合成纤维及其在混凝土配合比设计中的关键技术

合成纤维混凝土已在水利工程中得到了广泛的应用，它已成为水利工程水泥基复合材料的未来发展方向。在试验研究的基础上，着重介绍了合成纤维的主要品种、性能、混杂纤维混凝土及纤维增强机理，并讨论了合成纤维混凝土没计和配置中关键性技术问题。     

聚丙烯纤维混凝土在土地开发整理工程中的应用

聚丙烯纤维以其极好的化学稳定性和优良的技术经济性能,在水泥基复合材料中得到日益广泛的应用。本文阐述了聚丙烯纤维混凝土的特点、主要性能和聚丙烯纤维混凝土的主要技术要求,探讨了聚丙烯纤维的增强机理。最后展望了聚丙烯纤维混凝土在土地开发整理工程中的应用前景。     

纤维混凝土技术及其应用

纤维混凝土是以水泥净浆、砂浆、混凝土为基材 ,以纤维为增强材组成的复合材料 ,具有高强、阻裂、抗渗、抗冻、抗冲击、耐磨和抗腐蚀、结构自防水等特点。文中重点介绍了聚丙烯纤维混凝土的应用实例。     

剑麻纤维水泥混凝土性能试验研究

剑麻纤维是一种绿色、环保、经济、性能优良的植物纤维,可以替代人工纤维和矿物纤维作为水泥混凝土的改性材料.本试验通过不同掺量剑麻纤维水泥混凝土物理性能、各项力学性能、干缩性能等试验,确定最佳剑麻纤维的掺量范围.同时,通过剑麻纤维水泥混凝土的性能试验发现,在水泥混凝土中掺入一定量的剑麻纤维能够显著提高混凝土工作性、劈裂抗拉强度、抗折强度、抗干缩和抗冲击等性能.     

纤维水泥基复合材料传感器用于弯曲裂缝监测

为了及时获得构件开裂及裂缝发展情况信息，提出了一种将混杂纤维水泥基复合材料传感器 （ＦＣＣＳ）埋入构件中，并通过实时测量其电阻，实现构件健康监测的方法。试验研究了6组不同纳米炭 黑、碳纤维和钢纤维掺量水泥基传感器的机敏性，对其弯曲破坏开裂及裂后荷载、挠度、裂缝张开位移 （Ｓｃｏｄ）及电阻变化率（Ｒｆｃｒ）进行测量。结果表明:纤维水泥基复合材料传感器的电阻变化率随受拉侧裂 缝张开位移增大而增大，且一次线性拟合的决定系数均在0．98以上，表明其具有较好的相关性；掺加碳 纤维的ＦＣＣＳ拥有较高的电阻变化灵敏度。     

改性纤维-混凝土界面黏结性能研究及现状分析

纤维与混凝土基体之间的黏结性能对复合材料的力学性能有重要影响。目前,国内外学者进行了许多研究,以提高混凝土中纤维与基体之间的黏结强度,从而提高纤维增强效果。总结了国内外纤维混凝土界面黏结性能试验及其评价指标,并从基体性能和纤维表面特征2个方面分析改性纤维-混凝土界面黏结性能的机理及影响,认为纳米材料、有机聚合物和部分活性矿物质都会影响水泥基混凝土的水化过程,多元矿物质与聚合物混合改性混凝土基体的水化演变过程、微观结构和改性机理亟待研究与探索;并根据经济性、施工工艺以及改性效果对不同纤维提出最佳改性方法。     

基于细观有限元ＰＶＡ-ＥＣＣ材料基本力学性能研究

工程水泥基复合材料被认为是一种由有机纤维和砂浆组成的两相复合材料,利用 Ｐｙｔｈｏｎ编程实现了二维线状纤维在基体中的随机投放与生成算法,结合 ＡＢＡＱＵＳ有限元软件,建立了 ＰＶＡ-ＥＣＣ材料的细观有限元模型,并考虑了纤维与基体之间粘结滑移,模拟了 ＥＣＣ试件在拉、压受力状态下的力学性能,通过与试验结果进行比较验证,分析了 ＰＶＡ-ＥＣＣ材料的性能及内部损伤,从而探明了工程水泥基复合材料在拉、压状态下的受力性能以及破坏的全过程,为纤维混凝土的细观有限元模型研究提供借鉴。     

纤维增强地聚合物复合材料研究综述

地聚物（Ｇｅｏｐｏｌｙｍｅｒ）因具有低能耗、低碳排放量等特点是一种新型化学激发胶凝材料，符合绿色可持续发展理念。但当受到弯曲和拉伸应力时，地聚物和水泥一样呈现脆性特征，两者都需要纤维加固来控制裂纹扩展以及增强韧性。纤维可以显著提升地质聚合物各方面的工作性能，通过总结国内外关于纤维增强地聚合物复合材料（ＦＲＧＣ）的论文，对比各种类型的纤维增强材料的优缺点，分析纤维在ＦＲＧＣ的物理性能、能量吸收和耐高温性能等方面的影响。可以明显看出，每种 ＦＲＧＣ都存在各自最佳的纤维掺入量，不同种类的纤维类型对 ＦＲＧＣ力学性能和机械性能增强效果各异，可为进一步研究其性能及应用提供参考。     

高韧性低收缩纤维增强水泥基复合材料力学特性及其应用

基于细观力学设计的高韧性纤维增强水泥基复合材料（Engineered Cementitious Composite-ECC）是当前比较成功的具有应变硬化特性的水泥基材料。本文介绍了近期通过改进传统ECC基材，研制的低收缩ECC材料的主要力学特性，包括干燥性能，单轴拉伸与单轴压缩性能，弹性模量与极限拉压应变等主要力学参数。并与传统ECC相关性能作了对比。试验结果显示，采用低收缩基材的ECC的28d干燥收缩值分别为传统ECC干燥收缩值的0.12-0.20。单轴拉伸结果表明，采用低收缩基材的ECC的极限应变、裂纹宽度等参数与传统ECC相比，也有了明显的改进。在0.55-0.25范围内调整水胶比可以制备出抗压强度为20-60MPa，并保持应变硬化和多点开裂特性不变的水泥基复合材料。除拉伸时表现出显著的塑性变形外，在抗压试验中, 这种ECC材料在压应力峰值过后也同样表现出明显的类似于金属材料屈服的塑性变形特性。     

引入新材料提高水利工程质量--聚丙烯纤维网超高性能混凝土

聚丙烯纤维网是经过近百种材料的筛选，用特殊工艺加工而成。试验证明：将其掺入混凝土，可形成一种高性能纤维增强水泥基复合材料，它使混凝土的整体性能，如：抗压、抗拉、抗弯、抗震、防爆破、抗冲击、抗疲劳、抗冻融、抗渗等得到全面提升，已在水利工程中应用，在正在实施的南水北调中线工程可能采用的大型RCCP中，如掺入该材料可减小壁厚，可大大降低造价。     

超高延性水泥基复合材料耐久性研究进展

普通混凝土在特殊环境下容易出现性能劣化、耐久性不足的问题。超高延性水泥基复合材料(ECC)是一种纤维增强水泥复合材料,在拉伸载荷作用下产生微裂纹后具有应变硬化和自愈合能力,使ECC在各种环境条件下比普通混凝土有更佳的耐久性。综述了近年来国内外关于ECC耐久性的研究进展,总结了ECC在抗渗性、抗冻性、耐化学侵蚀性能、耐高温性、耐磨性相关方面的特点,并与普通混凝土进行了对比。研究发现：目前关于多因素耦合条件下ECC的耐久性研究、耐久性微观层面解释以及设计耐高温、耐磨性好的ECC等方面研究还不充分,基于此提出了几个未来研究方向。     

超高韧性水泥基复合材料基本力学性能

超高韧性水泥基复合材料(简称UHTCC)是一种中等纤维体积掺量的随机分布的短纤维增强高性能水泥基复合材料。本文通过单轴拉伸试验、四点弯曲试验、单轴抗压试验、三点弯曲缺口梁断裂试验研究了这种新型材料的抗拉、抗弯、抗压和断裂性能。试验结果表明,超高韧性水泥基复合材料在拉伸和弯曲荷载作用下具有假应变硬化和多缝开裂特性,以及高延性、高韧性和高能量吸收能力。极限荷载时的最大裂缝宽度在50μm左右,如此小的裂缝宽度可以有效地阻止侵蚀性物质的侵入,提高钢筋混凝土结构的耐久性。拉伸和弯曲试验测得的超高韧性水泥基复合材料的极限拉伸应变在3%以上,平均裂缝间距1mm左右。超高韧性水泥基复合材料的抗压强度类似于混凝土,抗压弹性模量较低,但受压变形能力比普通混凝土大很多。通过三点弯曲缺口梁试验证明,超高韧性水泥基复合材料的峰值荷载和峰值荷载对应变形都较基体有明显的提高。缺口拉伸试件和缺口梁试件均证明,超高韧性水泥基复合材料可以将单一裂缝细化成多条细裂缝,同时超高韧性水泥基复合材料具有对小缺口不敏感的特性。四种试验的结果证明超高韧性水泥基复合材料在各种破坏荷载作用下均能保持良好的整体性,不发生碎裂破坏。     

钢筋超高韧性水泥基复合材料梁的抗剪性能

随着对超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)各种基本性能的深入研究,UHTCC逐渐被使用和推广。为了探究纤维掺量对钢筋增强超高韧性水泥基复合材料(RUHTCC)梁抗剪性能的影响,文中对3根不同纤维含量的RUHTCC梁进行了集中加载受弯试验,从破坏模式、裂缝扩展形态、荷载-挠度曲线、剪切开裂荷载、极限剪切承载力、最小配箍率几个方面报道了纤维掺量的影响。试验结果表明:所有试验梁均发生典型的剪切破坏,随着纤维参量的增大,RUHTCC梁的剪切开裂荷载、极限抗剪承载力都有所提高。RUHTCC梁面产生的裂缝细密,在正常使用状态下,梁最大斜裂缝宽度小于0.2 mm。更多还原     

钢筋增强高韧性水泥基复合材料梁受剪延性分析

为分析钢筋增强超高韧性水泥基复合材料简支梁在集中荷载作用下的受剪承载力和延性性能,对9根超高韧性水泥基复合材料梁和1根混凝土梁开展了集中荷载作用下不同配筋率、不同配箍率及不同剪跨比的抗剪试验研究。结果表明,钢筋增强超高韧性水泥基复合材料梁较之普通钢筋混凝土梁具有更好的抗剪性能和延性性能。介绍了加载试验中试件规格、加载方式及测量设备等,分析了影响试件受剪延性性能的因素。     

可弯典水泥

美国密歇根大学采用高性能纤维增强水泥砂浆，研制出一种新型水泥，俗称为工程黏性水泥（简称ECC）。其生产工艺类似于纤维混凝土，但不使用粗骨料，纤维体积含量一般不超过2％。     

高韧性低收缩纤维增强水泥基复合材料特性及应用

基于细观力学设计的高韧性纤维增强水泥基复合材料（Engineered Cementitious Composite—ECC）是当前比较成功的具有应变硬化特性的水泥基材料。本文介绍了近期通过改进传统ECC基材,研制的低收缩ECC材料的主要力学特性,包括干燥性能,单轴拉伸与压缩性能,弹性模量及极限拉压应变等主要力学参数。试验结果显示,采用低收缩基材的ECC的28d干燥收缩值分别为传统ECC干燥收缩值的0．12～0．20。单轴拉伸结果表明,采用低收缩基材的ECC的极限应变、裂纹宽度等参数与传统ECC相比,也有了明显的改进。在0．55—0．25范围内调整水胶比可以制备出抗压强度为20～60MPa,并保持应变硬化和多点开裂特性不变的水泥基复合材料。除拉伸时表现出显著的塑性变形外,在抗压试验中,该材料在压应力峰值过后也同样表现出明显的类似于金属材料屈服的塑性变形特性。最后对该材料近期应用研究作了介绍。     

高韧性纤维增强水泥基复合材料的抗拉性能

本文通过对不同水灰比和粉煤灰掺量的6个配比的聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料单轴拉伸试验,研究了各配比试件的应力-应变关系及抗拉特征参数.试件采用150mm×75mm×15mm的长方形试块.至位移控制的拉伸试验机上进行拉伸试验,测定应力-应变完整曲线.试验结果表明,高韧性纤维增强水泥基复合材料在拉伸荷载下应力-应变关系可分为弹性上升阶段、应变硬化阶段和应变软化阶段.在所选取的材料及配比范围内,在单轴拉伸荷载下均能实现应变硬化与多重开裂,极限拉应变的最大值可达1.7%,最小和最大临界裂纹宽度分别为26μm和90μm.     

PVA纤维超高韧性水泥基复合材料的室内研究及现场试验

针对新安江电站厂房顶溢流面抗冲磨防护材料长期在湿热的水中浸泡的环境条件(高温、高湿、振动、高速水流冲蚀),本文选用聚乙烯醇纤维(PVA)超高韧性水泥基复合材料进行了室内性能试验,试验表明,该材料28 d龄期极限拉伸应变可达到2.61%、拉伸强度为3.75 MPa、抗折强度为12.3 MPa,28 d和90 d抗压强度分别为29.1 MPa和44.9 MPa,热水浸泡条件下试件的拉伸强度、抗压强度和抗折强度均有较大提高。通过现场试验,研究了PVA纤维超高韧性水泥基复合材料的拌和、抹面及二次收光、养护等施工工艺,为该材料在溢流面及泄洪道的大面积抗冲磨防护提供了经验。     

纤维素纤维对砂浆干缩性能的影响

水泥基材料极易干缩开裂,因此一般在水泥基体中掺入纤维来限制其干缩。为研究纤维素纤维对水泥基材料干缩性能的影响,现通过对比不同水胶比及纤维素纤维掺量下水泥砂浆的干缩性能,分析了纤维掺量对水泥砂浆干缩性能的影响规律,探讨了纤维素纤维改善水泥砂浆抗干缩性能的机理,并与聚丙烯纤维进行对比分析,确定干缩变形较小的纤维种类与合理掺量。试验结果表明:纤维砂浆的干缩值随水灰比的增大而增大,纤维砂浆的干缩随龄期的变化呈指数关系;纤维素纤维的掺入显著降低了水泥砂浆早期干缩的变化速率,大大减少了砂浆的硬化后期干缩值,并且砂浆干缩值随着纤维素纤维掺量的增加而降低;纤维素纤维的经济掺量为1.1kg/m3。     

纳米SiO2和碳酸钙晶须制备水泥基材料性能试验

采用纳米SiO₂和碳酸钙晶须制备水泥基材料，利用SEM、XRD和TG-DSC等技术手段对水泥基材料的水化产物、微观结构和热稳定性等进行有效表征，并试验研究了双掺0%、1%、2%、3%、5%、10%的碳酸钙晶须和1%纳米SiO₂保温水泥砂浆的力学性能和导热性能。研究结果表明：纳米-毫米两种尺度材料掺入水泥浆内部后，纳米SiO₂与水泥水化产物Ca(OH)₂晶体发生二次水化反应，生成C-S-H凝胶体，有效地填充水泥基体孔隙、细化水泥基内部孔径尺寸，碳酸钙晶须具备纤维和微粒双重作用，可以在水泥基中产生纤维的桥联效应，两者材料结合起来，可在水泥基内部形成密实网状絮凝结构；纳米SiO₂和碳酸钙晶须掺入后可以提高砂浆的强度，3%碳酸钙晶须和1%纳米SiO₂配制的保温水泥砂浆抗压和抗折强度分别为25.6 MPa和6.19 MPa,导热系数为0.456 7 W/(m·K),强度和导热性能兼顾。