PE纤维与细橡胶颗粒对泡沫混凝土弯曲韧性的影响

研究了聚乙烯(PE)纤维及其与细橡胶颗粒复掺对泡沫混凝土弯曲破坏模式、峰值强度、能量吸收特性和弯曲韧性的影响,并结合孔结构分析和微观形貌观察探究了其作用机理.结果表明:PE纤维使泡沫混凝土出现多缝开裂模式,显著提升了其峰值强度、能量吸收能力和弯曲韧性;复掺细橡胶颗粒可以进一步提升泡沫混凝土试件的比能量吸收和弯曲韧性;掺入PE纤维可以降低泡沫混凝土的平均孔径;复掺细橡胶颗粒导致泡沫混凝土试件的平均孔径增大,联通孔增多,对其峰值强度有不利影响;PE纤维及细橡胶颗粒提升泡沫混凝土弯曲韧性的主要原因在于其削弱了裂纹尖端的应力集中,同时增强了能量耗散作用.

聚酯纤维泡沫混凝土力学性能及孔结构研究

纤维的掺加可有效地改善泡沫混凝土抗压强度低、脆性特征显著的缺陷,增强其工程适用性。本工作针对聚酯纤维对泡沫混凝土力学性能的改善开展试验研究,选定密度等级为700 kg/m3的泡沫混凝土,考虑不同纤维体积掺量(0.1%、0.2%、0.3%和0.4%)对其抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度以及延性的影响。结果表明:纤维掺量为0.1%时,材料表现出较优的抗压和劈裂抗拉性能,28 d强度分别增加了86.4%和91.3%;纤维掺量为0.2%时,材料表现出较优的抗折性能,28 d抗折强度提升了39.1%。试样破坏形态和应力-应变曲线表明,聚酯纤维可有效地提升泡沫混凝土的延性。最后,运用图像分析处理法分别获得了五组试件的孔结构参数,从细观孔结构的角度讨论了聚酯纤维对泡沫混凝土抗压强度的影响机理。

稻草纤维增强泡沫混凝土物理力学性能试验研究

为了研究稻草纤维增强泡沫混凝土的性能,以普通硅酸盐水泥为主要胶凝材料,硅灰、偏高岭土和粉煤灰为辅助胶凝材料,稻草纤维为增强材料,采用物理发泡法制备纤维增强泡沫混凝土;通过全因子试验,研究在不同水胶比和发泡剂掺量下,稻草纤维掺量对泡沫混凝土的密度、吸水率、抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和抗冻性能的影响。结果表明:对于不同水胶比和发泡剂掺量,泡沫混凝土的密度、抗压强度和劈裂抗拉强度均随纤维掺量的增加呈现出先增加后降低的变化规律;抗压强度随密度增加呈幂函数增加关系;劈裂抗拉强度随抗压强度的增加呈指数函数增加关系;当水胶比为0.45时,抗折强度随纤维掺量的增加先增加后降低,当水胶比为0.50时,抗折强度随纤维掺量的增加而增加;纤维的掺入增大了泡沫混凝土的泡孔尺寸和吸水率,降低了其抗冻性能。

基于X-CT成像的泡沫混凝土细观损伤模拟方法

为探究常用于隧道减震设计的泡沫混凝土材料在受压荷载下的细观裂纹损伤发展过程以及细观损伤对宏观力学行为的影响,提出基于X-CT成像从细观尺度分析泡沫混凝土损伤过程的模拟方法。首先,借助X-CT扫描技术获取可表征泡沫混凝土细观多孔结构的X-CT图像,并对该图像进行二值化处理以获取用于建立泡沫混凝土细观模型的二值图;然后,采用自主编译的Python脚本插入内聚力单元模拟泡沫混凝土模型的损伤开裂过程,并分析不同孔隙率下泡沫混凝土的细观损伤变化规律。研究表明:1)泡沫混凝土应力-应变曲线上升阶段、塑性平台阶段的细观模拟结果与试验结果吻合较好,该方法为研究泡沫混凝土材料的细观损伤机制和宏观力学参数标定提供了新手段;2)在单轴受压过程中,连接多孔材料相邻孔隙的水泥基充当了“支柱”作用,接触法向压力随着应变积累而连通发展,泡沫混凝土模型受压时主要表现为剪切破坏;3)当泡沫混凝土孔隙率较低时,其峰值抗压强度会显著增加,但材料可能会在局部产生大规模开裂,孔隙的作用不能得到充分发挥。

公路隧道泡沫混凝土减震层减震效果评价

近年来泡沫混凝土材料因优良的抗震性能逐渐被推广应用于隧道减震层结构,本研究分析了强震作用下公路隧道泡沫混凝土减震层的减震机理。使用ABAQUS有限元软件建立精细化隧道结构模型,其中泡沫混凝土减震层采用可表征泡沫混凝土受压行为的可压缩泡沫本构模型,用于分析强震作用下隧道二次衬砌结构损伤。结果表明,隧道结构在水平向与竖向地震荷载共同作用下的损伤比水平向荷载单独作用的情况严重,泡沫混凝土减震层虽不能从根本上改变隧道结构受力状态,但可显著降低二次衬砌的内力幅值。其次对比了不同厚度泡沫混凝土减震层的减震效果得出,对于穿越高烈度地震区公路隧道,当采用厚度为0.4 m的泡沫混凝土减震层时,其在强震作用下减震效能最高。

浇筑期温度对泡沫混凝土性能和微孔结构的影响

泡沫混凝土在浇筑至固化成型这段时期内,易受温度等环境因素影响,不利环境因素会导致固化成型后泡沫混凝土的性能退化和劣化.为研究泡沫混凝土在浇筑期受温度(-15~70℃)影响后的性能和微孔结构,设计单因素室内试验方案,以干密度作为泡沫混凝土物理性质评价指标,抗压强度作为施工质量评价指标,吸水率用以评价泡沫混凝土的运营耐久性,并利用图像数据采集系统及Image J软件分析泡沫混凝土微孔结构的演变规律.结果表明:随着温度上升,泡沫混凝土干密度总体呈阶梯式下降,抗压强度先减小后增大再减小,吸水率以0℃为分界点,温度降低或升高均呈先增大后减小趋势;等效孔径先增大后减小再增大,孔隙圆度值先增大后减小,孔隙分布分维先减小后变大;从混凝土宏观性能和微孔结构的演变规律建议泡沫混凝土浇筑期施工的温度范围为-5~40℃.

基于正交试验的泡沫混凝土导热性能和孔结构研究

以硫铝酸盐水泥、粉煤灰为胶凝材料,采用正交试验法研究了发泡剂、减水剂、增稠剂对于泡沫混凝土导热性能的影响并确定最优组合。制备5组不同密度(300、400、500、700、900 kg/m^(3))泡沫混凝土,采用Photoshop图像处理软件对各组样品截面图进行二值化处理,并利用Image-Pro Plus软件对孔隙率、圆度值和孔径分布等孔结构特性进行分析。结果表明,影响泡沫混凝土导热系数的各因素主次顺序为增稠剂、发泡剂、减水剂。泡沫混凝土的密度与孔隙率呈负相关,相关系数R^(2)为0.91;密度越大,圆度值为1的孔隙占比越大。不同密度等级泡沫混凝土的孔径分布近似服从对数正态分布,孔径主要集中于200μm,且大孔径比例随着密度的增大而逐渐降低。

隧道减震层聚丙烯泡沫混凝土力学性能分析

隧道减震层为提升高烈度地震区隧道抗震性能的重要措施,减震层的材料性能是影响隧道减震效果重要因素。为探究一种适合隧道减震层的聚丙烯泡沫混凝土,并对其制备工艺及力学吸能特性进行分析。基于聚丙烯泡沫体积含量指标,采用代石法配制了多种体积含量的聚丙烯泡沫混凝土,通过试验探明了表观密度、抗压强度、弹性模量、泊松比、静动态吸能特性等随聚丙烯泡沫体积含量的变化规律。研究成果表明:(1)当发泡聚丙烯(EPP)体积含量从0增加至28%时,表观密度为2331~1451 kg/m3,抗压强度为54.5~11.2 MPa,抗拉强度为3.6~1.6 MPa,弹性模量为34.0~16.0 GPa,泊松比为0.19~0.28,建立了物理力学性能与EPP体积含量关系表达式;(2)随着EPP体积含量的增加,混凝土静态吸能呈现先增大再减小后增大的趋势,当EPP体积含量为11%时,静态吸能效果最好;(3)随着EPP体积含量的增加,混凝土动态吸能呈现逐渐增大的趋势,当EPP体积含量为28%时,动态冲击吸能效果最好。研究成果可为聚丙烯泡沫混凝土作为减震吸能材料应用提供理论依据。

硫酸铝对高掺量流化床粉煤灰基泡沫混凝土性能的影响

随着新型循环流化床燃煤技术的发展,循环流化床粉煤灰(CFBFA)的排放量日益增加。结合我国北方地区冬季严寒时保温隔热材料需求量大的现状,采用高掺量CFBFA制备具有保温隔热性能的泡沫混凝土。针对泡沫混凝土存在的凝结时间长以及早期强度低等问题,本工作掺入硫酸铝进行改性,研究并分析了硫酸铝掺量对泡沫混凝土密度、强度和导热系数的影响。利用X射线衍射(XRD)、热重分析(TG)以及扫描电子显微镜(SEM)等研究了硫酸铝作用下CFBFA基泡沫混凝土的水化产物和微观形貌。此外,还利用3D轮廓仪分析了泡沫混凝土的孔隙结构。结果表明,硫酸铝促进了本体系早期AFt的生成,与基准组(硫酸铝掺量为0%(质量分数,下同))相比,15%硫酸铝掺量的CFBFA基泡沫混凝土的初凝时间缩短了470 min,10%硫酸铝掺量的泡沫混凝土3 d强度可达到10.43 MPa,导热系数为0.31 W·m^(-1)·K^(-1)。这种泡沫混凝土具有较快批量化生产的潜力。

粉煤灰泡沫混凝土墙体面外偏压承载力数值模拟及简化计算

目的 提出一种粉煤灰泡沫混凝土墙体结构,对墙体进行平面外偏压力学性能研究及参数分析,为该墙体在村镇低、多层建筑中的推广应用奠定基础。方法 设计3种粉煤灰泡沫混凝土墙体模型,采用ABAQUS有限元分析软件对墙体平面外偏压力学性能进行研究;建立104个墙体模型并展开参数化分析,研究高宽比、内置冷拔钢丝间距、冷弯薄壁C型钢厚度等关键参数对墙体平面外偏压力学性能的影响规律;最后建立适用于不同截面参数及高宽比的粉煤灰泡沫混凝土墙体平面外偏压承载力简化计算式。结果 有限元分析所得墙体损伤位置基本与试验结吻合,墙体极限承载力有限元分析值与试验值之比在1.114~1.147;墙体截面参数中冷拔丝间距对平面外偏压承载力相关曲线的影响为正相关,高宽比、冷弯薄壁型C钢厚度为负相关。结论 平面外偏压承载力简化计算式计算结果基本位于有限元分析曲线内部且曲线趋势一致,可以较为准确地预测粉煤灰泡沫混凝土墙体平面外偏压承载力,为墙体在工程实践中的设计提供一定理论依据。

硅溶胶-异丁基三乙氧基硅烷复合乳液对泡沫混凝土防水性能的影响

[目的]研究硅溶胶-异丁基三乙氧基硅烷(IBTS)复合乳液对泡沫混凝土防水性能的影响,为拓宽其应用提供实验数据。[方法]通过宏观力学特性试验和微观结构分析,综合考察了该复合乳液对泡沫混凝土的防护效果。[结果]涂抹了复合乳液的泡沫混凝土表现出比涂抹了单一IBTS乳液的泡沫混凝土更优异的抗渗透性能和耐久性,其水渗透深度和碳化深度更小,浸水48 h后的吸水率为0.46%,氯离子迁移系数为1.1×10^(-12)m^(2)/s,冻融240次后的质量损失率为0.55%,且动弹性模量仍维持冻融试验前的85.34%。[结论]复合乳液的防水机理涉及表面效应、化学反应、物理效应等多个方面,通过形成致密的防水层、填充孔隙和微裂纹、吸附并包固水分子等方式来防止水分渗透和扩散,从而提高泡沫混凝土的防水性能。

水灰比对泡沫混凝土性能的影响研究

泡沫混凝土作为一种多孔材料被广泛应用于建筑中,其性能直接受内部气孔结构的影响,而水泥浆的性质是影响泡沫稳定存在的重要因素。为探究水灰比对泡沫混凝土性能的影响,该文配制了三种不同水灰比的水泥浆制备泡沫混凝土,并测量其干密度、抗压强度、导热率和吸水率,探究其性能与水灰比的关系。结果表明,随着水灰比减小,水泥含量增加,水泥粘度增加,泡沫混凝土密度逐渐增加,强度逐渐增加,导热率逐渐增大,吸水率逐渐减小。在合适的水灰比下,泡沫混凝土相比纯水泥浆密度降幅最大,达到41.76%;强度降幅最小,抗压强度达到9.8 MPa;导热率降幅达到最大,为0.212 W/m·K;吸水率达到21.5%。

新型粉煤灰泡沫混凝土墙体轴心受压性能试验研究

利用工业固废粉煤灰制备节能与承重一体的新型墙体,对无冷弯薄壁C型钢外包内置钢丝网片固废粉煤灰泡沫混凝土墙体FW、外包1mm厚冷弯薄壁C型钢内置钢丝网片固废粉煤灰泡沫混凝土墙体CW1、外包2mm厚冷弯薄壁C型钢内置钢丝网片固废粉煤灰泡沫混凝土墙体CW2分别在轴压作用下的破坏形态、荷载-位移曲线及墙体极限承载力进行试验研究。研究结果表明:从破坏形态度角度,FW、CW1及CW2在破坏时,冷拔钢丝、冷弯薄壁C型钢发生屈服,泡沫混凝土破裂;FW大面积泡沫混凝土挤压破碎剥落,破坏严重;CW2破坏时完整性优于FW、CW1。从变形角度,CW1、CW2外包的C型钢能够对墙体内部的泡沫混凝土起到约束作用,墙体的刚度得到提升。从承载力角度,CW2较CW1提升了17.4%,较FW提升了23.7%。对墙体的轴压承载力进行理论计算,与墙体轴心受压试验的实测值相比,二者误差在10%以内且小于实测值,满足国家现行规范、行业技术标准相关要求。

纤维再生微粉泡沫混凝土的配合比设计及制备研究

为解决再生微粉应用受限问题,提高资源化利用率,分析研究水灰比、发泡剂、掺合料、外加剂及纤维等因素对现有普通泡沫混凝土的影响规律,提出基于再生微粉的微活性和填充性,采用再生微粉部分取代水泥,通过物理发泡法制备纤维再生微粉泡沫混凝土,阐述新型纤维再生微粉泡沫混凝土配合比设计及制备工艺流程。

聚苯乙烯颗粒泡沫混凝土保温复合材料

本文针对传统建筑保温材料高能耗等缺点,从建筑节能思想出发,以导热系数和抗压强度作为主要技术指标,综述了聚苯乙烯颗粒泡沫混凝土保温复合材料的相关研究,希望为建筑的节能设计提供一些帮助。

不同气候区域下气凝胶泡沫混凝土的节能性研究

新型高性能气凝胶泡沫混凝土具有超高保温隔热性能,因其优良的防火性能、高耐久性能和低吸湿性能,目前已成为建筑保温隔热、节能减碳领域的热点研究方向之一。为探究气凝胶泡沫混凝土墙体在中国四个不同气候区下的节能性,本文通过建筑能耗模拟软件EnergyPlus,将气凝胶泡沫混凝土与传统泡沫混凝土应用于住宅建筑的外墙中,对建筑的全年、月度能耗进行对比分析。结果表明气凝胶泡沫混凝土能够节能2.1%-6%。研究结果可为气凝胶泡沫混凝土的推广与应用提供参考。

碱激发矿渣基泡沫混凝土的制备及其封存CO_(2)可行性研究

随着工业化进程的不断推进,工业固体废弃物的排放量逐年增加,以工业固废为主要原料制备泡沫混凝土并将其用于CO_(2)封存,对实现工业固废的资源化利用和CO_(2)的经济、高效封存具有重要意义。本文以高炉矿渣为原料,选用NaOH为碱激发剂,硬脂酸钠为稳泡剂,十二烷基硫酸钠(C12H25NAO4S,SDS)为发泡剂,制备了高孔隙的泡沫混凝土。探究了不同NaOH用量对矿渣基泡沫混凝土综合性能及封存CO_(2)性能的影响。实验结果表明,随着NaOH用量的增加,泡沫混凝土的干密度逐渐增加,抗压强度先增大后减小。泡沫混凝土的内部孔隙分布不均匀,孔隙率大。SEM结果表明,当NaOH用量过高时泡沫发生破裂连通。XRD结果表明,矿渣基泡沫混凝土水化产物主要是C—S—H凝胶和Ht物相,Ht物相的层状结构使得材料的孔壁不够致密,从而影响材料的力学性能。TGA结果表明,碳化过程中水化产物有效吸收CO_(2)转化成以CaCO3为主的碳酸盐,NaOH用量12%时,CO_(2)的封存量最高为89.74 kg/m^(3)。

泡沫混凝土在路桥过渡段中的应用

混凝土泡沫的主要结构是由化学和物理的方法进行合成得来的,将气体进行混合并且与混凝土进行合成,就能够得到一种成本低,对社会环境无污染,并且能够减少火灾发生的一款新型建筑材料,这种材料的优点众多,主要可以起到防火和隔音的作用,当然,其保温性较好,能够隔绝大部分的热量。随着现代化的工程项目建设的条件和质量的提高,这种泡沫混凝土材料不仅仅能够满足当前的施工项目需要,还能与目前建筑行业的环保理念相符合,在工程项目建设上被广泛应用,本文主要对公路工程施工当中泡沫混凝土的应用进行分析和探讨。

轻钢泡沫混凝土组合墙体轴压性能研究

为获得轻钢轻质混凝土组合墙轴压性能,以试验模型为基础,采用ABAQUS软件建立墙体有限元模型,将数值模拟结果与试验结果对比,二者吻合较好。在此基础上,分析了含钢率、轻质混凝土强度对轻钢轻质混凝土组合墙轴压承载力的影响。结果表明随着含钢率的提高,其峰值荷载也随之提高,含钢率对组合墙体的轴压承载力及刚度有重要作用。随着泡沫混凝土强度的提高,组合墙体的刚度及轴压承载力显著提高,但延性系数有所降低。

建筑用新型相变储能泡沫混凝土保温隔墙板材料的性能研究

以固固相变材料和相变微胶囊为建筑隔热材料,以泡沫混凝土为载体,制备一种新型相变储能泡沫混凝土。探究了相变材料掺量对泡沫混凝土干密度、吸水率、抗压强度、相变循环耐久性的影响,并对掺入固固相变材料的泡沫混凝土板进行传热特性研究。结果表明:随着固固相变材料掺量的增加,泡沫混凝土干密度、吸水率逐渐减小;随着相变微胶囊掺量的增加,泡沫混凝土干密度、吸水率逐渐增大。掺入相变微胶囊和固固相变材料的泡沫混凝土具有良好的吸热特性,可起到调节室内温度峰值的作用。