PVA-铁尾矿砂混凝土抗折性能研究

为实现固废再生利用,将铁尾矿砂部分替代细骨料并掺入PVA纤维,制备出具有良好和易性的PVA-铁尾矿砂混凝土,通过标准抗折试验研究了不同铁尾矿砂替代率与PVA纤维掺量对混凝土抗折性能的影响。研究表明,PVA纤维掺量为0%和0.1%(质量分数,下同)时试件发生贯通型开裂脆性破坏,而PVA纤维掺量为0.2%和0.3%的试件破坏时裂缝宽度明显减小且未贯通。当铁尾矿砂替代率为30%、PVA纤维掺量为0.3%时,试件跨中挠度和抗折强度均达到最大值,较普通混凝土分别提高了22.04%和6.57%。当铁尾矿砂替代率超过30%时试件抗折强度和跨中挠度会显著下降。与单掺PVA纤维相比,混掺PVA纤维与铁尾矿砂的试件变形能力增强更明显。由XRD谱可知,30%铁尾矿砂替代率下试件中C-S-H凝胶与钙矾石生成量最多,能显著提高材料强度。

PVA纤维混凝土抗盐侵蚀性能的试验研究

为了研究PVA纤维对混凝土抗盐侵蚀性能的影响,以纤维长度和纤维体积掺量为参数,通过对不同龄期下纤维混凝土和普通混凝土抗氯盐侵蚀试验以及抗硫酸盐侵蚀试验研究分析,发现纤维混凝土较普通混凝土有显著的抗盐侵蚀性能。结果表明:掺入长度为12 mm的PVA纤维对混凝土的抗盐侵蚀性能有更好的改善效果;并且当纤维体积掺量为1.2 kg/m^3时,抗氯盐侵蚀性能的最大改善率可达55%以上,抗硫酸盐侵蚀性能的最大改善率可达20%以上;最终得出,在混凝土中掺入12 mm PVA纤维,并且当纤维体积掺量为1.2 kg/m^3时,纤维混凝土的抗盐侵蚀性能最优。

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-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。

PVA-ECC抗折强度与氯离子渗透性能试验研究

通过抗折强度试验与非稳态氯离子快速迁移方法对11组PVA-ECC试件进行研究,分析粉煤灰掺量及纤维掺量对PVA纤维水泥基复合材料抗折强度与氯离子渗透性能的影响。结果表明:试块抗折强度随粉煤灰掺量的增加而降低,随纤维掺量的增加而提高。当粉煤灰掺量为45%~50%、纤维掺量在1.5%~1.75%之间时,材料氯离子扩散系数最小。

PVA-ECC梁剪切韧性试验研究

为研究聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)简支梁的剪切韧性,基于18根PVA-ECC梁受剪破坏试验结果,以剪切韧性指数为指标,对不同纤维掺量、剪跨比和配箍率下PVA-ECC梁的斜截面剪切韧性进行了研究与评价.试验结果表明:PVA纤维的掺入可有效改善梁的抗裂性,较好地提高梁的剪切韧性,当纤维掺量在0~2%范围内时,其值越高梁的剪切韧性越好;剪跨比的增大降低了梁的剪切韧性,当剪跨比为1.5左右时梁的斜截面抗裂性最优;配制箍筋可以提高梁的剪切韧性,当配箍率在0.18%~0.39%范围内时,随配箍率的增加,梁的剪切韧性提高。

PVA纤维增强快硬硫铝酸盐水泥基ECC材料性能的研究

针对快硬硫铝酸盐水泥基快速修补材料易开裂的问题,为了提高其韧性,增强其抗裂能力,设计并制备了PVA纤维快硬硫铝酸盐水泥基ECC材料(CSA-ECC),开展了PVA纤维不同体积掺量下CSA-ECC材料的工作性,抗压、抗折强度,单轴拉伸性能及弯曲韧性的试验研究,通过SEM观察分析了PVA纤维在CSA-ECC材料中的作用机理。研究结果表明:CSA-ECC材料浆体的流动度随纤维体积掺量的增多而降低,在掺量为2%时会出现结团现象;当纤维体积掺量高于1%时,抗压强度会出现略微下降;抗折强度随纤维体积掺量的增多而增大,纤维掺量为2%时,抗折强度可提高333%;当纤维体积掺量大于1.5%后材料在单轴拉伸下呈多缝开裂的破坏形式,在弯曲荷载作用下表现出良好的韧性特征和变形能力。

PVA纤维对水泥基复合材料流动性能及力学性能的影响

研究三种长径比及三种不同体积掺量的PVA纤维对水泥基复合材料流动性能和力学性能的影响。结果表明:随纤维体积掺量的增加,各组胶砂拌合物的调桌流动度数值均呈现出逐渐下降的变化趋势,在相同体积掺量下,直径31μm、长度6mm的纤维对拌合物流动性影响更显著一些;为使得胶砂拌合物具有较好的工作性,可振捣成型密实,将PVA纤维体积掺量控制在0.4%以内作为适宜的纤维体积掺量范围;随龄期的增长,三种规格纤维对水泥基复合材料的抗折强度、抗压强度均随纤维体积掺量的增加而增加,且PVA纤维对水泥基复合材料抗折强度的影响较其抗压强度显著,直径40μm、长度12mm的纤维较其他两种规格的纤维不仅能显著改善水泥基复合材料的早期强度,且对其后期强度的发展也很有利。

国产PVA纤维混凝土早期抗裂性能试验研究

为了研究聚乙烯醇(PVA)纤维对混凝土早期抗裂性能的影响。制作了7组混凝土平板早期抗裂试验,其中6组混凝土里面掺入了PVA纤维,观察记录了开裂的整个过程。纤维长度和体积掺量为主要研究对象。通过计算得出了单位面积下不同配合比混凝土的裂缝总条数以及总面积,而且对混凝土裂缝降低系数进行了对比分析。试验结果表明:掺入纤维后,混凝土的早期抗裂性能有明显提高,不仅裂缝宽度有所减小,而且裂缝数量也有所减少。其中纤维长度为12 mm、体积掺量为1.6 kg/m^3的混凝土早期抗裂性能改善能力最明显,可以为PVA纤维在工程中的应用提供参考依据。

PVA纤维对水工混凝土抗冲磨性的影响试验研究

为解决水工建筑物面临的冲蚀问题,试验研究了在不同养护龄期下,不同体积掺量PVA纤维对混凝土强度、抗冲磨性能的影响,并对纤维混凝土的微观形貌进行了分析。研究结果表明,同基准组混凝土相比,当PVA纤维体积掺量为0.2%时,纤维混凝土的抗压强度提升了20.8%,劈裂抗拉强度提升了33.2%,抗冲磨强度提升了108.4%,磨损深度下降了34.2%,质量磨损率下降了3.9%。PVA纤维混凝土微观形貌的分析结果显示,当PVA纤维体积掺量为0.2%时,纤维在混凝土基体内分散性良好且呈乱向分布。结合SEM分析结果得知,在混凝土中掺入适量PVA纤维,可以显著提升水工混凝土的强度和抗冲磨性。

DIC方法在PVA纤维混凝土振动材性实验中的应用

掺杂纤维能够有效改进混凝土的性能,由于亲水性、分散性好,聚乙烯醇(PVA)被广泛应用于混凝土改性。为了研究不同PVA纤维掺量的混凝土柱在地震作用下的特性,对标准养护条件下掺有不同比例PVA纤维的混凝土柱进行振动台模拟地震试验研究,由数字图像相关(DIC)系统采集正弦波荷载作用下混凝土柱节点区域的序列数字散斑图像并计算分析。试验结果表明,在裂缝开展初期,纤维的混凝土柱节点区域在正弦波荷载作用下的横向平均主应变随纤维掺量的增加而减小、正弦波的循环周期等随纤维掺量的增加而提升。

PVA纤维混凝土经冻融后抗氯离子侵蚀性能研究

为探索聚乙烯醇(PVA)纤维混凝土在冻融环境下冻融循环次数对氯离子渗透速率及最佳纤维掺量的影响,通过对冻融循环次数为0～100次以及纤维体积掺量为0～0.2%的PVA纤维混凝土试件进行氯离子侵蚀试验,拟合出冻融次数与氯离子扩散系数之间的关系式。试验结果表明:PVA纤维掺量相同的试件,施加冻融循环次数越多,在相同渗透深度处自由氯离子含量会越高。在冻融循环次数相同时,混凝土试件中自由氯离子含量会因掺入了一定掺量的PVA纤维而减少,且PVA体积纤维掺量为0.1%的试件中,相同渗透深度处自由氯离子含量低于其它掺量的试件。

PVA-ECC抗渗性能统计分析

针对现阶段已经开展的抗渗性能试验研究成果进行初步整理统计,分析PVA掺量、粉煤灰掺量对PVA-ECC抗渗性能的影响规律。统计结果表明:随PVA掺量增加至1.7%之前,PVA-ECC抗渗性能总体逐步增强;PVA掺量处于1.7%~2%区间内,PVA-ECC的抗渗性能开始逐步降低。随粉煤灰掺量的增加,PVA-ECC抗渗性能整体呈现先略有上升后下降的变化趋势,在掺量区间45%~60%范围内出现拐点。统计分析成果可以为以后开展下一步相关的探索研究工作提供一定的参考。

聚乙烯醇凝胶纺丝研究 Ⅰ.萃取条件对纤维结构性能的影响

讨论了萃取工艺条件对纤维结构性能的影响，主要影响因素有溶剂含量、萃取时间和温度、萃取浴比、萃取次数。根据测试结果选择了最佳工艺条件。

聚乙烯醇纤维对混凝土抗冻性能的影响

为了研究聚乙烯醇(PVA)纤维混凝土的抗冻性能,共设计制作了21个标准混凝土抗冻试件。其中在18个普通混凝土试件里掺入了不同长度及不同体积掺量的PVA纤维,进行冻融循环试验。试验结果表明,随着冻融次数的增加,普通混凝土及PVA纤维混凝土的相对动弹性模量总体上呈现下降趋势,但普通混凝土下降趋势更明显。当冻融次数为75次时,普通混凝土相对动弹性模量已经下降至55.2%,而纤维混凝土在冻融次数为150次时,相对动弹性模量才下降20%之内。

网状聚丙烯纤维和PVA纤维对高性能混凝土高温性能的影响

本文研究了含湿量和纤维对高性能混凝土高温爆裂和高温后残余力学性能的影响。研究结果表明,含湿量是影响高性能混凝土高温爆裂的主要因素。高性能混凝土发生爆裂的温度范围是350~450℃,爆裂的临界含湿量为63%~75%。试件含湿量越高,试件爆裂的频率和损伤程度越大。单掺体积分数为0.05%的网状聚丙烯纤维或PVA纤维即可防止高性能混凝土发生高温爆裂,纤维掺量越高,高性能混凝土高温损伤程度越小。单掺网状聚丙烯纤维和PVA纤维改善了高性能混凝土高温后残余抗压强度、残余劈拉强度和残余断裂能。

基于应变硬化能量比值法对PVA-FRCC弯曲韧性的研究

本文对比分析各国规范以及国内外学者对弯曲韧性评价方法的研究,基于欧洲材料与结构联合会(RILEM TC162-TDF)标准,依据聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-FRCC)荷载挠度曲线的变化特征,提出采用纤维提供能量与水泥基材料提供能量比值的方法,即变形硬化能量比值法,对PVA-FRCC进行弯曲韧性评价。该方法计算方便,能反映PVAFRCC的应变硬化特点,较好地适用于PVA-FRCC的弯曲韧性评价。采取该方法对PVA-FRCC四点弯曲试验梁进行韧性计算,分析了国产纤维与进口纤维对韧性的影响。结果表明:PVA纤维的加入明显提高了复合材料的弯曲韧性,而弯曲韧性随纤维掺量的增加而增加;纤维总掺量一定时,进口纤维掺量比例越大,其弯曲韧性越好。

PVA纤维混凝土力学性能试验研究与分析

通过对掺入不同纤维长度、不同纤维体积掺量以及不同种类试件的纤维混凝土进行力学性能的试验分析,得出纤维混凝土与普通混凝土力学性能的区别。结果表明:掺入PVA纤维后的混凝土,与普通混凝土相比,破坏形态和强度都有所改善。从破坏形态来看,普通混凝土破坏形态属于脆性破坏,而纤维混凝土的破坏形态属于延性破坏。从强度方面来看,龄期为7 d时,混凝土的抗压强度与普通混凝土相比差别不大,龄期为14 d、28 d时,强度略有增大;而掺入纤维后混凝土的劈裂抗拉强度、抗折强度明显增加。

不同纤维掺量下聚乙烯醇纤维/水泥复合材料徐变性能试验

通过对5组试件进行试验,研究了不同纤维掺量下聚乙烯醇纤维/水泥复合材料(PVA/ECC)的受压徐变性能。结果表明:PVA纤维的加入,降低了基材的密实度及弹性模量,使试件的徐变增加;在掺杂PVA纤维(体积分数为0~2vol%)的PVA/ECC试件中,PVA纤维掺量较高和掺量较低的试件徐变均较大,PVA纤维掺量适中的试件徐变较小;各组试件的徐变速率均具有前期快后期慢的特性,7天内发生的徐变可达总徐变的40%左右,60天内约为总徐变的80%,持荷约60天后,徐变逐渐趋于收敛。最后通过对试验值进行回归分析,提出了适用于PVA/ECC材料的徐变度数学计算模型及徐变系数预测模型。