RTP-PVA混杂纤维的工程水泥基复合材料干缩性能试验研究

为研究回收轮胎聚合物(recycled tyre polymer,RTP)和聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)混杂纤维对工程水泥基复合材料(engineered cementitious composites,ECC)干缩性能的影响,对RTP-PVA混杂纤维总体积分数为2.0%的ECC进行流动性、直接拉伸和干缩试验,并分析混杂纤维作用机理和干缩计算模型.结果表明:RTP纤维替代率为12.5%~50%对ECC流动性影响不大,比单掺PVA纤维的ECC流动性降低1.09%~3.69%.ECC的抗拉强度随RTP纤维替代率的增加而降低,不同比例的混杂纤维比单掺PVA纤维的ECC抗拉强度降低了23.6%~56.6%.不同比例混杂纤维ECC干缩率曲线趋势相近,7 d时干缩率为28 d时的80.92%~82.77%.ECC的干缩率随RTP纤维替代率的增加而降低,28 d时不同RTP纤维替代率的混杂纤维比单掺PVA纤维的ECC干缩率降低了0.80%~2.09%.RTP-PVA混杂纤维可在ECC中协同发挥作用抑制基体干缩,结合试验结果得到适合RTP-PVA混杂纤维ECC的指数型干缩预测模型.

壳聚糖/PVA微粒吸附对PNP的热力学与动力学

研究了壳聚糖/PVA微粒吸附对硝基苯酚(PNP)的热力学与动力学特性,获得在其吸附最适pH为8,随吸附温度的升高,吸附量降低;通过计算不同温度下各热力学参数ΔG0、ΔH0和ΔS0,证实该吸附为一自发的放热过程;对实验数据运用相关数学模型拟合,得出等温吸附平衡符合Langmuir与Fre-undlich模型,吸附过程动力学更适合二级反应。

基于灰色理论的PVA-FRCC抗冻性寿命预测

通过运用灰色理论,建立满足精度要求的GM(1,1)模型,预测冻融环境中PVA-FRCC使用寿命。结果表明:GM(1,1)模型的方差比C<0.35,小误差概率P>0.95,精度良好,可用于PVA-FRCC的寿命预测与分析;掺入PVA纤维可延缓PVA-FRCC相对动弹性模量的下降趋势,PVA纤维掺量为1%的PVA-FRCC相对动弹性模量下降曲线最平缓;在相对气温很低的长春,PVA纤维体积掺量为1%的PVA-FRCC抗冻使用寿命可达143年。

PVA水泥基复合材料弹性模量研究

为了研究PVA水泥基复合材料的纤维掺量对弹性模量的影响,及弹性模量与轴心抗压强度的关系,进行了PVA水泥基复合材料配合比试验。制作了轴心抗压强度试件,通过试验获得轴心抗压强度与弹性模量,分析各项试验数据,试验结果表明:纤维掺量增大时,PVA水泥基复合材料的弹性模量增大;PVA水泥基复合材料弹性模量与轴心抗压强度之间关系与纤维掺量有关,分析并建立了数学模型,为以后水泥基复合材料的实际工程和理论研究提供了参考价值。

PVA-FRCC抗压强度增长规律分析与预测

通过不同PVA纤维体积率在3d、7d、14d、28d、56d、90d及120d龄期的立方体抗压强度试验,得到纤维体积率和龄期对PVA纤维增强水泥基复合材料立方体抗压强度变化规律的影响并建立了预测模型。结果表明,PVA纤维的掺入不能增加立方体的抗压强度,但可以提高抗压强度前期的增长速率,增强前期强度,弥补了粉煤灰的掺入导致PVA-FRCC立方体抗压强度前期不足的缺陷。并且,PVA纤维具有阻裂作用。龄期影响着抗压强度的增长速率在整个过程中的变化。所建立的PVA纤维增强水泥基复合材料立方体抗压强度预测模型,拟合优度较好,误差较小,并具有收敛性,符合PVA纤维增强水泥基复合材料抗压强度的发展规律。

PVA纤维水泥基复合材料与钢筋粘结性能研究

PVA纤维水泥基复合材料与钢筋之间的粘结性能,是二者安全、稳定、耐久工作的前提和保证。通过中心拉拔实验,探讨了PVA纤维水泥基复合材料和钢筋粘结滑移研究中影响因素及本构关系问题,测试得到了粘结滑移曲线,通过对加载到破坏全过程的受力分析及基材中纤维的特性分析,在已有模型的基础上,根据振动阻尼的理论提出一种新的粘结-滑移本构关系模型。并与实验结果和已有模型比较。新构建的粘结-滑移本构关系能较好地反映PVA纤维水泥基复合材料和钢筋的受力全过程,与实验结果比较吻合。可为PVA纤维水泥基复合材料与钢筋性能的非线性有限元法分析提供参考和依据;为有关规程的修订提供了依据。

氯盐环境干湿循环作用下PVA-FRCC强度退化分析与寿命预测

采用灰色理论GM(1,1)模型,研究氯盐环境干湿循环作用下PVA纤维增强水泥基复合材料(polyvinyl alcohol fiber reinforced composites composite简写为PVA-FRCC)强度退化规律和使用寿命,分析干湿循环次数和纤维体积掺量对材料强度退化的影响,并基于强度退化规律预测氯盐环境干湿循环作用下PVA-FRCC的使用寿命。结果表明:GM(1,1)模型能很好的预测氯盐环境干湿循环作用下PVA-FRCC强度退化规律,且模型精度高而稳定;当PVA纤维体积掺量为1.5%时,材料表现出较高的抗氯盐侵蚀能力和较长的使用寿命。

PVA纤维掺量对水泥基复合材料力学性能的影响

为了研究PVA纤维掺量对水泥基复合材料力学性能的影响，采用普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、外加剂、以及PVA纤维进行水泥基复合材料配合比试验。设计和制作了三种不同纤维掺量的立方体、棱柱体、抗拉试件，通过试验，获得了不同纤维掺量下水泥基复合材料的力学性能，分析研究PVA纤维掺量与水泥基复合材料力学性能的关系，建立了相应的数学模型。研究结果为普通水泥基复合材料的工程设计及工程应用质量评价提供参考依据。

阳离子表面活性剂CTAB/PVA相互作用机理研究

通过混合溶液的粘度行为,考察了水溶性中性聚合物聚乙烯醇(PVA)与阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)之间的相互作用模型;解释了二者相互作用机理,修正并验证了离子型表面活性剂/中性聚合物相互作用模型,认为表面活性剂/聚合物混合溶液的粘度行为除了与聚合物和表面活性剂的浓度有关以外,还与表面活性剂胶束的电离程度有关,并提出了粘度与表面活性剂浓度、聚合物浓度以及表面活性剂胶束电离度之间的相关公式,所提出的模型与实验数据能够很好的相符。

CS/PVA微球的制备及其对重金属离子吸附研究

利用聚乙烯醇和戊二醛通过化学交联对壳聚糖进行改性,制备了壳聚糖/聚乙烯醇(CS/PVA)微球,采用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射和扫描电镜对CS/PVA微球进行了表征,考察了pH值、吸附时间和重金属离子(Cu^(2+)、Fe^(3+)、Pb^(2+)、Cd^(2+))溶液初始浓度对CS/PVA微粒吸附性能的影响,并进行了吸附动力学研究。结果表明:CS/PVA微球吸附溶液中重金属离子的最佳pH值为7;准二级动力学模型较好地拟合了4种重金属离子的吸附试验数据,表明其吸附过程以化学反应为主,其中金属螯合作用占主导作用;利用Langmuir等温线模型拟合得到的CS/PVA微球对溶液中Cu^(2+)和Cd^(2+)的最大吸附容量分别为52.33 mg/g和57.81 mg/g,CS/PVA微球对溶液中Fe^(3+)、Pb^(2+)的吸附更符合Freundlich等温吸附模型,其对Pb^(2+)的吸附率最大。

PVA-FRCC收缩性能试验研究

通过10组不同配合比的聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-FRCC)试件的收缩试验,研究了纤维体积分数、水胶比、砂胶比及不同养护环境下PVA-FRCC试件的收缩性能.结果表明:PVA纤维的掺入减小了基材的收缩,但效果有限;PVA-FRCC试件的收缩随水胶比的减小、砂胶比的增大及周围介质相对湿度的升高而减小.另外,根据试验结果并结合现有混凝土材料收缩计算模型,提出了PVA-FRCC收缩估算模型,比较后发现,估算模型的计算值与试验值具有较高的吻合度.

PVA-FRCC中长柱抗震性能与损伤分析

以剪跨比、配筋率和轴压比为研究变量,对7根聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-FRCC)中长柱(以下简称PVA-FRCC柱)进行拟静力试验,研究了地震作用下试件的裂缝形态、变形、耗能和抗损伤能力。结果表明:PVA-FRCC柱具有优良的裂缝控制能力和卸载后裂缝闭合能力;PVA-FRCC具有较好的延性、较强的变形和耗能能力,其弹塑性极限位移角最大可达1/13;剪跨比较大的试件虽承载力较低,但由于PVA纤维的增韧作用,试件达到峰值荷载后具有优良的耐受变形能力和抗损伤能力;当配筋率提高时,柱的承载力、变形和抗损伤能力均提高;增大的轴压比明显降低了试件的变形、耗能和抗损伤能力。当PVA纤维体积分数为1%时,具有较小轴压比和适中剪跨比与配筋率的PVA-FRCC柱综合性能最优。本文提出的改进Park-Ang损伤模型符合边界条件,且反映的损伤发展趋势与试验现象相符,可较好地评价PVA-FRCC柱的损伤状况。

PVA纤维增强水泥基复合材料氯离子扩散系数时变修正

以不同纤维掺量的PVA纤维增强水泥基复合材料的氯盐腐蚀试验数据求解氯离子扩散系数,对扩散系数解析解进行回归分析,得到基于Fick第二定律的PVA纤维增强水泥基复合材料氯离子扩散模型,并进行对比分析。结果表明:PVA纤维掺量对氯离子扩散产生显著影响,利用Fick第二定律对氯离子扩散过程进行描述与试验值存在明显差异,修正后氯离子扩散系数时变模型计算值与试验值吻合情况好。

PVA纤维混凝土力学性能增长规律研究

研究了PVA纤维长度和体积掺量对轴心抗压强度和抗折强度的影响,并采用灰色理论模型分析了轴心抗压强度和抗折强度随龄期的变化规律。结果表明:PVA纤维的掺入在一定程度上改善了混凝土的轴心抗压强度和抗折强度;非等时距GM(1,1)模型的预测精度较高。

PVA-ECC徐变性能试验研究

基于7组聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)试件的轴心受压徐变试验,研究了不同纤维掺量和加荷龄期条件下PVA-ECC的徐变性能.结果表明:在试验掺量范围内,纤维掺量越大,PVA-ECC的徐变能力越大;PVA-ECC的徐变随加荷龄期的延长而降低,晚龄期加载试件的徐变小于早龄期加载试件.结合已有混凝土徐变计算模型和本文试验结果,提出了估算PVA-ECC徐变的2种模型,其计算值与试验值吻合较好.

PVA-FRCC抗压强度增长规律灰色理论分析

为评价龄期对PVA纤维增强水泥基复合材料(PVA-FRCC)立方体抗压强度的影响,采用灰色系统理论对非等时距(14、28、56、90 d)的抗压强度原始序列进行等时距(9、35、61、87 d)处理,并构建微分模型,得到非等时距GM(1,1)模型。采用残差和后验差检验验证了该模型的合理性,并对抗压强度作了进一步预测。结果表明:非等时距GM(1,1)模型符合PVA-FRCC抗压强度的发展规律,精度较高,预测值与试验值相吻合且收敛,可以方便可靠地预测PVA-FRCC的立方体抗压强度。

壳聚糖/PVA微粒对Cr(Ⅵ)的吸附平衡与动力学

获得在酸碱介质中稳定性好、溶胀率小的壳聚糖/PVA微粒的基础上,探讨了时间、pH、温度等因素对壳聚糖/PVA微粒吸附Cr(Ⅵ)的影响,结果表明:温度与pH是影响吸附量最主要因素。在平均粒径为200μm,最适pH=3、28℃振荡240 m in其吸附量达200 mg/g以上,吸附量随温度的升高而增大。通过计算不同温度下各热力学参数ΔG、ΔH和ΔS,证实该吸附为一自发的吸热过程。对实验数据运用相关数学模型拟合,得出等温吸附平衡符合Langmuir模型,吸附过程动力学更适合二级反应。

门静脉内注射PVA制作犬肝内型门脉高压症模型

杂交犬１４只，采用门静脉插管法，门脉内反复注射聚乙烯醇（ＰＶＡ），３个月后制成肝纤维化门脉高压症动物模型，出现脾大、腹水、食管静脉曲张等表现，门静脉造影显示门一体侧枝循环大量形成，病理检查显示肝细胞变性、坏死，肝纤维化形成。实验前后，分别测定门静脉压为９４．５±９．１ｍｍＨ２Ｏ（０．９３±０．０９ｋｐａ）和３０５．８±５７．９ｍｍＨ２Ｏ（３．００±０．５７ｋｐａ）（Ｘ±ｓ，ｎ＝１０，提示门脉高压症形成后，门脉压力明显升高（Ｐ＜０．００１）。结果与肝硬化门脉高压症临床表现相一致。为进一步研究肝内型门脉高压症发病机制提供了极为理想的动物模型。

PVA-ECC薄板四点弯曲有限元分析

利用有限元软件建立了聚乙烯醇纤维增强超高韧性水泥基复合材料(PVA-ECC)薄板四点弯曲的有限元模型,并与已有PVA-ECC薄板四点弯曲试验进行比较,验证了有限元模型的有效性。从单元选取、材料属性定义、网格划分、接触定义、施加边界条件、荷载等方面阐述了有限元建模过程,为后续PVA-ECC有限模型的建立提供一定的参考。

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。