碳化环境下聚丙烯纤维陶粒混凝土抗氯离子渗透性能试验研究

混凝土碳化对其抗氯离子渗透性能会产生影响,采用电通量法研究聚丙烯纤维陶粒混凝土在碳化环境作用下的氯离子渗透性能。在不同碳化周期下,分别测试不同聚丙烯纤维掺量陶粒混凝土的碳化深度及电通量,利用电通量试验数据推导出相应的氯离子扩散系数,并对试件碳化深度与氯离子扩散系数进行拟合,得到氯离子扩散系数随碳化深度变化的经验式。试验结果表明,碳化作用对聚丙烯纤维陶粒混凝土抗氯离子渗透性能存在积极和消极两方面影响,总体上对陶粒混凝土抗氯离子渗透性能有积极作用;可以用三次多项式来模拟陶粒混凝土碳化深度dc和氯离子扩散系数D的关系,比较不同纤维掺量下的试验数据与公式计算数据,拟合情况较好,建立了碳化深度与氯离子扩散系数之间的关系。

氯盐环境下聚丙烯纤维陶粒混凝土冻融损伤模型试验研究

研究了聚丙烯纤维掺量为0、0.8、1.0、1.2 kg/m^3的陶粒混凝土冻融后的抗冻性能及力学性能。结果表明:随着冻融循环次数增加,纤维陶粒混凝土的相对动弹性模量、抗压强度、劈裂抗拉强度均逐渐降低,掺加聚丙烯纤维可有效提高陶粒混凝土的抗冻性能;从相对动弹性模量、抗压强度指标分析,纤维掺量为1.0 kg/m^3时陶粒混凝土的抗冻性能较好;从劈裂抗拉强度指标分析,纤维掺量为0.8 kg/m^3时陶粒混凝土具有较好的延性;根据抗冻性能衰减规律建立了纤维陶粒混凝土的指数型冻融损伤模型,利用实验数据拟合得到了不同纤维掺量的冻融损伤方程。

聚丙烯纤维陶粒混凝土梁的试验研究

通过6根不同聚丙烯纤维掺量的钢筋陶粒混凝土梁的试验,研究了聚丙烯纤维掺量对钢筋陶粒混凝土梁开裂荷载、极限荷载、挠度和裂缝的影响,分析了聚丙烯纤维的作用机理。试验结果表明,掺入聚丙烯纤维可提高钢筋陶粒混凝土梁的开裂荷载,并能提高构件的极限承载力和梁变形能力,但只有适合的掺量才能达到最佳效果。另外,聚丙烯纤维的掺入对梁的刚度影响不大。

聚丙烯纤维陶粒混凝土力学性能试验研究

为研究水灰比、砂率、聚丙烯纤维掺量对陶粒混凝土力学性能的影响,采用正交实验设计方法,开展陶粒混凝土常温抗压强度、低温抗压强度、劈裂抗拉强度的试验研究并进行极差和方差分析;从破坏形态、荷载-位移关系、细观尺度揭示纤维增韧机理和低温抗压强度的演变规律;建立常温抗压强度、劈裂抗拉强度预测模型。结果表明:纤维可改变轻骨料混凝土的破坏形态,延缓裂缝的发展;掺加纤维后位移荷-载曲线下降较为缓慢;砂率对抗压强度影响显著,水灰比、砂率是影响劈裂抗拉强度的显著性因素;低温抗压强度较常温抗压强度增长1.6%~21.9%;建立的抗压强度、劈裂抗拉强度的预测模型精度高。

聚丙烯纤维增强陶粒混凝土基本力学性能试验研究

为改善陶粒混凝土的强度和脆性,本研究将聚丙烯纤维加入陶粒混凝土,共制备了180个聚丙烯纤维增强陶粒混凝土试件,并进行了立方体抗压试验、劈裂抗拉试验、轴心抗压试验和弹性模量试验。结果表明,聚丙烯纤维能有效提升陶粒混凝土的劈裂抗拉强度和拉压比,对抗压强度和弹性模量的影响相对较小。基于试验结果,本研究提出了聚丙烯纤维增强陶粒混凝土的劈裂抗拉强度与立方体抗压强度、轴心抗压强度与立方体抗压强度的换算关系模型以及弹性模量的数值模型。

细聚丙烯纤维混凝土介观离散力学模型及其Ⅰ型断裂强度负效应机理

细聚丙烯(PP,直径小于100μm)纤维混凝土Ⅰ型断裂强度随纤维含量增加呈现先增后减的变化规律,其机理尚不明晰。而且由于纤维数量过多,现有数值方法无法精细刻画细纤维混凝土力学行为。对此通过考虑细PP纤维亲水性提升基体局部水灰比的强度正效应和纤维桥接力强度贡献低于砂浆的强度负效应,并引入纤维直径等效系数(rf),实现介观尺度细聚丙烯纤维混凝土(PFRC)力学行为模拟。研究表明:纤维直径等效系数(rf)建议小于10;当纤维微量添加时,细PP纤维提升基体局部水灰比,使基体强度上升,此时正效应高于负效应;随着纤维含量增加,由于纤维桥接力贡献无法补偿相应面积基体强度,负效应持续增长,PFRC宏观Ⅰ型断裂强度下降。

多尺度聚丙烯纤维混凝土弯曲疲劳寿命试验及数值模拟

为研究多尺度聚丙烯纤维混凝土的弯曲疲劳性能,开展基准混凝土、聚丙烯粗纤维混凝土及多尺度聚丙烯纤维混凝土的静载试验及不同应力水平(0.75、0.80、0.85)下的弯曲疲劳试验,建立弯曲疲劳寿命方程,并结合ABAQUS与FE-SAFE软件建立纤维混凝土梁的三点弯曲疲劳有限元模型。结果表明:聚丙烯纤维的掺入,尤其是多尺度聚丙烯纤维混掺显著增强了混凝土基体的抗折、抗疲劳性能。双对数lgS-lgN疲劳方程能够较好地描述多尺度聚丙烯纤维混凝土的应力水平与疲劳寿命的相关性,使用lgS-lgN疲劳方程计算得到200万次循环荷载作用下多尺度聚丙烯纤维混凝土的疲劳强度最高,为3.91 MPa。三组试件疲劳寿命的数值模型预测值均介于实测疲劳寿命的最大值与最小值之间,并接近于疲劳寿命平均值,该模型为多尺度聚丙烯纤维混凝土的疲劳寿命预测提供了理论依据。

聚丙烯纤维增强珊瑚混凝土韧性试验研究

采用聚丙烯纤维(PPF)对珊瑚混凝土进行增韧和降脆处理.结果表明:适当增加PPF的掺量或长度能在一定程度上提升珊瑚混凝土的抗弯强度与抗拉强度;当PPF长度过长或掺量过大时,PPF卷曲或聚团会引起珊瑚混凝土的局部缺陷,降低增韧效果;PPF增强珊瑚混凝土的拉伸应力-应变曲线符合三线性本构模型,极限拉应变提升了52%~333%,延性指数高达10.89;尽管PPF能显著提升珊瑚混凝土的韧性,但也可能导致其密实度和抗压强度有所降低,建议在实际应用中精确控制PPF的掺量和长度,以确保珊瑚混凝土既能获得所需的韧性,又能保持适当的密实度和抗压强度.

聚丙烯纤维混凝土力学性能试验

为了探究不同类型、不同掺量的聚丙烯纤维对混凝土力学性能的作用效果,在混凝土材料中加入3种不同类型的聚丙烯纤维(波浪型聚丙烯纤维、压花型聚丙烯纤维、单丝型聚丙烯纤维),并分别使用不同掺量(0、0.08%、0.11%、0.14%、0.17%、0.20%)作为水平变量,对聚丙烯纤维试块进行抗压强度试验、劈裂抗拉强度试验、轴心抗压强度试验.研究发现:波浪型聚丙烯纤维掺量为0.17%时,混凝土抗压强度最佳;单丝型聚丙烯纤维掺量为0.20%时,混凝土的劈裂抗拉强度最佳;单丝型聚丙烯纤维掺量为0.17%时,对于混凝土的抗折强度有较好作用效果.

圆钢管聚丙烯纤维橡胶混凝土柱抗震性能研究

对圆钢管聚丙烯纤维橡胶混凝土柱的抗震性能进行了试验研究,设计并制作了6根圆钢管混凝土柱进行低周往复荷载试验,探讨了橡胶粉掺量、长细比、轴压比和含钢率对试件破坏形态和抗震性能的影响。结果表明,圆钢管聚丙烯纤维橡胶混凝土柱在低周反复荷载试验中的破坏形态与普通钢管混凝土柱相似,先是钢管在柱根部形成鼓曲,后被拉裂。橡胶粉的掺入会降低试件的承载能力,但提高了试件的耗能能力和延性性能。较大的轴压比会使圆钢管聚丙烯纤维橡胶混凝土柱提前破坏,其中,长细比对于试件的抗震性能有较大影响。

聚丙烯纤维增强再生混凝土性能试验研究

为探究再生混凝土的力学性能和收缩性能与聚丙烯纤维用量之间党的关联性,本研究选择再生粗骨料取代率为0%、30%和50%,以及聚丙烯纤维掺量为0%和1%,分别制备再生混凝土试件,测试其力学性能和收缩性能,并进行对比分析。试验结果表明,无论是否掺加聚丙烯纤维,再生混凝土的抗折强度和抗压强度均随着再生粗骨料用量的提升而降低,而收缩率和吸收率则随之增加;同时,无论是否掺加聚丙烯纤维,随着养护龄期的延长,再生混凝土的收缩率和抗压强度均有所提升;掺入适量的聚丙烯纤维后,再生混凝土的收缩性能和力学性能得到了显著改善。

聚丙烯纤维橡胶混凝土的力学及抗冻性能研究

研究了聚丙烯纤维的体积掺量(0.45%、0.90%、1.35%、1.80%、2.25%、3.41%、4.51%)对橡胶混凝土力学及抗冻性能的影响,并建立了冻融损伤劣化模型来预测橡胶混凝土的冻融损伤劣化规律。结果表明:掺入适量聚丙烯纤维可以有效提高橡胶混凝土的力学及抗冻性能,当聚丙烯纤维掺量在1.80%~2.25%范围内时,试件的力学及抗冻性能均较好;建立的冻融损伤劣化模型的拟合系数R2均大于0.992,拟合精度较高,可为聚丙烯纤维橡胶混凝土在寒冷地区工程中的应用提供理论依据。

冲击荷载作用下改性聚丙烯纤维高强珊瑚混凝土的动力特性

利用100 mm分离式霍普金森压杆装置对改性聚丙烯纤维高强珊瑚混凝土进行冲击压缩试验,分析了三种不同纤维掺量的改性聚丙烯纤维高强珊瑚混凝土试样的动态压缩强度、变形特性及吸能性能。结果表明:不同纤维掺量的改性聚丙烯纤维高强珊瑚混凝土的动态抗压强度、破碎状态、韧性指数等均具有明显的应变率效应。随着纤维掺量的增加,改性聚丙烯纤维高强珊瑚混凝土的破坏程度逐渐减轻,峰值应变增大,韧性指数逐渐增大,能量吸收也呈现上升趋势。改性聚丙烯纤维的掺入能够有效增强增韧并降低珊瑚混凝土的脆性破坏特征。

钢-聚丙烯腈纤维掺量对自密实混凝土流动性与力学性能的影响

为分析混杂纤维对自密实混凝土(SCC)工作性能和力学性能的影响,对不同养护龄期(7和28 d)、不同钢纤维(SF)掺量(0%、0.4%、0.8%和1.2%,体积分数)和聚丙烯腈纤维(PAN)掺量(0%、0.04%、0.08%和0.12%,体积分数)的SCC进行坍落扩展度、J环坍落扩展度、V型漏斗通过时间、立方体抗压强度试验,并通过扫描电子显微镜(SEM)对SCC的微观形貌进行分析。结果表明:随着纤维掺量增加,SCC的流动性和间隙通过性降低,抗离析性提升;单掺SF对SCC 7 d抗压强度的提高作用较单掺PAN显著;复掺纤维较单掺纤维对早期SCC抗压强度的提高作用更明显,且复掺纤维还能有效提升SCC的韧性与延性。

钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土与钢筋黏结锚固性能试验研究

为了研究钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土与变形钢筋的黏结锚固性能,克服陶粒混凝土韧性差及其与钢筋黏结性能不佳的缺陷,对16组不同混杂比的钢纤维、聚丙烯纤维陶粒混凝土试件进行中心拉拔试验,得到混杂纤维掺量对陶粒混凝土与钢筋黏结破坏形态、黏结强度以及黏结滑移曲线的影响规律。采用能量法量化评价混杂纤维对黏结滑移的影响,利用试验数据计算得到钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土与钢筋的临界锚固长度。结果表明:钢-聚丙烯混杂纤维陶粒混凝土拉拔试件的破环形态为拔出破坏,延性较好;黏结滑移曲线具有完整的上升段和下降段,钢纤维和聚丙烯纤维混掺对黏结强度可产生正混杂效应,钢纤维对黏结性能的改善起主导作用,聚丙烯纤维次之;混杂纤维能大幅提升黏结滑移曲线的上升段及下降段能量吸收值,明显改善黏结韧性和变形能力;混杂纤维陶粒混凝土的临界锚固长度较未掺纤维时可减小23%;掺入钢-聚丙烯混杂纤维能显著改善陶粒混凝土与变形钢筋的锚固黏结性能,提高黏结延性,减小陶粒混凝土与变形钢筋的的锚固长度。

纤维掺量对聚丙烯粗纤维陶粒混凝土力学性能的影响

在2种轻混凝土基体(LC25,LC30)和3种纤维体积掺量(0.5%,1.0%,1.5%)基础上,对聚丙烯粗纤维陶粒混凝土力学性能进行了试验研究.结果表明:陶粒混凝土立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度随着纤维掺量的增大,都表现出先增加后降低的特性,并且都在纤维掺量为1%时获得最大强度;而抗冲击性能则随纤维掺量增大不断提高.在实际应用时,聚丙烯粗纤维掺量不宜超过1.0%.

聚丙烯纤维和硅灰对轻骨料混凝土性能的影响

研究了聚丙烯纤维(PF)掺量(0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2 kg/m^(3))与硅灰掺量(0、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%)对轻骨料混凝土(LAC)抗压、抗折强度和抗冻性能的影响。结果表明:同时掺入适量的PF和硅灰有效提高了LAC的抗压、抗折强度,其中,对于抗压强度,最佳PF和硅灰的掺量分别为0.8 kg/m^(3)和5%;对于抗折强度,最佳PF和硅灰的掺量分别为1.0 kg/m^(3)和5%;当PF和硅灰的掺量分别为1.0 kg/m^(3)和5%时,LAC试件的抗冻性能相对最优。

严寒地区聚丙烯纤维砂浆应用于陶粒混凝土墙体抗裂的性能研究

针对严寒地区陶粒混凝土砌块墙体极易产生裂缝的现状,在墙体饰面砂浆中掺加聚丙烯纤维以改善砂浆的抗裂性能。试验研究了聚丙烯纤维长度及掺量对陶粒混凝土砌块墙体饰面砂浆的抗压、抗折、抗裂性能的影响。结果表明,聚丙烯纤维的最佳长度为15mm,最佳掺量为0.15%～0.20%。

高韧性聚丙烯纤维混凝土的配合比及力学性能试验研究

为制备出高韧性和高延展性的国产PP-ECC材料,基于正交试验的原理设计了16组PP-ECC配合比。对所有配合比组进行单轴拉伸试验,根据试验得到的应力-应变曲线结果确定了一组最优配合比,并对最优配合比的PP-ECC试件开展四点弯曲试验。最后通过电子显微镜观察对比了两种不同的PP纤维原材料和4种PP纤维的不同破坏方式。结果表明,第四组PP-ECC材料在单轴拉伸荷载作用下,具有优秀的应变硬化特征和多缝稳态开裂现象,极限拉应变稳定超过2.5%,且在试件四点弯曲试验中表现出超高的韧性。相比于国产PP纤维,日产PP纤维表面进行了化合处理,使纤维的表面能和粗糙度增大,从而使纤维与水泥基体的粘结强度增加。PP-ECC材料开裂破坏主要有纤维被拉断、纤维被拔出、纤维横跨裂缝和纤维与水泥基体脱粘四种破坏形式,其中纤维被拉断为主要破坏形式。

聚丙烯纤维改性多孔生态混凝土的制备及性能研究

以玄武岩碎石为天然粗骨料,废弃混凝土为再生粗骨料,聚丙烯纤维为增强相,制备了不同聚丙烯纤维掺杂量的多孔生态混凝土,探究了聚丙烯纤维的掺杂量对多孔生态混凝土的物理性能、微观形貌、力学性能及抗冻性能的影响。结果表明,多孔生态混凝土的透水系数和孔隙率呈现出正向线性关系,随着聚丙烯纤维掺杂量的增大,混凝土的透水系数和孔隙率持续降低;适量聚丙烯纤维的掺杂能够在多孔生态混凝土中形成均匀致密的网格结构,当聚丙烯纤维的掺杂量为3%(体积分数)时,混凝土的致密度最高。随着聚丙烯纤维掺杂量的增大,混凝土的抗折强度先增大后降低,抗压强度先快速增大后缓慢增大。在28 d龄期下,当聚丙烯纤维的掺杂量为3%(体积分数)时,混凝土的抗折强度达到最大值4.68 MPa,对应的抗压强度为14.68 MPa。经历100次冻融循环后,当聚丙烯纤维的掺杂量为3%(体积分数)时,混凝土的质量损失率最低为2.17%,相对动弹性模量最高为84.81%,抗冻性能最佳。因此,聚丙烯纤维的最佳掺杂量为3%(体积分数)。