砂胶比对混杂纤维增强水泥基复合材料力学性能的影响

采用标准砂制作新型混杂纤维增强水泥基复合材料试件,研究砂胶比对于复合材料弯曲、压缩力学性能的影响。试验结果显示,对于不掺纤维的素砂浆,0.50砂胶比下试件的力学性能更好;对于单掺钢纤维砂浆,0.45和0.55砂胶比下试件的力学性能相似,高于0.50砂胶比下的力学性能;对于钢纤维-PVA纤维两掺纤维增强砂浆,0.45砂胶比下试件的力学性能较好;对于钢纤维-PVA纤维-碳酸钙晶须三掺纤维增强砂浆,0.55砂胶比下试件的力学性能较好。此结果表明,新型混杂纤维体系中由于引入微观纤维,不仅改善了传统混杂纤维体系的增强效果,还可提高骨料的用量,从而有利于节省胶凝材料和提高复合材料体积稳定性。     

混杂纤维增强水泥砂浆砂胶比与力学性能的关系

为了满足高性能、低成本的要求,试验采用质量较好的河砂作为细骨料,总共引入三种纤维,探讨了砂胶比对纤维水泥砂浆力学性能的影响及河砂与纤维混杂体系的适应性,最终确定了合适的砂胶比。试验结果表明,河砂可以使纤维混杂体系硬化物保持较高的强度,对于单掺钢纤维(SF)、钢纤维(SF)和聚乙烯醇(PVA)纤维混掺水泥砂浆,砂胶比为0.50时,硬化物的力学性能较好;三掺钢纤维、聚乙烯醇纤维、CaCO_3晶须的水泥砂浆,砂胶比为0.55时能够保持较高的强度。即在引入微观纤维CaCO_3后制备出的纤维增强水泥基材料(FRCC)呈现出了良好的适应性。     

纤维对海砂超高性能混凝土性能的影响

采用未经淡化处理的海砂配制超高性能混凝土(UHPC)对于岛礁建筑具有重要意义。通过水泥胶砂的力学性能和流动度试验确定了海砂UHPC的基准配合比,研究了钢纤维和PVA纤维对海砂UHPC力学性能和流动度的影响。试验结果表明:随着钢纤维体积掺量的增加,海砂UHPC的抗压和抗折强度提高,综合考虑力学性能和经济性,钢纤维最优体积掺量为1.5%。当钢纤维体积掺量为1.0%时,PVA纤维等体积完全取代钢纤维对抗压强度影响不大,抗折强度降低22.5%;当钢纤维体积掺量为1.5%时,混杂体积掺量0.75%以内的PVA纤维对抗压和抗折强度的影响不大,但流动性明显降低。     

钢纤维和碳纤维混凝土力学性能的研究

研究了碳纤维和钢纤维混凝土的力学性能．结果表明，碳纤维混凝土的劈拉强度、断裂能和断裂韧性显著低于钢纤维混凝土；不同直径钢纤维混凝土的荷载～挠度曲线显示，微细钢纤维峰值前的作用大于较大直径钢纤维，而峰值后的作用则小于较大直径钢纤维．不同几何尺寸的钢纤维在混凝土中具有不同的作用效果，即钢纤维的增强作用具有显著的尺寸效应．     

纤维增强轻骨料混凝土力学性能试验研究

选用钢纤维、聚丙烯纤维及二元混杂纤维轻骨料混凝土,系统研究了其抗压强度、弹性模量、轴心抗压强度及抗折强度等力学性能,试验结果体现了不同纤维种类、不同纤维掺量及纤维混杂比例对轻骨料混凝土力学性能的影响;当钢纤维以体积率1.0%与聚丙烯纤维0.6kg/m3混杂时,纤维轻骨料混凝土的各项力学性能达到优化.     

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.     

熔抽型超细钢纤维对水泥砂浆性能的影响

通过在砂浆中分别掺入11种不同比例的熔抽型超细钢纤维(长度:13 mm,长径比:65),与同等掺量的普通钢纤维增强水泥砂浆的性能做了对比,结果表明:熔抽型超细钢纤维增强水泥砂浆的施工和易性比普通钢纤维增强水泥砂浆好,熔抽型超细钢纤维提高了水泥浆体的抗折强度、抗压强度和韧性,其对水泥砂浆的增强增韧作用高于普通钢纤维,存在显著的纤维增强几何尺寸效应。     

不同类型纤维增强水泥砂浆力学性能研究

为了对比聚丙烯纤维和钢纤维对水泥砂浆力学性能的影响规律,文章采用两种规格的聚丙烯纤维和钢纤维,按0.25%～1.50%体积掺量配制纤维增强水泥砂浆,分别进行抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度试验,并利用三维光学显微镜分析纤维对水泥砂浆的增强机理。结果表明：聚丙烯纤维和钢纤维对水泥砂浆抗压强度的提高都不明显;纤维掺量在1%以内时对水泥砂浆抗折强度提高不明显,当钢纤维掺量超过0.75%时能明显提高砂浆抗折强度,最大增幅18%;而聚丙烯纤维超过0.75%时,抗折强度反而下降;钢纤维掺量增加砂浆抗拉强度逐渐增加,最大增幅接近60%,而聚丙烯纤维对砂浆抗拉强度没有明显提高。钢纤维通过弯折和拔出,聚丙烯纤维主要通过拔出和变形断裂来提高水泥砂浆的抗折、抗拉强度。     

高抗折混杂纤维水泥砂浆抗冲击试验研究

在研究高抗折水泥砂浆的基础上,对比聚丙烯纤维、碳纤维和钢纤维不同配合比对高抗折水泥砂浆抗冲击性能的改善效果。通过静载试验和冲击试验对高抗折混杂纤维水泥砂浆的冲击力学性能进行研究。参照美国ACI544委员会提出的落重法自制冲击试验仪,研究高抗折混杂纤维水泥砂浆的抗冲击性能和混杂效应。研究表明,高抗折混杂纤维砂浆的延性和韧性,与砂浆的绝对抗折强度大小并无关系;抗冲击性能与抗压强度的关系也不明显;在抗冲击性能的提升上,纤维的正混杂效应作用十分明显;混杂效应通过完善材料几何结构级配和材料弹性模量来提升抗冲击性能。通过试验,找到一组冲击指数166,冲压比1.44的高抗折混杂纤维配合比,为工程应用和后续研究提供参考。     

新型混凝土配合比设计及强度分析

研究钢纤维种类、钢纤维体积率、钢纤维长径比及聚丙烯体积率对混杂纤维混凝土强度和韧性的影响。根据18组混杂纤维混凝土和1组普通高性能混凝土抗压强度和劈拉强度试验结果,采用多元统计分析方法直观分析法比较了各因素对混杂纤维混凝土强度和韧性的影响程度。结果表明:聚丙烯体积率对抗压强度、抗拉强度、拉压比影响最大,钢纤维外形、钢纤维体积率次之,钢纤维长径比影响最小。研究表明加入适量的钢纤维和聚丙烯纤维可提高混杂纤维混凝土的强度和韧性。     

聚乙烯醇纤维及钢纤维增强水泥砂浆流变性和流动性能

为探索纤维对水泥砂浆拌和物工作性能的影响,采用流变仪、微型坍落度筒和V型漏斗研究了不同水灰比和纤维掺量(体积分数)下,聚乙烯醇(PVA)纤维及钢纤维增强水泥砂浆拌和物的流变性和流动性能.结果表明:2种纤维增强水泥砂浆拌和物的屈服应力和塑性黏度均随着水灰比的增大而减小,而流动扩展度和流动速率均随着水灰比的增大而增大;PVA纤维掺量为0.25%时,对拌和物工作性能的影响较小;钢纤维掺量小于0.75%时,能够促进纤维增强水泥砂浆拌和物流动;钢纤维掺量继续增加至1.00%时,拌和物的流动性则明显降低.纤维增强水泥砂浆拌和物的流动扩展度与屈服应力、流动速率与塑性黏度均呈负指数关系,相关系数分别为0.808和0.730.     

硅灰和SBL对钢纤维砂浆结构和强度的影响

采用硅灰增强和丁苯乳液增强2种方式对钢纤维-水泥基体界面过渡区进行增强,以改善钢纤维砂浆的微观结构和力学性能.测试了硅灰、丁苯乳液增强钢纤维砂浆3,28,90 d龄期的抗压、抗折强度.同时,以微观图像和理论分析研究了不同增强方式下钢纤维、水泥基体的受力与破坏特点.根据测试与分析结果,提出了刚性、柔性增强钢纤维-水泥基体界面过渡区的概念,认为硅灰刚性增强钢纤维-水泥基体界面,而丁苯乳液则柔性增强钢纤维-水泥基体界面.刚性增强界面增加了钢纤维桥接作用失效的几率;而柔性增强界面则不存在纤维失效问题,从本质上揭示了不同增强方式对钢纤维砂浆长期力学性能作用的差异性.     

改性聚丙烯纤维对水泥砂浆力学性能的影响

利用水相悬浮法在聚丙烯纤维表面接枝丙烯酸,对聚丙烯纤维表面进行了改性.研究了改性聚丙烯纤维对水泥砂浆力学性能的影响.利用扫描电镜(SEM),Nicolet傅里叶变换红外光谱仪(IR)对改性聚丙烯纤维表面形貌、表面活性官能团和水泥砂浆试样断口形貌进行了分析.结果表明:经过改性处理的聚丙烯纤维表面接枝上了丙烯酸;与普通聚丙烯纤维增强水泥砂浆试样相比,改性聚丙烯纤维增强水泥砂浆试样的抗折强度明显提高.     

新型混杂纤维水泥砂浆抗冻性试验研究

抗冻耐久性是混凝土结构性能重要的指标之一。近几十年来,纤维混凝土迅速发展,且大都集中在其力学性能的研究,文中从抗冻耐久性着手,采用钢纤维(SF)、聚乙烯醇纤维(PVA)、碳酸钙晶须(CW)三种纤维混杂体系增强的水泥砂浆进行抗冻性试验研究。结果表明,这种新型的混杂纤维能够提升水泥基复合材料的抗冻耐久性,为工程应用提供依据。     

主筋编排对织物增强水泥砂浆力学性能的影响

模拟钢筋混凝土配筋方式,用纤维增强砂浆筋代替传统钢筋增强水泥砂浆.采用玻璃纤维编制纤维增强砂浆筋作为主筋,用芳纶纤维对其进行横向连接并织成平面织物,然后用水泥浆进行固化.接着就主筋编排方式对织物增强水泥砂浆力学性能的影响进行研究.结果表明:辫子状主筋织物增强水泥砂浆的抗折、抗压强度比交织状主筋织物增强水泥砂浆的大;在宽度和厚度方向上的主筋根数有一个最佳值,高于或低于此值,其增强效果都会下降;较细主筋的增强效果比较粗主筋的好.     

混杂纤维混凝土的力学性能及抗渗性能

进行了混杂纤维(钢纤维-改性聚丙烯纤维)混凝土力学性能及抗渗性能的试验研究.结果表明,混杂纤维可以提高混凝土的抗压强度、劈拉强度和抗折强度,但对混凝土抗渗性能影响不大.引气剂有助于提高混杂纤维混凝土的抗渗性.另外,简单分析了纤维混杂方式对混凝土力学性能和抗渗性能影响的机理.     

纤维增强橡胶粉水泥砂浆的力学性能和耐磨性能研究

将不同比例的橡胶粉掺入水泥砂浆,并采用纤维增强技术,制备了具有一定功能性的纤维增强橡胶水泥砂浆材料,分析了不同橡胶粉掺量对纤维增强水泥砂浆抗折、抗拉和抗压强度的影响,并对纤维增强橡胶水泥砂浆的耐磨性能进行了初步研究.研究表明,因橡胶粉的掺人会使纤维增强水泥基材料力学性能下降.为此,采用偶联剂技术,改善了水泥基体与橡胶粉的界面黏结和界面效应,故在不同程度上使力学性能得到提高,同时加入橡胶粉后能提高纤维增强水泥砂浆的耐磨性能.当橡胶粉掺量为10%(体积分数),并采用偶联剂技术时,纤维增强橡胶水泥砂浆可发挥增强和耐磨双重效应,并有望提高其吸音功能.     

增强砂浆混凝土的弯曲性能

对钢纤维和聚丙烯纤维混杂的砂浆混凝土的弯曲性能进行了分析,探讨这种钢纤维和聚丙烯纤维混杂增强复合材料是否有较高的初裂强度和较高的韧性,试验结果表明,混杂纤维增强砂浆混凝土的弯曲性能比单一纤维增强砂浆混凝土的弯曲性能明显地得到改善,这种混杂纤维增强砂浆混凝土的复合材料性能很好地发挥出了钢纤维和聚丙烯纤维各自增强砂浆混凝土的优点。     

聚丙烯纤维参数对水泥砂浆抗干缩开裂性的影响

利用圆环法测试研究了聚丙烯纤维掺量、长度、几何形状等参数对水泥砂浆在硬化阶段抗干缩开裂性能的影响．实验结果表明：三叶形聚丙烯单丝纤维的掺加能明显改善水泥砂浆在硬化阶段的抗干缩开裂性能，且其掺加的量越多，水泥砂浆的抗干缩开裂性越好；聚丙烯纤维横截面形状不同，其对水泥砂浆抗干缩开裂性的作用效果也不同，其中横截面为三叶形的聚丙烯单丝纤维对水泥砂浆抗干缩开裂性的作用效果较好；掺入的三叶形聚丙烯单丝纤维长度越长，水泥砂浆的抗干缩开裂性越好；三叶形聚丙烯单丝纤维经表面处理后，其对水泥砂浆抗干缩开裂性的影响有所增大．     

短切玄武岩纤维对磷酸镁水泥砂浆性能的影响

采用固定水胶比和固定流动度两种方案进行对比试验,研究了不同掺量的玄武岩纤维对复合磷酸镁水泥(MPC)砂浆流动度和力学性能的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)观察了微观形貌。结果表明:在固定水胶比的情况下,随着玄武岩纤维掺量的增加,MPC砂浆的流动度降低,但力学性能有所提高,且掺量为3.5 kg/m^(3)时,力学性能最优,超过此掺量则增幅下降;在固定流动度而水胶比随纤维掺量增加而增大的情况下,MPC砂浆的力学性能整体呈下降趋势;SEM结果表明,在一定掺量范围内,玄武岩纤维在MPC砂浆中分散均匀,掺量过多则会产生纤维团聚现象;MPC砂浆与玄武岩纤维之间有一定的黏接力和摩擦力,但二者的黏结性或相容性不足;MPC砂浆的水化过程不会对玄武岩纤维造成损伤。