掺废弃陶瓷纤维增强水泥基复合材料抗冻性能

采用陶瓷粉替代一部分水泥,陶瓷砂替代普通河砂,在水泥基材料中掺入不同体积掺量的聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol,PVA)纤维,制成掺入PVA纤维和陶瓷粉的水泥基复合材料砂浆试件。通过冻融循环试验分析质量损失率、相对动弹性模量的变化,并通过电化学阻抗测试和扫描电子显微镜观察研究砂浆试件的冻融损伤规律。结果表明:陶瓷粉中SiO_(2)和Al_(2)O_(3)含量远大于水泥中相应含量,且粒径小于20μm的颗粒占82.3%,火山灰效应和微集料效应可改善试件的密实度,提升复合材料的抗冻性能;PVA纤维掺量为2.2%,陶瓷粉掺量为30%,冻融循环100次时砂浆试件质量损失率最小,相对动弹性模量最大,连续导电路径电阻最大,冻融损伤程度最小;纤维和基体的接触面是该复合材料抗冻薄弱部位。

钢-PVA混杂纤维增强水泥基复合材料永久模板叠合RC单向板短期刚度计算方法

钢-PVA混杂纤维增强水泥基复合材料(HFRCC)具有良好的受拉韧性和耐久性能,是永久模板的理想材料。首先探究了PVA纤维掺量对HFRCC工作性能和抗折强度的影响,随着PVA纤维掺量增加,HFRCC的工作性能显著减弱,抗折强度先增大再减小,最终选用含有1.5%钢纤维和0.25%PVA纤维的HFRCC来制作永久模板。随后对六个HFRCC永久模板叠合RC单向板和一个RC单向板进行了四点受弯试验,探究了HFRCC-RC界面处理方式和配筋率对叠合板受弯性能的影响。试验结果表明:抹平、等距凹槽和钢钉拉毛三种界面处理方式对叠合板受弯性能的影响可以忽略;HFRCC模板能够有效限制裂缝发展,减小裂缝宽度和间距,叠合板的开裂弯矩相比于普通混凝土板提高了20.1%~31.7%。分别采用刚度解析法和有效惯性矩法建立了HFRCC-RC叠合板短期刚度计算方法,两种方法均有较高的计算精度且离散性较小。

定向钢纤维增强水泥基复合材料准脆性断裂分析

基于边界效应模型基本理论,建立了钢纤维长度与特征裂缝长度之间的关系,计算了定向钢纤维增强水泥基复合材料(ASFRC)的等效断裂韧度和拉伸强度,进而得到了ASFRC材料的断裂破坏曲线.结果表明,当离散系数分别取0.4~0.7和0.2~0.4时,可得到较为合理的等效断裂韧度和拉伸强度值.对比分析ASFRC和随机乱向钢纤维增强水泥基复合材料(SFRC)的断裂破坏曲线可以发现,满足线弹性断裂力学的最小试件尺寸随着离散系数的增大而增大;ASFRC和SFRC的拉伸强度和考虑初始裂缝影响的名义应力随着离散系数的增大而减小.此外,改进的简化解析公式不仅可确定材料的等效断裂韧度和拉伸强度,还可预测试件的破坏.

PVA/钢混杂纤维增强水泥基材料(HFRCC)配合比优化及评价方法

将钢纤维、国产PVA纤维和日本PVA纤维按照适宜比例进行配制,不同纤维材料性能相互补充、取长补短,可以更好发挥出混杂纤维增强水泥基材料(HFRCC)的力学性能,有利于其成本控制,具有广泛应用前景。通过正交试验极差结果择优和信噪比S/N稳定性择优两种方法分析粉煤灰掺量、水胶比、砂胶比、钢纤维掺量、国产PVA掺量和日产PVA掺量对混杂纤维增强水泥基材料(HFRCC)抗拉强度和抗弯强度的影响规律,对比两种方法的结果,并建立各因素和响应量之间的回归关系,与和易性工程性能相结合,给出HFRCC的最优配合比。结果表明:信噪比S/N稳定性择优方案更加准确和全面。粉煤灰掺量、钢纤维掺量、国产PVA掺量和日产PVA掺量对HFRCC的响应量影响较大,水胶比和砂胶比影响较小;建立数学模型预测和优选配合比,HFRCC抗拉强度最大可以达到6.36 MPa,抗弯强度最大可以达到13.90 MPa,预测值和试验值之间的相对误差绝对值均接近3%,且和易性能较好。研究结果可以为混杂纤维增强水泥基材料(HFRCC)的制备提供依据。

固废磷石膏基纤维增强水泥板制备及环保性能分析

研究旨在探讨利用预处理改性固废磷石膏(SWC)部分替代水泥,结合木质纤维、POM(Polyoxymethylene,聚甲醛)纤维、水泥和细砂,基于流浆法工艺制备固废磷石膏基纤维增强水泥板,进一步分析不同预处理改性磷石膏掺量(10%、20%、30%、40%)对纤维增强水泥板的物理、力学和环保性能的影响。实验结果表明,纤维增强水泥板的物理性能,如密度和吸水率,受到预处理改性磷石膏引入的影响较小。随着SWC掺量增加饱水抗折强度总体呈下降趋势,掺量在0~20%区间时影响并不明显,即便不掺入POM纤维,其3 d抗压强度仍可达到4.16MPa,满足A类和B类R1级纤维水泥板强度4 MPa的要求。加入适量POM纤维(1%)可以明显增加纤维增强水泥板强度。此外,制备过程中纤维增强水泥板CO_(2)排放量减少约20%,二氧化硫(SO_(2))和氮氧化物(NO_(x))等污染物的排放也显著减少,同时环境中可溶性磷酸盐和氟化物等污染物含量也间接降低。

定量分布PVA纤维增强水泥基复合材料连续梁抗弯性能数值模拟

纤维增强是有效改善水泥基复合材料抗拉性能的方法之一,掺加聚乙烯醇(Polyvinyl Alcohol Fiber,PVA)纤维可以提高水泥基复合材料的抗裂性能和韧性,根据构件拉应力大小配制PVA纤维体积掺量,即定量分布PVA纤维,能够充分发挥纤维的增强作用。为研究PVA纤维定量分布的增强机理,开展了定量分布PVA纤维增强水泥基复合材料(Adaptively Distributed Polyvinyl Alcohol Fiber Reinforced Cement-based Composites,AD-PFRC)连续梁的抗弯性能数值模拟研究,对比分析了不同PVA纤维分布方式连续梁的应力云图及梁底部拉应力较大区域的合力。数值模拟结果表明:平均PVA纤维体积掺量为1.3%时,AD-PFRC的拉应力值相比PFRC明显提高,且达到极限荷载时,AD-PFRC梁跨中截面底部拉应力较大区域的合力相比PFRC提高了12%,AD-PFRC的PVA纤维增强作用明显提高。

聚丙烯纤维增强水泥基复合材料的基本力学性能研究

文中通过对聚丙烯纤维(PP)增强水泥基复合材料的抗压、抗折试验发现,PP纤维的加入可以改变复合材料破坏模式,提升复合材料的抗压、抗折性能,使水泥基体由原来的脆性破坏转变为延性破坏。当PP纤维掺量为2%时,FRCC-2.0具有抗压、抗折强度最优值,分别为81.67 MPa和11.47 MPa。

纤维增强水泥基材料的制备及其性能分析

文章采用理论结合实践的方法,立足纤维增强水泥基材料的特性和优点,通过试验研究,重点探讨了纤维增强水泥基材料的制备和性能,分析了优化纤维增强水泥基材料微观结构的方法,并介绍了此种材料在不同领域中的实际应用。分析结果表明,纤维增强水泥基材料是一种通过在水泥基材料中添加纤维提高其力学性能的复合材料,其制备涉及多种纤维的选择和掺量的调整及对水泥基材料微观结构的优化设计,未来仍需不断探索并发展完善。

纤维增强水泥板墙质量缺陷原因分析

纤维增强水泥板墙的施工质量不仅影响着投产后的安全,还会直接影响外观。通过对纤维增强水泥板墙施工现场质量抽检,发现该板墙存在“接缝高低差过大”和“密封胶开裂”等质量缺陷问题,针对纤维增强水泥板墙实施阶段采用5M1E分析法分析了纤维增强水泥板墙质量缺陷的影响因素,并对每个原因进行逐项确认,以确定出质量缺陷的主要原因。分析结果表明:纤维增强水泥板墙施工质量缺陷的主要原因是“未对自攻螺丝施打位置进行控制”和“未对板材安装采取有效的定位措施”。

聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基复合材料单纤维拔出细观机理研究

目的 探索聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)高韧性、应变硬化宏观力学行为的细观机理,为其材料特性设计奠定理论基础。方法 基于黏聚力单元和非线性弹簧连接器,建立单PVA纤维/水泥基体的ABAQUS有限元模型,对单PVA纤维拔出水泥基体的全过程进行数值模拟分析。结果 PVA-ECC单纤维拉拔力-拉拔位移曲线可细分为线弹性阶段、连续脱黏阶段、整体滑移阶段、机械咬合硬化阶段和纤维磨损断裂阶段;纤维与水泥基体之间的传力机制包括剪滞切应力和机械咬合力;随着拉拔力的增加,机械咬合力逐渐成为主要传力机制。结论 水泥基体与纤维之间的机械咬合作用以及纤维表面的磨损是导致纤维断裂的根本原因,通过对纤维表面进行适当处理,可以降低水泥基体在机械咬合硬化阶段对纤维表面的磨损,使纤维断裂模式转变为纤维拔出模式,以更好地控制水泥基体的微裂纹失稳扩展,从而进一步提高PVA-ECC的韧性。

SMA/PVA混杂纤维增强水泥基复合材料拉伸性能

为研究形状记忆合金(SMA)/聚乙烯醇(PVA)混杂纤维增强水泥基复合材料(SMA/PVA-ECC)的拉伸性能,开展单轴拉伸试验,分析了SMA/PVA-ECC试件的破坏现象、应力-应变曲线及特征参数,比较了SMA纤维掺量及其直径对试件拉伸性能的影响.结果表明:SMA/PVA-ECC试件卸载后残余裂缝宽度显著减小;SMA纤维掺量及其直径对试件拉伸性能影响显著,当SMA纤维直径为0.2 mm、掺量为0.2%时,试件综合拉伸性能最好,其初裂强度、极限拉伸应力及应变较工程水泥基复合材料(ECC)试件分别提高56.4%、23.6%及13.4%.

再生砂浆粉纤维增强水泥基复合材料拉伸及开裂性能研究

将建筑垃圾研磨筛分成再生粉(再生砂浆粉、再生混凝土粉等)并替代胶凝材料制备水泥砂浆基体,是建筑垃圾再利用的有效途径。通过扫描电子显微镜对再生砂浆粉(RMP)的微观结构进行观测并利用X射线荧光对RMP的矿物组成进行了测定,将RMP替代水泥(替代率分别为12.5%、25%、50%)制备纤维增强水泥基复合材料(FRCC),研究其单轴拉伸应力应变行为及不同应变状态下裂缝宽度及分布情况。结果表明:相较于水泥,RMP的SiO 2含量较多,而CaO含量相对较少,一定程度上降低了胶凝材料的水化反应和基体强度;RMP粒径分布比水泥更广,较小粒径的颗粒可有效填充基体缝隙,因此当RMP替代率较大时,其对基体强度的影响较小;3种再生砂浆粉纤维增强水泥基复合材料(RMP-FRCC)试件均表现出了优异的应变硬化特性和多缝开裂控制能力,极限应变均达到了8%以上,裂缝分布均匀,极限应变状态下的平均裂缝宽度均在100μm以下;25%的RMP替代水泥可显著增加FRCC的应变硬化特性,但较大的替代率(50%)则会降低其力学性能及应变指标。

纤维增强水泥板一体化复合外墙体系施工技术

作为装配式钢结构建筑稳定发展的关键——装配式外墙体系,目前主要有3种类型:蒸压砂加气混凝土条板加保温装饰一体板、PC大板外墙和龙骨分层组装外墙,其中外挂墙板与主体结构间的连接节点要兼具安全性与同步变形的能力。针对装配式钢结构办公建筑外墙板施工技术展开研究,分析装配式钢结构建筑纤维增强水泥板一体化复合外墙条板,作为装配式钢结构办公建筑中外墙围护结构的安装工作难点,结合实际案例,提出纤维增强水泥板一体化复合外墙条板安装作业的标准化节点。

纤维增强水泥基复合材料自愈合性能研究进展

纤维增强水泥基复合材料(FRCC)具有饱和多缝开裂特性及自愈合性能,其细而密的微裂纹有利于促进FRCC产生自愈合行为,降低结构维护成本,提高结构耐久性。本文归纳了FRCC自愈合机理,介绍了FRCC自愈合性能的研究现状,讨论了FRCC自愈合性能提升的对策,并对未来FRCC自愈合性能的研究进行了展望。本文研究成果可为FRCC自愈合性能在实际工程的应用提供一定的借鉴与参考。

纤维增强水泥基复合材料单轴压缩的尺寸效应

目前纤维增强水泥基复合材料(Fiber reinforced cement-based composites, FRCC)的尺寸效应研究较少,本文选取立方体长度为70.7 mm、100 mm和150 mm的三种尺寸进行单轴压缩力学行为研究,并探究不同聚丙烯纤维掺量(1%、1.5%和2%)对FRCC试件尺寸效应的影响。结果表明,随着试件尺寸的增大,FRCC抗压强度会随之不断降低。聚丙烯纤维的掺入可以有效地起到约束作用,从而提高FRCC试件的横向变形能力,保证试件单轴压缩破坏时的完整性,该结论可为实际工程应用时的强度指标换算提供参考依据。

不同含水状态下喷射型PP-PVA混杂纤维增强水泥基复合材料性能研究

一些建筑结构长期工作在水环境中,处于不同含水状态,含水混凝土的抗压力学性能与干燥混凝土相比有较大的改变,这可能会对结构安全性造成一定的影响。与此同时将纤维增强水泥基复合材料(ECC)用于建筑结构已成为研究热点。因此主要研究不同含水状态下PP-PVA混杂纤维增强水泥基复合材料性能差异的研究。开展了4种含水状态下PP-PVA混杂纤维增强水泥基复合材料(HFRCC)单轴压缩试验,结合扫描电镜、X射线衍射和核磁共振试验研究其性能和破坏特征。结果表明:HFRCC的吸水量时程曲线呈指数函数增长,前0.5 h内快速增长,0.5~204 h内,增长速率逐渐降低,204~276 h内增长速率基本为0,开始趋于稳定;随着试件含水量增加,抗压强度、峰值应变和压缩韧性值均呈下降趋势,相反弹性模量呈上升趋势;典型破坏过程可看成裂而不散的延性破坏,大多为伴随着大量微裂纹的单剪面或共轭双剪面的拉剪破坏。

纸浆纤维增强水泥板性能研究

目前我国外墙保温装饰板基材仍以使用石棉纤维增强水泥板为主,随着人们对健康与环保意识的增强,无石棉纤维增强水泥板应用日益广泛。对外墙用非承重无石棉纤维增强水泥板的力学性能及耐久性进行了系统研究,着重研究了Ca/Si比、硅灰石掺量对板材性能的影响。结果表明,通过使用纸浆纤维,并添加约5%硅灰石微晶纤维改性,保持Ca/Si在0.5~0.6左右,可以制得吸水率低、力学及耐久性能优良的无石棉纤维增强水泥板。同时,对自制工程常用的水泥板性能进行了比较,结果显示无石棉纤维增强水泥板垂直于板面方向的抗拉强度和饱水抗折强度均优于石棉纤维增强水泥板,同时其抗冻性、耐热雨性能、耐热水性能和耐干湿性能均满足相关标准要求。

PVA自修复纤维增强水泥基复合材料实验研究

文章首先研究测试掺和硅灰和过量PVA等添加剂的FRCC的自修复能力。借助两项实验研究评估不同裂纹条件下FRCC自修复能力。试验I对试样进行冻融循环,以引入微裂纹,试验II通过拉伸载荷试验产生了宽度高达500μm的可见裂纹,将受损FRCC试样暴露在多种条件下,以诱导自修复固化。试验I由于微观结构致密化和裂纹填充,所有裂纹和RDYM都能够恢复;试验II中FRCC自修复固化后证实水密性系数恢复,这与浸入水中期间比例一致。研究结果表明,PVA混合物能够提高裂纹FRCC自修复能力,不会对FRCC性能造成任何负面影响。

纤维增强水泥板通风雨幕外墙体系在高校绿色校园建设中应用

纤维增强水泥板以其优良的物理性能、防火性能、加工性能和绿色环保等优势,被广泛应用到装配式建筑的墙体、屋面、楼板以及吊顶等部位,因其拥有优异的防火性能、隔热保温、耐水耐潮、耐腐蚀性、防虫防蛀和隔声吸音等综合性能,在防火、隔声吸音、保温隔热、防爆泄爆和防水耐潮等领域也逐渐被应用。本文介绍了纤维增强水泥板通风雨幕外墙体系在了广东以色列理工学院一期校区绿色校园公共建筑中的应用情况,包括材料选取,设计特点和原理及施工工艺要点等。该项目采用纤维增强水泥板通风雨幕外墙体系取得了良好的经济效益、环境效益和社会效益。本文为类似项目外墙体系设计提供了借鉴。

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。