纳米SiO_2和PVA纤维增强水泥基复合材料抗冻性能

为研究纳米SiO_2和PVA纤维增强水泥基复合材料的抗冻性能,通过快冻法试验测得了各组试件经冻融循环后的相对动弹性模量,对单掺PVA纤维与复掺纳米粒子和PVA纤维水泥基复合材料的抗冻性能进行了对比,探讨了纳米SiO_2与PVA纤维对水泥基复合材料抗冻性能的影响。结果表明:在一定掺量范围内掺加PVA纤维可以提高水泥基复合材料的抗冻性能,但过大掺量(0.9%)的PVA纤维会对水泥基复合材料的抗冻性产生不利影响;在PVA纤维水泥基复合材料中掺入纳米SiO_2可以明显提高其抗冻性能,在本文试验纳米SiO_2掺量范围内,其抗冻性随着纳米SiO_2掺量的增加不断增强;在掺加2%纳米SiO_2的水泥基复合材料中掺加一定掺量(0.9%)的PVA纤维可以提高水泥基复合材料的抗冻性。     

PVA纤维水泥基复合材料氯离子浓度分布规律的研究

氯离子侵蚀是导致结构耐久性下降的一个重要因素,研究氯离子浓度沿水泥基材料深度的变化规律对正确评估材料的耐久性具有重要意义。在试验研究基础上,应用灰色模型对氯离子浓度沿PVA纤维水泥基复合材料深度的变化规律进行研究,结果表明:氯离子浓度随侵入深度的增加呈减小的趋势;PVA掺量为0.5%的水泥基复合材料抗氯离子渗透性能最好;模拟值与试验值之间的平均误差小于3.5%,具有较高的精度。GM(1,1)模型可以用于模拟和预测PVA纤维水泥基复合材料中氯离子浓度的变化。     

可喷射超高韧性水泥基复合材料抗氯离子渗透性能研究

利用RCM法对基于高贝利特硫铝酸盐水泥制备的可喷射超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)的抗氯离子渗透性能进行了一系列的试验,研究了纤维规格、成型工艺、养护龄期及粉煤灰掺量对UHTCC抗氯离子渗透性能的影响。结果表明:PVA纤维的可显著改善脆性水泥基体的抗氯离子渗透性能,其中12 mm PVA纤维的改善效果优于8 mm PVA纤维,PVA纤维长度12 mm、体积掺量为2%时,可喷射UHTCC的28 d氯离子迁移系数仅为2.05×10^(-12) m^(2)/s;随龄期延长,伴随水泥水化、粉煤灰及硅粉火山灰反应的持续进行,UHTCC的氯离子迁移系数逐渐减小;尤其是在高贝利硫铝酸盐水泥具有较高硅酸二钙含量的情况下,制备的可喷射UHTCC长龄期抗氯离子渗透性能仍有较大提升空间。     

PVA纤维水泥基复合材料抗折试验研究与模型分析

PVA纤维水泥基复合材料有着显著阻裂能力和拉伸性能,开展了PVA纤维水泥基材料抗折性能的研究。包括PVA纤维水泥基复合材料试件抗折性能试验、其破坏形态与承载力分析、建立与分析了在PVA纤维水泥基复合试件下的拱模型理论、提出新的承载力计算方法。研究得出：PVA纤维水泥基复合材料试件在纤维体积掺量为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%时,抗折承载力随着纤维掺量的增加而增加,抗折性能得到显著提升;根据PVA纤维水泥基复合材料试件的不同受力阶段,分3种情况建立平衡方程,为计算抗折承载力提供了依据;建立了拱模型在PVA纤维水泥基复合材料试件下的抗折承载力计算理论,得到抗折承载力计算结果与试验值较为接近。     

湿-烘循环作用下PVA纤维增强水泥基复合材料抗氯离子侵蚀性能研究

采用湿-烘循环的试验方法,以PVA纤维体积掺量和烘干温度为参数,研究了PVA纤维增强水泥基复合材料(PVA-FRCC)的抗氯离子侵蚀性能。结果表明:湿-烘循环作用下,随着PVA纤维体积掺量逐渐增加,PVAFRCC试件氯离子平均侵蚀深度变化幅度较小,而氯离子最大侵蚀深度逐渐降低。与同等条件下混凝土相比,氯离子最大侵蚀深度约降低20.9%~48.9%,同时,同一侵蚀深度处自由氯离子浓度明显降低。随着烘干温度的升高,PVAFRCC试件氯离子平均和最大侵蚀深度增长明显;相同侵蚀深度处自由氯离子浓度明显增加。PVA纤维体积掺量和烘干温度对PVA-FRCC抗氯离子侵蚀性能有较明显的影响。     

聚乙烯醇纤维水泥基复合材料抗渗性能

为研究聚乙烯醇纤维(PVA)掺量对水泥基材料抗渗性能的影响,在水泥基材料中加入不同掺量的聚乙烯醇纤维,通过压汞试验获得材料内部的孔结构特征,从微观孔结构角度分析PVA掺量对孔结构特征的影响,分析氯离子扩散系数与孔结构特征的相关规律,研究水泥基复合材料抗渗性能。研究表明：氯离子扩散系数与孔隙率、最可几孔径、临界孔径以及毛细孔和大孔占比具有很强的相关性。当PVA掺量为0～1%时可以降低材料的孔隙率,减小材料的最可几孔径以及临界孔径,减小结构内部毛细孔和大孔的占比,提高材料的抗渗性能,但PVA掺量超过1.5%则会产生负面的影响,降低材料的抗渗性能。     

PVA纤维水泥基复合材料单面盐冻性能及损伤

单面盐冻环境下PVA纤维水泥基复合材料的冻融破坏反映了路面、桥面由于除冰盐造成破坏的工程实际情况。本文通过单面盐冻试验研究PVA纤维掺量、水胶比、粉煤灰掺量对水泥基复合材料抗冻性能的影响,试验结果表明,纤维掺量在0~2%之间时制备的PVA纤维水泥基复合材料,随着纤维掺量的增加抗冻性能增强;水胶比在0.27~0.4之间时制备的PVA纤维水泥基复合材料,随着水胶比的增大抗冻性能减弱;粉煤灰掺量在45%~50%之间时,PVA纤维水泥基复合材料表现出良好的抗冻性能。并用二参数Weibull分布模型分析了PVA纤维水泥基复合材料的冻融损伤,建立了考虑纤维掺量、水胶比、粉煤灰掺量三因素的冻融损伤模型,模型计算值与试验值吻合良好,表明本文建议的模型可用于PVA纤维水泥基复合材料冻融损伤分析,为进一步研究其冻融损伤规律提供参考。     

PVA纤维对超高韧性纤维增强水泥基复合材料力学性能的影响

通过对超高韧性纤维增强水泥基复合材料制作的立方体试件、棱柱体试件,进行了抗压、抗折和Ⅰ型断裂试验,研究了不同配合比下各组试块的抗压强度等力学指标与纤维掺量及基体材料强度的关系,研究了荷载与变形的关系、及不同切口高度试件的抗裂性能等.试验结果表明:合理的配合比及最佳PVA掺量能提高纤维增强水泥基复合材料的抗压强度、抗折强度以及抗裂韧度;研究了国产PVA纤维与进口PVA纤维的合理掺量,在相同力学指标的前提下,利用国内PVA纤维造价低的优势,可实现部分代替超高性能水泥基复合材料中的进口PVA纤维,从而达到这种复合材料国产化、本地化的目的.     

聚乙烯醇纤维水泥基复合材料拉压比试验研究

立方体抗压强度和劈裂抗拉强度试验,是研究聚乙烯醇纤维对水泥基复合材料拉压比性能影响的最直接的方法。立方体试件的尺寸为100 mm×100 mm×100 mm,PVA纤维掺量分别为0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%,粉煤灰掺量为30%、50%。试验结果表明,掺入PVA纤维对立方体抗压强度影响不显著,而劈裂抗拉强度则提高了4264%～135.12%,拉压比提高36.82%～134.27%;30%粉煤灰掺量的水泥基复合材料比50%粉煤灰掺量的水泥基复合材料抗压强度高20%以上,但对劈裂抗拉强度影响不明显。PVA纤维水泥基复合材料立方体抗压试块裂缝开展路径较多,不易破碎,抗压韧性显著增强。     

水泥基渗透结晶防水材料在钢筋混凝土管片中的应用研究

为提高轨道交通工程盾构管片混凝土的抗氯离子渗透性能,文中研究了不同掺量水泥渗透结晶防水剂对混凝土抗氯离子渗透性能的影响,对比内掺水泥基渗透型结晶防水剂、外涂水泥基渗透型结晶防水涂料、浸渍防腐阻锈剂提高混凝土抗氯离子渗透性能的差异。结果表明,混凝土中掺入适量的水泥基渗透结晶防水剂可以显著提高抗氯离子渗透性能,该性能随着水泥基渗透结晶防水剂掺量的增加而提高,当掺量增大到2.0%后,混凝土的抗氯离子渗透性能开始下降,1.5%掺量对混凝土抗氯离子渗透性能的提升效果最佳。比较提升混凝土抗氯离子渗透性能的效果,浸渍防腐阻锈剂最优,外涂水泥基渗透结晶防水涂料次之,内掺水泥基渗透结晶防水剂虽有提升,但效果不及前两者。     

麦秸秆纤维混凝土抗氯离子渗透性能研究

通过正交优化设计试验与数学建模,采用电通量法评价麦秸秆纤维混凝土的抗氯离子渗透性能。研究表明:水胶比对麦秸秆纤维混凝土抗氯离子渗透性能的影响最大,麦秸秆纤维掺量影响较大,矿物掺合料掺量影响较小。制备最佳抗氯离子渗透性能的麦秸秆纤维混凝土组合为水胶比0.40、矿物掺合料掺量20%、麦秸秆纤维掺量0.1%,此时麦秸秆纤维混凝土的6 h电通量为782.68 C,具有较强的抗氯离子渗透性能。麦秸秆纤维混凝土氯离子扩散电通量Q与水胶比X_1、矿物掺合料掺量X_2及麦秸秆纤维掺量X_3之间的数学模型为:Q=848.2667X_1-34.2333X_2-2320X_3+453.5289,可较准确地预测相同条件下麦秸秆纤维混凝土的6 h电通量。     

玄武岩纤维聚合物混凝土抗氯离子渗透性能试验研究

通过混凝土电通量试验,研究了不同掺量玄武岩纤维、丁苯乳液聚合物及两者复掺对混凝土抗氯离子渗透性能的影响。试验结果表明,单掺玄武岩纤维和丁苯乳液聚合物时,随着掺量的增加,混凝土的氯离子渗透性能均呈现先降低后增加的趋势,丁苯乳液聚合物对混凝土抗氯离子渗透性能的改善作用优于玄武岩纤维;两者复掺时,可以更加显著地提高混凝土的抗氯离子渗透性能,但二者对混凝土抗氯离子渗透性能的改善作用存在一个合理的掺量范围,当玄武岩纤维掺量为2.5kg/m3、丁苯乳液聚合物掺量为10%时,混凝土抗氯离子渗透性能最好。     

绿色水泥基复合材料的力学性能试验研究

绿色水泥基复合材料是一种可持续发展的新型建筑材料,通过对其抗压性能和抗折强度的试验研究,分析了纤维体积掺量和养护龄期对其力学性能的影响。结果表明:PVA纤维体积掺量在0%～1%时,纤维的桥联作用可提高绿色水泥基复合材料的抗压强度,改善其抗压韧性;养护龄期和纤维掺量对绿色水泥基复合材料的抗折强度的影响均较为显著。研究结论为绿色水泥基复合材料的制备和工程应用提供了参考。     

粉煤灰及沙漠砂对混凝土抗氯离子渗透性能影响

通过进行单掺粉煤灰、单掺沙漠砂、双掺粉煤灰和沙漠砂混凝土抗压强度、电通量和RCM试验,揭示沙漠砂替代率和粉煤灰掺量对沙漠砂混凝土抗氯离子渗透性能和抗压强度的影响规律,分析电通量和氯离子扩散系数的相关性。研究表明:单掺粉煤灰混凝土抗氯离子渗透性能随着粉煤灰掺量增加而增强;单掺沙漠砂混凝土抗氯离子渗透性能随着沙漠砂替代率增加呈先增强后减弱趋势,沙漠砂替代率60%时混凝土抗氯离子渗透性能最好;粉煤灰掺量30%、沙漠砂替代率60%时,双掺粉煤灰和沙漠砂混凝土抗氯离子渗透性能最好;电通量和氯离子扩散系数相关性良好。     

尾矿砂 PVA 水泥基复合材料抗压和抗弯性能试验研究

研究了在不同尾矿砂替代率、纤维掺量和纤维长度对尾矿砂水泥基复合材料的增强和增韧作用。试验验结果表明,尾矿砂替代 PVA 水泥基复合材料中的细骨料工作性能和基本力学性能稳定,制备工艺满足要求;在纤维长度和掺量一定时,尾矿砂替代率为50%效果较好;纤维长度为12mm,掺量为26kg/m3时,PVA 可以使尾矿砂PVA 水泥基复合材料的延性明显增强。     

国产PVA纤维用于高韧性纤维增强水泥基复合材料的试验研究

采用正交试验设计方法,以国产聚乙烯醇(PVA)纤维作为增强纤维,研究了水胶比、粉煤灰掺量和胶砂比对高韧性纤维增强水泥基复合材料单轴拉伸性能的影响。研究结果表明:在较大水灰比和粉煤灰掺量达到70%的情况下,选用国产PVA纤维,仍然可以配制出成本低/单轴拉伸应力应变达到1%,且具有多微裂缝开裂特征的高韧性纤维增强水泥基复合材料。     

竹炭纤维改性水泥基复合材料力学性能

采用竹炭纤维增强水泥基复合材料以提高其韧性。研究了竹炭纤维掺量对水泥基复合材料力学性能的影响规律,并与聚酯纤维增强水泥基材料进行了对比分析。研究结果表明:竹炭纤维增强水泥基复合材料抗压强度随纤维掺量的增加而降低;抗折强度随竹炭纤维掺量的增加而先增加后降低,竹炭纤维掺量为0.2%时,抗折强度达到最大。竹炭纤维掺量为0.2%时,复合材料韧性最佳。随着龄期增长,竹炭纤维腐蚀程度增加,其增强水泥基复合材料抗折强度降低,韧性亦降低。     

基于电通量法的HFRPC抗氯离子渗透性能研究及微观分析

为了研究混杂纤维活性粉末混凝土(HFRPC)抗氯离子渗透能力,通过在活性粉末混凝土(RPC)体系中混掺或单掺玄武岩纤维、聚丙烯纤维,采用ASTM C1202的电通量法分析研究了纤维对RPC抗氯离子渗透性能的影响。结果表明,单聚丙烯纤维掺量为0.8 kg/m~3时,RPC抗氯离子渗透性能最高,混掺纤维RPC的抗氯离子渗透性能低于单掺纤维的RPC,但均高于素混凝土的抗氯离子渗透性能。通过扫描电子显微镜(SEM)从微观上分析了基体内部微细裂纹对RPC抗氯离子渗透性能的影响,证实了基体内部、纤维与基体的黏结界面处微细裂纹为影响RPC抗氯离子渗透性能的关键因素。     

聚乙烯醇纤维水泥基复合材料的力学性能及抗冻性能试验研究

通过对11组聚乙烯醇纤维水泥基复合材料(PVA-ECC)试件的抗压强度、抗折强度及单面盐冻试验,探究粉煤灰掺量和纤维掺量对PVA纤维水泥基复合材料力学性能及抗冻性能的影响。结果表明:抗压强度与抗折强度均随粉煤灰掺量的增加而降低;纤维掺量对抗折强度影响较大,而对抗压强度影响很小。单面盐冻试验中,试件单位面积质量损失与相对动弹性模量损失率均随冻融循环次数增加而增长,粉煤灰掺量为45%~50%、纤维掺量为1.75%时,抗冻性能达到最佳。     

渗透结晶材料和粉煤灰对海工混凝土氯离子渗透性能的影响研究

粉煤灰和渗透结晶材料对海工混凝土抗氯离子渗透性能有很大影响。采用了GB/T50082—2009中的快速氯离子迁移系数法和电通量法对海水环境下掺有粉煤灰和水泥基渗透结晶材料的混凝土进行测试。结果表明:在一定掺量范围内,随着粉煤灰和水泥基结晶材料掺量的增加,海水环境下混凝土抗氯离子渗透性能有显著提高。