学性能、电热性能、电阻率及压敏性的影响。吸光度测试表明MN、GO、MWCNTs质量比为3∶1∶9时,MWCNTs分散达到最佳,力学性能测试表明当MWCNTs、GO最佳掺量分别为0.45wt%、0.05wt%时,28天抗折抗压强度比相同MWCNTs掺量的试件分别提高了27.3%、20.9%,电阻率降低了18.2%,电阻变化率提高了72.6%。微观结构测试表明GO能进一步促进MWCNTs在水泥基材料中分散,促进水泥水化进程,密实了水泥石结构,对MWCNT掺配砂浆强度有协同增长作用,提高了压敏性能。本研究采用GO分散MWCNT的方法可扩展到其他碳基纳米增强剂,并为发展自感知智能化水泥基材料提供了一种新的途径。     

有机纤维与聚合物复掺改性水泥砂浆力学性能研究

要 在固定水灰比为0.35条件下,分别研究了聚酯纤维、聚合物丁苯乳液单掺与复掺时对水泥混凝土抗压抗折强度、折压比的影响.结果表明:单掺聚酯纤维在一定掺量下可以不同程度地提高水泥砂浆的抗压抗折强度,折压比随着聚酯纤维含量的增加呈先减小后增加的趋势;单掺聚合物乳液降低了水泥砂浆的抗压强度,而折压比则随聚合物乳液掺量增加呈现逐步变大的趋势;聚酯纤维与聚合物乳液复掺时,聚合物乳液的掺入使聚酯纤维混凝土的抗压强度出现小幅降低,增强了其抗折强度,提高了其折压比,当纤维体积掺量为0.1％、聚灰比为15％时,聚酯纤维聚合物水泥混凝土的柔性最大;纤维-聚合物复掺能够使其性能得到进一步改善,效果优于两者的单掺效果.并通过扫描电镜探讨了聚酯纤维与聚合物乳液在水泥砂浆中的作用机理,表明两者复掺有效填充了水泥基材料内部的宏观与微观缺陷,提高了界面过渡区的密实程度.