PVA纤维、减缩剂和轻烧氧化镁对水工衬砌混凝土性能影响对比研究

依托于滇中引水工程,研究了掺入聚乙烯醇纤维(PVA纤维)、减缩剂和轻烧氧化镁对衬砌混凝土性能的影响。结果表明:掺入0.9 kg/m^(3)PVA纤维和1.5%减缩剂对混凝土坍落度影响不显著,掺入5%轻烧氧化镁后,混凝土拌和物坍落度下降了36.8%;掺入0.9 kg/m^(3)PVA纤维、1.5%减缩剂和5%轻烧氧化镁后,混凝土7 d、28 d龄期的抗压强度和劈拉强度差异不明显;掺入1.5%减缩剂和5%轻烧氧化镁对混凝土7 d、28 d龄期的极限拉伸值影响不显著,但掺入0.9 kg/m^(3)的PVA纤维后,混凝土28 d龄期的极限拉伸值提高了18×10-6;掺入0.9 kg/m^(3)的PVA纤维对混凝土120 d龄期内的干缩率影响不显著,掺入减缩剂和轻烧氧化镁后,混凝土120 d龄期的干缩率分别降低了100×10-6和33×10-6;掺入PVA纤维、减缩剂和轻烧氧化镁后,混凝土裂缝降低率分别为44.1%、31.9%和25.0%,可以有效减少裂缝的产生。

PVA纤维混凝土弯曲梁的加载断裂损伤测试分析

采用不同切口深度的PVA纤维混凝土梁进行四点弯曲实验,结合双K断裂准则,计算不同开口深度梁起裂强度因子和失稳强度因子,通过准脆性计算公式计算得到PVA纤维混凝断裂过程区裂缝开口位移和黏聚应力。

PVA纤维长度对水泥基复合材料抗拉强度的影响

为了研究PVA纤维长度对水泥基复合材料抗拉强度的影响,采用6 mm、9 mm和18 mm的PVA纤维结合新疆本地沙漠砂与粉煤灰制备PVA-沙漠砂水泥基复合材料,于恒温条件养护28 d后测试其抗拉强度并与普通混凝土试件进行对比。由试验得出:添加PVA纤维的水泥基复合材料相比于普通混凝土试件其抗拉强度显著提高;随着纤维长度的增加,PVA-沙漠砂水泥基复合材料的流动度和抗拉强度逐渐降低。

轨道交通工程PVA纤维混凝土力学性能试验研究

为了改善轨道交通工程用混凝土的力学性能,通过抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度试验,研究了不同长度PVA纤维在不同掺量时对混凝土试件力学性能的影响,并分析了PVA纤维改善混凝土力学性能的作用机理。试验结果表明:PVA纤维的加入能够有效改善混凝土的力学性能,选择长度为10 mm的PVA纤维,当其掺量为0.3%时,与未掺纤维的基准混凝土试件相比,可使抗压强度提升3.64%;而当PVA纤维的掺量为0.4%时,可使混凝土试件的抗折强度和劈裂抗拉强度分别提升33.33%和38.71%。综合来看,PVA纤维的掺入对混凝土试件的抗折强度和劈裂抗拉强度的提升幅度较大,而对抗压强度的提升幅度则相对较小。因此,PVA纤维的加入能够较大幅度的提升混凝土结构的韧性,从而能够延长轨道交通工程用混凝土结构的使用寿命。

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。

PVA纤维掺量对混凝土抗压及抗弯强度影响研究

文中采用国产PVA纤维材料,制备不同纤维掺量的混凝土试样,进行抗压及抗弯试验。结果表明,与普通混凝土相比,掺入PVA纤维各龄期混凝土的抗压及抗弯强度均显著提高,且养护龄期28 d时,PVA纤维掺量为1%的混凝土抗压及抗弯强度增幅最大,分别为普通混凝土的105.22%及141.64%。随着PVA纤维掺量的增加,混凝土强度增速减缓。PVA纤维掺量为1%时,混凝土强度增强最为显著,综合效果较好。

偏高岭土和PVA纤维对喷射混凝土强度的影响

通过开展不同温度、湿度条件下掺加不同掺量偏高岭土(MK)及不同长度聚乙烯醇(PVA)纤维的喷射混凝土喷射试验,探究不同养护环境下不同掺量的MK和不同长度PVA纤维对喷射混凝土抗压强度的影响规律。结果表明:在常温常湿的养护条件下,随MK掺量和PVA纤维长度的增加,喷射混凝土的抗压强度均呈现出先增大后减小的变化趋势,但在高温高湿的养护条件下,随MK掺量的增加,喷射混凝土的抗压强度呈现出增大的趋势;在高温高湿的养护条件下,喷射混凝土的抗压强度低于常温常湿养护下的。

PVA纤维掺比对地聚合物复材力学性能影响研究

为了进一步降低地聚合物复合材料的脆性,改善其力学性能,考察了PVA纤维掺量对地聚合物复合材料力学性能的影响。试验结果表明,PVA纤维的掺入能够有效提高地聚合物复合材料试件的抗压强度和抗折强度,并能有效改善其弯曲性能和拉伸性能。并且随着PVA纤维掺量的逐渐增大,地聚合物复合材料试件的抗压强度、抗折强度、极限弯曲挠度、极限弯曲强度、极限拉伸强度以及极限拉伸应变均呈现出“先升高后减低”的趋势,当PVA纤维的掺量为1.5%时,试件的各项力学性能参数均能达到最大,使试件具有最佳的力学性能。

PVA纤维沥青路面高温蠕变特性分析

为研究沥青混合料的黏弹性特征对PVA纤维路面车辙的影响,基于沥青混合料蠕变过程中应变随时间变化结果,利用有限元软件对PVA纤维对沥青路面高温稳定性能的影响进行了数值模拟研究。研究显示:(1)增加沥青混合料表面强度并不能显著地改进层间的剪切情况,但加大其厚度却能有针对性地降低层间的剪应力,从而大大提升了层间的剪切稳定性。(2)当处于黏弹性阶段时,添加纤维能够使沥青公路路面的车辙深度、每一层次的相对位移及蠕动应变大幅度下降,较未掺PVA纤维沥青公路路面的下降程度都超过了30%。(3)掺入纤维后,轮迹位置处沥青路面的剪切变形得到显著改善,面层剪切变形的发展阶段、稳定阶段持续时间长,采用纤维沥青混凝土作为路面结构的加铺层更有益于提高路面层间的结合与变形性能。

掺PVA纤维的水工混凝土抗冻性能研究

文章通过冻融循环试验,探究了三种体积掺量(1.0%、1.5%、2.0%)和两种长度规格(8mm、12mm) PVA纤维对水工混凝土抗冻性的影响规律。试验表明,水工混凝土相对动弹模量均随着冻融次数的增加整体呈递减趋势,并以未掺纤维组的降幅更显著;冻融75次时未掺PVA纤维试件已发生破坏,此时的相对动弹模量减小到56.5%,而冻融150次时掺PVA纤维试件依然未被破坏,相对动弹模量仍> 85%,研究成果可以为解决东北地区水工结构冻融破坏问题提供一定参考。

PVA纤维水泥稳定碎石力学性能及耐久性能研究

为改善水泥稳定碎石力学及耐久性能,研究了不同PVA纤维长度与掺量下水泥稳定碎石系列力学性能,确定了PVA纤维最佳掺配长度及掺量。在此基础上,借助冻融循环与疲劳试验,研究了普通水泥稳定碎石与PVA纤维水泥稳定碎石耐久性能差异。结果表明:随着PVA纤维长度或掺量的增大,PVA纤维水泥稳定碎石系列力学性能均先增大后减小;长度12 mm、掺量0.9 kg/m^(3)的PVA纤维水泥稳定碎石综合性能最佳;28 d龄期时,在冻融5、10、15次后,长度12 mm、掺量0.9 kg/m^(3)的PVA纤维水泥稳定碎石抗压强度保持率为90.21%~84.39%;长度12 mm、掺量0.9 kg/m^(3)的PVA纤维水泥稳定碎石在应力强度比为0.7~0.8下,疲劳寿命提升了13529%~17501%。

PVA纤维水泥稳定碎石混合料配合比设计及抗裂性能评价

为解决半刚性基层在复杂环境下产生裂缝的问题,结合某高速公路工程,对PVA水泥稳定碎石基层展开研究,通过劈裂强度试验、干缩试验和温缩试验评价其抗裂性能。试验结果显示,当水泥剂量为4.0%、纤维长度为18 mm、纤维掺量为0.8 kg/m3时,劈裂强度最高,且混合料试件干缩系数降低59.7%,温缩应变降低41.9%,表明PVA纤维能够提高基层抗裂性能,有效阻止半刚性基层产生反射裂缝。

PVA纤维掺量及长度对水泥基材料力学性能的影响分析

为探究PVA纤维掺量及长度对于水泥基复合材料的基本力学性能影响,文章通过对不同纤维掺量及不同纤维长度的PVA纤维水泥基材料进行抗压强度和抗折强度测试。结果表明,PVA纤维掺量对于早期抗压强度的提高并不显著,后期略有提高;对于早期抗折强度的影响同样不显著,但对于后期抗折强度有较大提高,并在2%纤维掺量时达到峰值。纤维长度对于抗压强度的影响同样不显著,只在后期对抗压强度有一定提升;纤维长度较短时对于抗折强度也无明显提升,但在达到12mm纤维长度时,28d抗折强度激增。

塑性铰区采用PVA纤维高强混凝土柱抗震性能

为了明确局部PVA纤维高强混凝土柱中轴压比、剪跨比和PVA纤维掺量对抗震性能的影响,对不同轴压比(0.2、0.3和0.4)、剪跨比(3.23、4.15和5.07)和PVA纤维体积分数(0、0.3%、0.5%和0.7%)的8根高强钢筋混凝土柱足尺试件进行了抗震性能试验,分析了PVA纤维掺量、轴压比和剪跨比等参数对于高强钢筋混凝土柱耗能能力、自复位能力、强度退化性能、刚度退化性能以及弯矩曲率关系的影响规律.以有限元模拟软件OpenSees为平台建立试件模型,对轴压比和剪跨比进行扩展分析.研究结果表明,PVA纤维混凝土柱的延性、耗能能力明显更优,抗震性能更好;同时,轴压比和剪跨比对抗震性能影响显著,PVA纤维掺量对其影响较大;建立的有限元模型具有较高的准确性.

基于温拌技术的PVA纤维沥青配伍性及抗裂研究

针对聚乙烯醇(PVA)纤维在常规热拌(160~170℃)温度下会发生卷曲、缩短、脱水醚化的缺陷,结合温拌技术,探索PVA纤维在130~170℃下的耐热性,研究PVA纤维与沥青配伍性问题。同时采用复合材料界面理论,通过测试接触角,计算PVA纤维、分散粉体表面能参数,确定最优分散粉体,提出PVA纤维与分散粉体的最佳配比,并采用质量变异系数法对其分散均匀性进行评价。研究表明:通过温拌降温技术处理后的PVA纤维与沥青具有配伍性,其沥青混合料其抗裂性能与常规热拌沥青混合料相比提升了54%,PVA纤维在沥青混合料中起到稳定、吸附、加筋等作用,填补了PVA纤维运用于沥青混合料的空白。

PVA纤维和纳米SiO_(2)对水泥基复合材料性能影响研究

通过复掺PVA纤维和纳米SiO_(2)到水泥基复合材料中,研究不同PVA纤维掺量(1.0%、1.5%、2.0%)和纳米SiO_(2)掺量(1.0%、1.5%、2.0%)下水泥基复合材料的抗折性能、抗压性能和抗硫酸盐侵蚀性能,并利用SEM扫描电镜分析了水泥基复合材料的微观形貌,探讨了PVA纤维和纳米SiO_(2)对各方面性能的作用机理。结果表明:水泥基复合材料的28 d抗折强度和抗压强度均随着PVA纤维体积掺量和纳米SiO_(2)掺量的增加逐渐增大,当二者掺量均为2.0%时,抗折强度最高为11.34 MPa,抗压强度最高为70.2 MPa。随着PVA纤维体积掺量和纳米SiO_(2)掺量的增加,水泥基复合材料干湿循环后的质量损失率逐渐减小,抗压强度耐蚀系数逐渐增大,当PVA纤维体积掺量和纳米SiO_(2)掺量均为2.0%时,质量损失率最低为0.827%,抗压强度耐蚀系数最高为0.995。

不同PVA纤维增强水泥基复合材料性能试验研究

对比研究了日本PVA纤维(J-PVA纤维)和国产PVA纤维(C-PVA、S-PVA纤维)对工程水泥基复合材料(ECC)性能影响的差异。结果表明:在纤维体积掺量为2.0%的条件下,掺J-PVA纤维的ECC能够完全实现多点开裂,应变硬化特征显著,28 d极限拉应变在3.7%以上;掺C-PVA纤维ECC的28 d极限拉应变在2.1%以上,增韧效果良好,且具有明显的价格优势,在实际工程应用中具有较强的竞争力;S-PVA纤维对ECC性能的改善效果不如J-PVA纤维和C-PVA纤维,工程应用中应注意优选甄别。

混掺精细钢纤维/PVA纤维水泥基复合材料单轴拉伸试验及本构关系

为了研究精细钢纤维与聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)纤维掺量对纤维水泥基复合材料抗拉力学性能的影响,进行了4组12个精细钢纤维/PVA纤维混杂水泥基材料试件的单轴抗拉试验,测得其应力-应变曲线及相关抗拉力学性能指标。试验和分析结果表明,含0.8%精细钢纤维试件的初裂强度为3.70 MPa,峰值强度为4.16 MPa,分别略低于最大值4.44 MPa与4.86 MPa,但峰值应变为最大值0.858%,材料韧性优于其他试件。过多的精细钢纤维不利于纤维发挥其增韧作用。基于试验数据建立了适用于混掺精细钢纤维/PVA纤维水泥基材料的单轴拉伸应力应变本构模型,模型拟合结果与试验曲线吻合良好。

基于分子动力学的氧化石墨烯对PVA纤维-CSH界面影响机理研究

纤维增强混凝土的宏观力学性能与纤维/基体的界面结合密切相关。本文通过分子动力学模拟,研究氧化石墨烯(GO)对聚乙烯醇纤维(PVA)/基体界面结合的影响。结果表明,当GO与PVA纤维以共价键连接时,PVA纤维从混凝土中被拉出所需的拉力最大,GO的存在能提升纤维与基体的界面黏结性能。混凝土基体与GO主要以钙氧键和氢键连接,其中钙氧键数量多且化学键强度高。但GO与PVA纤维物理连接时,GO与PVA纤维仅依靠强度较弱的氢键连接,对界面的黏结性能带来负面作用。此外,GO受到更多离子键和氢键的束缚,原子平移运动减少,与基体的界面黏结性能提高。

PVA纤维增强磷建筑石膏基复合材料的性能

磷石膏是目前对环境污染较为严重的大宗固废之一,制备磷建筑石膏是解决磷石膏综合利用的重要途径。本文通过加入PVA纤维提高磷建筑石膏的韧性和强度,研究了不同长度和掺量的PVA纤维对磷建筑石膏基复合材料工作性能和力学性能的影响规律,并通过SEM扫描观察结构的微观形态,对影响机理进行了初步的阐述。结果表明:PVA纤维可以降低磷建筑石膏基复合材料浆体的流动度和缩短浆体的凝结时间;PVA纤维的加入可以显著提高磷建筑石膏基复合材料的力学性能;综合各项指标,在PVA纤维的长度为12 mm、掺量为1.6%时PVARGC的性能最佳。