基于纤维增强指数的碱激发砂浆物理力学性能

为探究纤维在碱激发材料中的作用机制,采用2种不同长径比、6个不同体积掺量的聚丙烯纤维(PPF)、2种水胶比制备共计26组纤维增强碱激发砂浆(FRAAM),研究纤维增强指数(I)对FRAAM工作性、密实度、强度、裂缝分形维数的影响。结果表明:纤维和水胶比对FRAAM塑性黏度的影响比对屈服应力的影响更加显著。当I小于临界I(I_(c))=100时,纤维的影响可以忽略,纤维间的距离较远,FRAAM的工作性基本不受影响,但此时纤维也难以阻裂增韧,PPF对碱激发砂浆和水泥砂浆的增韧作用差异不大。当I介于I_(c)=100和致密I(I_(d))=350之间时,FRAAM的抗折强度、抗压强度、折压比及裂缝分形维数均得到显著提高,PPF对碱激发砂浆的增韧作用开始优于水泥砂浆,且FRAAM仍可自由流动。当I大于I_(d)=350时,显著的纤维结团会极大劣化FRAAM的工作性,硬化后FRAAM密实度变差,抗压强度降低。PPF-FRAAM在松散堆积状态和紧密堆积状态下的I阈值分别为100和350,PPF的最优体积掺量在100/(长径比,l/d)~350/(l/d)之间。

纤维增强碱激发材料的物理力学和耐久性能研究

选择聚丙烯纤维(PP)和玄武岩纤维(BF),采用6种不同体积掺量,制备13组纤维增强碱激发材料(AAC),研究纤维种类和掺量对AAC的工作性能、抗压和抗折强度、抗裂和抗渗性能的影响,并引入纤维增强指数I对各项性能进行探讨。结果表明:相同掺量下PP在改善流动性能方面高于BF,但对抗压强度影响较低,而BF对抗折强度提升率比PP高17.3%;PP在0.5%掺量下可将抗渗等级提高2级,而BF几乎无改善效果。I可同时反映纤维掺量和物理特性,PP的I介于100和350时,其抗折性能、抗压性能均能得到进一步提升,但超过350后对各项性能均产生甚至加剧负面影响;掺加BF的AAC具有更低的阈值。

玄武岩纤维棒聚合物混凝土的弯曲韧性

研究了玄武岩纤维棒(BFB)的纤维增强指数I_(R)对玄武岩纤维棒聚合物混凝土(BFB-PC)韧性指标T_((2(n-1)))(n)的影响,通过分形理论探究了T_((2(n-1)))(n)与裂缝形貌的关系,并建立了弯曲韧性计算模型.结果表明:当IR=90.0时,BFB对BFB-PC的增韧效果最优,此时BFB-PC的弯曲韧性比未掺BFB时提升了8.39倍;BFB的增韧阈值为IR=37.5和IR=90.0;当IR相同时,与未掺聚合物的混凝土相比,聚灰比为0.06的BFB-PC T_((2(n-1)))(n)更高;IR越大裂缝形貌越复杂,T(2(n-1))(n)与裂缝分形维数呈二次函数关系;本文提出的弯曲韧性计算模型准确描述了BFB对PC梁的增韧作用,其试验值与理论值的相对误差小于15.00%.