聚丙烯腈纤维混凝土低温性能的研究

研究了低温(5～-15℃)环境下聚丙烯腈纤维混凝土抗压、抗拉和抗弯等性能的变化趋势;探讨了快速冻融试验条件下,聚丙烯腈纤维混凝土的抗冻融耐久性;分析了聚丙烯腈纤维的作用机理．研究结果表明,掺入聚丙烯腈纤维可增加混凝土的合气量、提高混凝土的抗拉极限应变、抗弯韧性和断裂能,因而有利于混凝土低温环境下的强度增长和混凝土抗冻融耐久性的提高．     

改性聚丙烯纤维混凝土抗冻性能试验研究

通过对掺改性聚丙烯仿钢丝纤维和聚丙烯混杂纤维(改性聚丙烯仿钢丝纤维和聚丙烯纤维)混凝土进行"快冻法"试验,比较不同纤维掺量组合的混凝土经历预定冻融循环次数后的质量损失、动弹性模量以及相对动弹性模量,研究改性聚丙烯纤维及混杂纤维对普通混凝土抗冻性能的影响。试验结果表明:掺入改性聚丙烯仿钢丝纤维有助于增加混凝土的冻融循环使用寿命,提升混凝土的抗冻性能;而且混杂纤维的抗冻效果好于单掺改性聚丙烯纤维。     

冻融循环下不同纤维混凝土损伤模型研究

选取普通混凝土、钢纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土进行快速冻融循环试验,研究了不同纤维混凝土冻融损伤的相关性能,根据损伤理论分析了纤维混凝土冻融损伤破坏的机理。根据试验结果分析进行拟合,建立了基于相对动弹模衰减的不同纤维混凝土冻融损伤模型。研究分析和计算表明,不同的纤维对混凝土抗冻性都有较大的影响,掺有钢纤维的混凝土抗冻性优于普通混凝土,掺有聚丙烯纤维的混凝土抗冻性最优;结合试验数据进行比较分析发现模型采用二次多项式函数的拟合精度比指数函数的拟合精度更高。     

冻融作用下纤维混凝土韧性和抗渗性能试验研究

通过对3种不同纤维掺量的混凝土试件和普通混凝土试件进行韧性和抗渗性能试验,分析冻融前后纤维混凝土性能指标的变化,结果表明掺入聚丙烯纤维能有效提高混凝土的韧性,并能避免发生碎裂性破坏。聚丙烯纤维掺量大于30 kg/m3的韧性指标受冻融作用影响较小,冻融前后的抗渗能力均比普通混凝土好,冻融作用对聚丙烯纤维掺量大于30 kg/m3的纤维混凝土抗渗性能影响不明显。     

改性聚丙烯纤维增强磷酸镁水泥砂浆的力学性能研究

增强磷酸镁水泥砂浆(MPCM)的抗弯韧性有利于促进其在混凝土路面修复领域的应用。为了增强MPCM的抗弯韧性,对比研究了未处理和硅烷偶联剂预处理的聚丙烯纤维对MPCM抗弯韧性的影响,分析了预处理聚丙烯纤维增韧MPCM的机制。结果表明,聚丙烯纤维质量掺量0.4%时,MPCM7d抗折强度增大23.5%;6-10mm聚丙烯纤维有利于提高MPCM的抗压强度,而10-19mm聚丙烯纤维更有利于提高MPCM的抗折强度;未处理聚丙烯纤维与磷酸镁水泥(MPC)水化产物之间为物理作用,聚丙烯纤维并未充分发挥增韧效果;用浓度20%的硅烷偶联剂溶液改性处理30~60min有利于改善聚丙烯纤维与MPC水化产物的界面粘结,使MPC水化产物和预处理后的聚丙烯纤维产生嵌合作用,显著地增强了MPCM的抗弯韧性。     

聚乙烯醇纤维对混凝土抗冻性能的影响

为了研究聚乙烯醇(PVA)纤维混凝土的抗冻性能,共设计制作了21个标准混凝土抗冻试件。其中在18个普通混凝土试件里掺入了不同长度及不同体积掺量的PVA纤维,进行冻融循环试验。试验结果表明,随着冻融次数的增加,普通混凝土及PVA纤维混凝土的相对动弹性模量总体上呈现下降趋势,但普通混凝土下降趋势更明显。当冻融次数为75次时,普通混凝土相对动弹性模量已经下降至55.2%,而纤维混凝土在冻融次数为150次时,相对动弹性模量才下降20%之内。     

聚丙烯纤维复合胶粉改性混凝土的抗冻性能

针对冻融造成的混凝土路面剥蚀问题,采用聚丙烯纤维与聚合物胶粉和硅粉复合对混凝土进行改性,应用正交试验方案研究了胶粉掺量、硅粉掺量、纤维掺量以及纤维长度四个参数对聚丙烯纤维复合胶粉改性混凝土的抗冻性能的影响。结果表明,纤维掺量0.3%,纤维长度6mm,胶粉含量10%,硅粉掺量2.5%的聚丙烯纤维复合胶粉改性混凝土的抗冻性能最优;胶粉在水泥水化同时形成乳胶薄膜和引入气体能大幅度的提高混凝土的抗冻性;硅粉能有效的改善混凝土内部的孔结构,提高抗冻性;聚丙烯纤维配合胶粉能减轻胶粉在混凝土出现微裂缝时所受的拉应力,从而有效延长混凝土的抵抗冻融破坏的时间。     

改性聚丙烯(粗)-钢纤维混杂对混凝土增强增韧性能的试验研究

通过大量的试验对比,得到凯泰(CTA)改性聚丙烯纤维(粗)与钢纤维的混杂对混凝土性能的影响效果。高弹性模量的钢纤维能够提高混凝土的抗压强度、初裂应力和抗弯强度,低弹性模量的改性聚丙烯(粗)纤维可以提高混凝土的韧性和抗弯能力。通过调节两种不同性能的纤维在混凝土中的配合比,可以综合提高混凝土各方面的性能,满足工程对纤维混凝土的不同功能要求,包括抗冲击性能、抗裂、较好的弯曲韧性和抗疲劳性能等。     

聚丙烯纤维与胶粉复掺对砂浆强度和韧性的影响

采用聚丙烯纤维与聚合物胶粉复掺的方法配制了胶粉改性砂浆,并应用正交试验和多点分布的纤维单因素试验研究了聚丙烯纤维与聚合物胶粉复掺对砂浆强度和韧性的影响。结果表明:随着纤维掺量的增加,砂浆折压比总体上呈增加趋势,长度为10mm的聚丙烯纤维增韧效应最优;当聚丙烯纤维复合胶粉改性砂浆的折压比在0.17⁰.21时,韧性显著提高;配制参数纤维掺量为0.2%、纤维长度为10mm、胶粉掺量为5%、硅粉掺量为5%的胶粉改性砂浆的综合强度和韧性最优,适合作为混凝土剥蚀面层的修复材料。     

地下建筑群防渗抗裂纤维混凝土试验研究及工程应用

针对地下建筑群混凝土结构易发生开裂、渗透的现象,研究了纤维尺寸对纤维混凝土性能的影响.试验结果表明:采用增加胶材和砂率等方式可降低纤维对混凝土工作性能和抗压强度的影响；聚丙烯纤维能明显提高抗开裂性能,同掺量时纤维越短根数越多抗裂塑性开裂效果越明显;综合考虑纤维混凝土施工及抗裂性能,在粗骨料粒径为5 mm～25 mm的混凝土体系中,长度为15 mm的聚丙烯纤维具有良好的防渗抗裂效果.     

聚丙烯粗合成纤维混凝土力学性能及其增强机理研究

试验研究了聚丙烯粗合成纤维混凝土弯曲强度、弯曲韧性、弯曲冲击和疲劳特性,并与钢纤维混凝土进行了对比,分析了粗合成纤维掺量对力学性能的影响规律,探讨了粗合成纤维混凝土的增强机理。结果表明:当纤维掺量为9～13 kg/m3时,聚丙烯粗合成纤维混凝土相对剩余强度为49%～66%;冲击韧性、疲劳寿命相比基准混凝土分别提高了1.25～6.76倍、100%～389%,表明聚丙烯粗合成纤维可显著改善混凝土的力学性能。     

合成纤维路面高强混凝土强度试验研究

通过试验,研究不同龄期下的高强混凝土,其力学性能随聚丙烯腈纤维及聚丙烯纤维掺量变化的发展规律。研究结果表明：聚丙烯腈纤维的掺入降低了高强混凝土7d、28d抗压强度,而聚丙烯纤维的掺入则不同程度上提高了高强混凝土的7d、28d抗压强度;聚丙烯腈纤维和聚丙烯纤维的掺入均降低了高强混凝土7d抗折强度,而不同程度上提高了28d抗折强度.研究结果可为纤维高强粉煤灰混凝土推广应用于路面工程提供参考。     

粗合成纤维增强混凝土的冲击动载特性

为了研究将掺量为6～13kg/m3的粗合成纤维和掺量40～60kg/m3的钢纤维掺入水泥混凝土后,对硬化混凝土动载特性的效用,试验研究了国产异型聚丙烯、日本Barchip、美国Forta粗合成纤维和钢纤维增强混凝土的抗弯冲击性能,探讨了纤维掺量对冲击动载特性的影响.研究表明：纤维掺量增加,纤维混凝土梁的初裂冲击次数先增加后减少,破坏冲击次数一直增加;粗合成纤维对混凝土冲击性能有显著的增韧效果,混凝土由脆性破坏变为有良好的延展性.     

聚丙烯纤维改性聚合物透水混凝土路面路用性能试验

为缓解聚合物透水混凝土路面硬化后脆性发展对路面的破坏,在已有经验和结论基础上研究聚丙烯纤维改性聚合物透水混凝土路面的路用性能。以无溶剂聚氨酯为胶黏剂,复掺聚丙烯纤维透水混凝土为道路面层,制作路段模型进行抗氯离子渗透、承载力、抗冲击和路面径流削减等一系列试验研究,并与普通透水混凝土对比分析。结果表明:普通透水混凝土与聚合物透水混凝土渗透系数分别为初始渗透系数的81%与92%,普通透水混凝土较聚合物透水混凝土易堵,主要由于聚合物乳液改善了新拌透水混凝土的工作性能,提高了混凝土的致密性; 胶乳中含有大量活性物质,在混凝土水化、硬化过程中增加了胶乳与集料及水化产物的黏附性; 聚丙烯纤维改性聚合物透水混凝土面层承载力较聚合物透水混凝土面层承载力提高了52%; 随着聚丙烯纤维掺量的增加,抗冲击性能增强,在复掺聚丙烯纤维掺量(质量分数)为1.5%时,抗冲击性能提高245.9%; 聚丙烯纤维改性聚合物透水混凝土路面雨量径流系数为0.11～0.29,较普通透水混凝土路面有更好的径流削减效果。     

纤维类型对混凝土抗压强度和弯曲韧性的增强效应及变异性的影响

为研究单掺钢纤维、聚丙烯纤维和纤维素纤维对混凝土抗压强度及弯曲韧性的影响,在不同体积掺量下进行了混凝土试块的抗压强度及弯曲韧性试验,并对试验结果进行了变异性分析。试验结果表明:3种纤维混凝土抗压强度较素混凝土平均提高26.7%、6.1%和11.1%;二次抗压强度保持率分别达77.0%、45.7%和58.0%;抗弯承载力最大分别提高31.6%、3.5%和14.0%;基于荷载挠度曲线、Newkumar法及弯拉应力应变曲线分别计算的弯曲韧性指数I_(20)、Newkumar指标PCS_m和韧度比R_x分别为素混凝土的4.2、3.1、2.6倍,19.9、9.8、6.9倍和4.0、3.4、2.7倍。变异性分析结果表明,掺入纤维后混凝土的抗压强度变异性小于弯曲韧性。同时,基于Newkumar法和应力应变曲线法算得的混凝土弯曲韧性指标变异系数小于荷载挠度曲线法。总体而言,钢纤维增强混凝土的抗压强度和弯曲韧性最为显著,且变异系数最小。纤维素纤维增强混凝土抗压强度及聚丙烯纤维增强混凝土弯曲韧性则相对较显著。     

钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土与钢筋黏结锚固性能试验研究

为了研究钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土与变形钢筋的黏结锚固性能,克服陶粒混凝土韧性差及其与钢筋黏结性能不佳的缺陷,对16组不同混杂比的钢纤维、聚丙烯纤维陶粒混凝土试件进行中心拉拔试验,得到混杂纤维掺量对陶粒混凝土与钢筋黏结破坏形态、黏结强度以及黏结滑移曲线的影响规律。采用能量法量化评价混杂纤维对黏结滑移的影响,利用试验数据计算得到钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土与钢筋的临界锚固长度。结果表明:钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土拉拔试件的破环形态为拔出破坏,延性较好; 黏结滑移曲线具有完整的上升段和下降段,钢纤维和聚丙烯纤维混掺对黏结强度可产生正混杂效应,钢纤维对黏结性能的改善起主导作用,聚丙烯纤维次之; 混杂纤维能大幅提升黏结滑移曲线的上升段及下降段能量吸收值,明显改善黏结韧性和变形能力; 混杂纤维陶粒混凝土的临界锚固长度较未掺纤维时可减小23%; 掺入钢-聚丙烯混杂纤维能显著改善陶粒混凝土与变形钢筋的锚固黏结性能,提高黏结延性,减小陶粒混凝土与变形钢筋的的锚固长度。     

纤维亲水性能对改善混凝土抗冻能力的影响

纤维的亲水性能对改善混凝土抗冻性能的作用有着重要影响,本文通过快冻法研究了纤维素纤维、聚丙烯纤维混凝土的抗冻性能,探讨了纤维对混凝土抗冻性能的影响.实验结果表明：掺加聚丙烯（憎水性）纤维削弱了混凝土的抗冻性能;而掺加纤维素（亲水性）纤维可以明显改善混凝土的抗冻性能,且随着冻融循环次数的增加,纤维素纤维的作用愈加明显;300次冻融循环后,纤维素纤维混凝土的相对动弹性模量是素混凝土的1.38倍,而质量损失率只有素混凝土的58％.     

Comparative flexural performance of compacted cement-fiber-sand

This research investigates the influence of seven different fiber types on the flexural performance of compacted cement-fiber-sand (CCFS) with four fiber fractions (0.5, 1, 1.5 and 2% by volume). The seven types of fibers are 12?mm polypropylene, 19?mm polypropylene, 40?mm polypropylene, 55?mm polypropylene, 33?mm steel, 50?mm steel and 58?mm polyolefin fibers. The overall CCFS performance was divided into seven sub design performance indicators: (1) peak strength; (2) peak strength ratio; (3) residual strength ratio; (4) ductility index; (5) toughness; (6) equivalent flexural strength ratio; and (7) maximum crack width. The interaction mechanism of the fiber/cement-sand interface was investigated by scanning electron microscopy. Finally, the effectiveness of each fiber type was compared and rated in terms of the overall performance. The results show that the 50?mm steel fiber provided the best overall sub performance, resulting in an excellent overall flexural performance; in comparison, the 12?mm polypropylene fiber exhibited very poor performance. However, the 19?mm polypropylene and 33?mm steel fiber specimens provided very good and good overall performances, respectively. The nature of the fiber surface and the fiber length affects the overall performance of CCFS. The surface of the steel fibers, compared to the other synthetic fiber types, is more hydrophilic and is more compacted in a cemented-sand matrix without separation of the interfacial zone, providing the best overall flexural performance.     

玄武岩纤维再生混凝土冻融后的弯曲疲劳特性

基于中国北方地区气候特点及混凝土路面的受力特征,研究冻融损伤对玄武岩纤维再生混凝土(BFRC)弯曲疲劳特性的影响。首先对BFRC采用快冻法进行冻融循环试验,研究BFRC的冻融损伤形貌、质量、相对动弹性模量和相对抗折强度的变化; 然后针对经历不同冻融循环次数后BFRC的弯曲疲劳特性进行了试验研究,分析了冻融循环次数与应力水平对BFRC疲劳寿命的影响规律; 最后基于两参数Weibull分布理论对BFRC的疲劳寿命进行分析,预测了不同失效概率下的疲劳寿命并建立了失效概率为0.05和0.5下的双对数疲劳方程。结果表明:随着冻融循环次数的增加,试件表面损伤程度和质量损失率逐渐增大,相对动弹性模量和相对抗折强度逐渐下降,当冻融循环达到225次时,BFRC的相对动弹性模量和相对抗折强度与冻融循环前相比分别下降了12.4%和35.1%; 随着冻融循环次数和应力水平的增加,弯曲疲劳寿命逐渐减小; BFRC经冻融循环后的弯曲疲劳寿命服从两参数Weibull分布,失效概率为0.5的预测疲劳寿命与试验所得平均疲劳寿命十分接近; 建立的双对数疲劳方程能较好地反映冻融后BFRC应力水平S与疲劳寿命N之间的关系,研究成果为BFRC在路面结构中的安全应用提供可靠依据。     

粗合成纤维混凝土抗弯冲击强度的分布规律

采用自制的落锤抗弯冲击试验装置,研究了改性聚丙烯、Barchip、Forta、巴奇粗合成纤维混凝土的抗弯冲击性能,并与钢纤维混凝土进行了对比.利用双参数Weibull分布理论分析了冲击次数的分布规律,回归得到了不同失效概率下的冲击次数方程.结果表明:Weibull分布理论较好地描述了粗合成纤维混凝土冲击次数的分布特征;粗合成纤维能够显著改善混凝土的抗弯冲击性能.