HEC分散剂和纤维掺量对短切碳纤维水泥基材料压敏性的影响

为提高碳纤维水泥基复合材料(CFRCC)的压敏性,研究了羟乙基纤维素(HEC)对CFRCC中短切碳纤维分散特征的影响,采用灵敏度系数法分别探究了不同HEC掺量和短切碳纤维掺量对CFRCC压敏性的影响规律,并根据电化学阻抗法和可蒸发水含量法分析了相应CFRCC的孔结构特征,然后采用SEM测试技术对CFRCC基体中短切碳纤维分散状况以及纤维与基体界面特征进行了深入观察。结果表明:HEC分散剂在CFRCC中的掺量为胶凝材料总质量的0.4%~0.6%时,可以使CFRCC具有良好力学性能的条件下发挥更好的压敏性;CFRCC基体水胶比在0.35时,短切碳纤维的分散效果最好。在相同水胶比条件下,随着短切碳纤维掺量的增加,CFRCC抗折强度均有不同程度的提高,而其抗压强度则逐渐降低。当短切碳纤维体积掺量为0.2%时,短切碳纤维在CFRCC基体中无互相搭接和成簇现象;综合考虑压敏性和力学性能,CFRCC中短切碳纤维的适宜掺量范围为0.2%~0.25%。

生态节能复合墙体植物纤维水泥基材料试验

农作物秸秆纤维水泥基复合材料是一种新型的绿色环保建材产品,密肋复合墙结构是适应我国墙体改革及住宅产业化要求的产物.通过对4组不同配合比稻秸秆纤维水泥基材料的试验研究,就其掺量对复合材料物理及力学性质的影响进行了探讨,通过ANSYS有限元分析,模拟了稻秸秆纤维水泥基砌块墙板的受力性能.试验表明,6%掺量的试件各项性能指标较符合墙板的砌块材料要求.

土木工程材料课程实验创新探讨——以纤维水泥基材料抗拉综合性试验为例

针对高校人才培养提出的新要求,总结并分析了我国高校土木工程材料实验课程存在的问题,介绍了现阶段部分高校针对这些问题提出的改革理念和方案,并根据已有的改革经验和教训,针对性地提出了课程实验的改革措施。以在普通水泥基材料中掺入纤维来提升其韧性等力学性能的综合性试验为背景实例,阐述了选择聚丙烯纤维水泥基复合材料抗拉试验作为综合性实验应用于实验教学的合理性和可行性,规划并制作了初步的实验教学设计,并辅以科学的教学内容、合理的教学方式以此来激发学生的学习兴趣和动力,为学生提供创新思考、独立创作的空间,这样既可以高效地完成实验教学计划,还可极大地达到培养学生实践动手和创新能力的教学目的。

碲化铋-碳纤维水泥基材料的制备及热电性能

采用混掺和涂层两种方式制备碲化铋(Bi2Te3)-碳纤维水泥基材料,研究了Bi2Te3掺量和掺加方式对水泥基材料热电性能的影响,并建立了涂层掺加方式下水泥基材料的热电模型。结果表明,混掺Bi2Te3的碳纤维水泥基材料表现出极化效应,随着养护龄期的延长,极化效应减弱;掺加Bi2Te3可以显著改善碳纤维水泥基材料的热电性能,以Bi2Te3作为涂层的水泥基材料比混掺具有更好的热电性能;热电模型分别计算Bi2Te3涂层和碳纤维水泥薄片的Seebeck系数,表明Bi2Te3涂层具有较高的Seebeck系数,从而提高整体水泥基材料的热电性能。

碳纤维水泥基材料的温阻效应及其测试方法

对碳纤维水泥基材料（CFRC）进行的两极法和四极法的对比测试研究表明，两种方法都能得到稳定的电阻值；但两极法的测试结果包含了测试电极的电阻和电极与CFRC材料之间的接触电阻，难以准确反映CFRC材料的真实电阻值；采用四极法测试可消除电极电阻和接触电阻．同时还研究了不同碳纤维掺量（0．4％和1．O％）的CFRC材料的温阻效应．结果表明，在-10-60℃的温度范围内，CFRC材料的电阻率随温度的升高而减小，灵敏度随着碳纤维掺量的增加而减小．

重复升温过程中碳纤维水泥基材料的温阻特性

碳纤维水泥基材料(carbon fiber reinforced cement-based composites,CFRC)经过重复升温后,不同碳纤维掺量的CFRC材料的温阻特性各异。低于渗流阈值(碳纤维掺量分别为0．1%和0.2%,质量分数,下同)的低掺量CFRC材料,在20-130℃范围内第1次升温过程中,碳纤维掺量为 0．1％CFRC材料电阻率随温度升高而降低;碳纤维掺量为0．2％的CFRC材料呈弥散性波动,然而在随后的重复升温过程中,在同样的温度范围内, 其电阻率均随温度升高而增大。而碳纤维掺量高于渗流阈值(碳纤维掺量分别为0.3％和1．0％)的CFRC材料在同样的温度范围内,第1次升温和随后的重复升温过程中,其电阻率随温度的升高而单调减小。不同碳纤维掺量的CFRC材料在经历第1次升温后,其常温(20℃)时的电阻率均有不同程度地减小,减小的幅度随碳纤维掺量增加而降低。

碳纤维水泥基材料压阻效应研究

本文研究了掺有碳纤维的水泥基复合材料的导电机理和在轴向压力下的压阻特性。结果表明 :碳纤维水泥基复合材料的导电性有较显著的压力依赖性。在低应力水平下电阻随压力增加而降低 ,在较高应力水平下则随应力增大而升高 ,呈现所谓的“电阻负压力系数 (NPCR)和正压力系数 (PPCR)”效应。

钢渣对碳纤维水泥基材料温敏性能的影响

通过试验研究了钢渣对碳纤维水泥基材料在升温和降温过程中的Seebeck系数及电阻率的影响。研究结果表明:在碳纤维水泥基材料中掺入钢渣,可以提高水泥基材料Seebeck系数,随着钢渣掺量的增加,碳纤维水泥基材料的Seebeck系数先增大后减小;电阻率随着钢渣掺量的增加而减小,并且存在渗流现象。

纤维水泥基材料抗冻性与孔结构关系的变化规律

本文探究了冻融循环过程中纤维水泥基材料性能的变化规律与劣化机理。采用压汞法测量纤维水泥基材料在未经历冻融和经历300次冻融循环后,其孔隙特征参数(总孔体积、总孔隙率、最可几孔径、临界孔径和平均孔径)与体积百分比(无害孔、少害孔、有害孔和多害孔)。并运用灰色相对关联度将纤维水泥基材料在未经历冻融和经历300次冻融循环后的抗冻性指标与孔隙特征参数和体积百分比分别进行关联分析。研究表明,随着冻融循环次数的增加,纤维水泥基材料的质量损失率逐渐降低,即质量呈现增加趋势,抗压强度、动弹性模量和超声波波速均有不同程度的减小。其内部孔隙特征参数和体积百分比的变化规律可以解释抗冻性指标产生变化的微观原因。经历过冻融循环后,纤维水泥基材料的平均孔径和孔隙体积百分比与抗冻性指标的相对关联度有明显的提高。

钢纤维对超高性能注浆纤维水泥基材料力学性能的影响研究

研究钢纤维添加对超高性能水泥基材料(UHP-SIFCC)力学性能的影响,制备了UHP-SIFCC试验材料,测试了抗压强度、抗弯强度和弯曲韧性,分析钢纤维添加对抗压强度、抗弯强度和弯曲靭性的影响规律。研究结果表明:(1)UHP-SIFCC的抗压强度随钢纤维体积率和等效直径的增大而增大;(2)UHP-SIFCC的抗弯强度随钢纤维体积率和等效直径的增大而增大;(3)UHP-SIFCC的弯曲靭性随钢纤维体积率和等效直径的增大而增大。

密肋复合墙体结构纤维水泥基材料试验研究

密肋复合墙结构是适应我国墙体改革及住宅产业化要求的产物,墙板为主要承力构件,担负承载、围护、分隔空间、隔热保温等作用。开发与密肋复合墙结构匹配的填充材料及研究材料受力性质是解决密肋结构优化设计的前提。通过4组不同配合比植物纤维水泥基材料试验研究秸秆掺量对复合材料物理及力学性质影响,通过实测的应力应变曲线,推导了应力应变曲线方程。

粉煤灰和硅灰对高强度纤维水泥基材料力学性能影响研究

基于纤维水泥基复合材料的发展和工程应用实际,探讨不同粉煤灰和硅灰掺量对高强度纤维水泥基材料抗压强度、抗折强度以及韧性的影响。研究结果表明:粉煤灰和硅灰的掺加会显著影响高强度纤维水泥基材料的力学性能,具体优化掺量为50%的粉煤灰和15%的硅灰可以使高强度纤维水泥基材料抗折强度增强到19.5 MPa,抗压强度提高至75.2 MPa,折压比达到0.26左右,比普通纤维混凝土在抗折和抗压强度上分别提高了35%和40%,折压比也提高了6%左右,说明该优化配合比能明显增强高强度纤维水泥基材料的抗压强度、抗折强度和韧性,可为该材料的工程应用提供参考。

碳纤维水泥基材料的声发射特性实验研究

研究了碳纤维水泥基材料在不同制作工艺下的声发射特性.结果表明,利用声发射可以定性评价碳纤维的分散性;不同掺量的分散剂和硅粉,可以改善碳纤维的分散性及碳纤维水泥基材料体系的均质度,并在单轴压缩下表现出不同的声发射特性.

偏高岭土-改性棉秆纤维水泥基材料性能研究

为改善改性棉秆纤维水泥基复合材料的早期强度,研究了偏高岭土(MK)不同掺量和水胶比对复合材料的新拌工作性能、早龄期力学性能及吸水性能的影响,通过扫描电镜(SEM)观察复合材料的微观形貌特征,并对掺入MK后的水化产物进行X射线衍射(XRD)分析。结果表明,偏高岭土掺量超过10%时,复合材料工作性能较差;掺量为10%,水胶比为0.65时,复合材料和易性较好且抗压强度显著提升,28 d抗压强度为42.4 MPa,抗折强度增强不明显。掺入MK降低了复合材料的吸水率,同时减少了水泥基材料中Ca(OH)_(2)的量,生成更多水化硅酸钙(C-S-H),提高了复合材料的早期强度。

各因素对稻草纤维水泥基材料力学性能的影响

通过对比分析对稻草纤维水泥基材料的力学性能进行研究,分析不同因素影响下稻草纤维水泥基材料力学性能的变化.研究指出,虽然稻草纤维水泥基材料比未掺稻草纤维的水泥基材料的力学性能有所降低,但在建筑结构中仍然可以利用;经过碱处理的稻草纤维制成的稻草纤维水泥基材料的力学性能有所提高;稻草纤维水泥基材料仍然存在进一步研究的必要.

玄武岩-聚乙烯醇混杂纤维水泥基材料的耐久性研究

确定了玄武岩-聚乙烯醇混杂纤维水泥基材料的最优配合比,将玄武岩-聚乙烯醇混杂纤维水泥基材料与普通C40混凝土在相同条件下进行耐久性对比实验。结果表明,玄武岩-聚乙烯醇混杂纤维水泥基材料在300次冻融循环后,质量损失不到1.5%,而在不到150次冻融循环中,普通C40混凝土的质量损失已接近5%;混杂纤维水泥基材料28和56 d的渗透系数为普通C40混凝土的53%和26%,混杂纤维水泥基材料具有较强的抗渗透能力,抗渗性随着龄期增长逐渐增强;碳化时间<28 d时,混杂纤维水泥基材料的碳化深度大于普通C40混凝土,但碳化时间56 d时,混杂纤维水泥基材料的碳化深度为普通C40混凝土的90%;混杂纤维水泥基材料28和56 d的电通量分别为普通C40混凝土的65%和49%,混杂纤维水泥基材料的抗氯离子性能明显高于普通C40混凝土。玄武岩-聚乙烯醇混杂纤维水泥基材料的各项耐久性指标均优于普通C40混凝土。

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。

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。

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.