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。

SMA/PVA混杂纤维增强水泥基复合材料拉伸性能

为研究形状记忆合金(SMA)/聚乙烯醇(PVA)混杂纤维增强水泥基复合材料(SMA/PVA-ECC)的拉伸性能,开展单轴拉伸试验,分析了SMA/PVA-ECC试件的破坏现象、应力-应变曲线及特征参数,比较了SMA纤维掺量及其直径对试件拉伸性能的影响.结果表明:SMA/PVA-ECC试件卸载后残余裂缝宽度显著减小;SMA纤维掺量及其直径对试件拉伸性能影响显著,当SMA纤维直径为0.2 mm、掺量为0.2%时,试件综合拉伸性能最好,其初裂强度、极限拉伸应力及应变较工程水泥基复合材料(ECC)试件分别提高56.4%、23.6%及13.4%.

聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基复合材料单纤维拔出细观机理研究

目的 探索聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)高韧性、应变硬化宏观力学行为的细观机理,为其材料特性设计奠定理论基础。方法 基于黏聚力单元和非线性弹簧连接器,建立单PVA纤维/水泥基体的ABAQUS有限元模型,对单PVA纤维拔出水泥基体的全过程进行数值模拟分析。结果 PVA-ECC单纤维拉拔力-拉拔位移曲线可细分为线弹性阶段、连续脱黏阶段、整体滑移阶段、机械咬合硬化阶段和纤维磨损断裂阶段;纤维与水泥基体之间的传力机制包括剪滞切应力和机械咬合力;随着拉拔力的增加,机械咬合力逐渐成为主要传力机制。结论 水泥基体与纤维之间的机械咬合作用以及纤维表面的磨损是导致纤维断裂的根本原因,通过对纤维表面进行适当处理,可以降低水泥基体在机械咬合硬化阶段对纤维表面的磨损,使纤维断裂模式转变为纤维拔出模式,以更好地控制水泥基体的微裂纹失稳扩展,从而进一步提高PVA-ECC的韧性。

Ag/PVA纳米聚合物基复合材料的制备及其电性能研究

通过溶胶-凝胶法制备Ag/PVA纳米聚合物基复合材料,对复合材料的微观结构进行了表征,并对这种复合材料的电学性能进行了研究。结果表明,纳米银可以通过溶胶-凝胶法均匀分散在水溶性的PVA聚合物中,并且这种复合材料具有独特的电学性能,即在合适的纳米银含量时这种复合材料表现出高于其基体的电阻率和击穿场强,并且低温下这种现象更加显著,利用纳米金属粒子在绝缘体中的库仑阻塞效应对这些结果进行了解释。

利用水平外力总功研究PVA纤维增强水泥基复合材料韧性

为了研究对比PVA纤维、玻璃纤维、钢纤维水泥基复合材料和高强(钢纤维)混凝土的韧性,采用楔入劈拉法利用荷载与裂缝张口位移曲线(P-WCMOD)下包围的面积值并考虑夹具影响后水平外力做的总功作为评价指标进行对比.实验结果表明:水泥基体发生脆性断裂,从加载到试件破坏P-WCMOD曲线一直呈线性;高强(钢纤维)混凝土和钢纤维、玻璃纤维水泥基复合材料发生半脆性断裂,P-WCMOD曲线在峰值荷载附近有较小的非线性区;而在PVA纤维增强水泥基复合材料(PVA-FRCCs)中观察到韧性断裂,在P-WCMOD曲线中出现明显的假应变硬化现象;脆性和半脆性材料的试件从起裂到破坏,预制缝端部仅出现一条裂缝,且最终沿这条裂缝贯通,对于PVA-FRCCs,预制缝端出现多条细小裂缝,并最终沿着主裂缝贯通.比较几种材料的水平外力总功值可知,PVA-FRCC s韧性最好,钢纤维混凝土次之,钢纤维水泥基复合材料稍差,玻璃纤维水泥基复合材料最差.

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。

湿-烘循环作用下PVA纤维增强水泥基复合材料抗氯离子侵蚀性能研究

采用湿-烘循环的试验方法，以PVA纤维体积掺量和烘干温度为参数，研究了PVA纤维增强水泥基复合材料（PVA-FRCC）的抗氯离子侵蚀性能。结果表明：湿-烘循环作用下，随着PVA纤维体积掺量逐渐增加，PVA—FRCC试件氯离子平均侵蚀深度变化幅度较小，而氯离子最大侵蚀深度逐渐降低。与同等条件下混凝土相比。氯离子最大侵蚀深度约降低20．9％-48．9％，同时，同一侵蚀深度处自由氯离子浓度明显降低。随着烘干温度的升高．PVA—FRCC试件氯离子平均和最大侵蚀深度增长明显；相同侵蚀深度处自由氯离子浓度明显增加。PVA纤维体积掺量和烘干温度对PVA—FRCC抗氯离子侵蚀性能有较明显的影响。

PVA纤维增强尾矿砂水泥基复合材料力学性能研究

研制了采用高强高弹模PVA纤维作为增强材,以特制的尾矿砂水泥砂浆为基体制备PVA尾矿砂水泥基复合材料。本文通过单抗压试验、四点弯曲试验、冲击试验研究这种新型材料的抗压、抗弯和动力荷载作用下的抗裂性能。试验结果表明:该材料抗压强度类似混凝土,弹性模量较低,破坏状态有一定的延性;该材料在弯曲荷载作用下具有假应变硬化和多缝开裂特性,弯曲试验测得的极限拉伸应变在2%以上,极限荷载时薄板试件的最大裂缝宽度在60Lm左右;该材料在动力荷载作用下抵抗动力荷载的性能明显强于普通混凝土,延性指标为8.04,PVA纤维抑制水泥基复合材料裂缝的张开和扩展,并且吸收能量,提高材料的冲击性能,损伤小,整体性强,能量耗散力强。

紫外辐照官能化HDPE及复合材料力学性能

研究了不同紫外光强下辐照的HDPE结构和性能变化。在相同的辐照环境温度和辐照时间下,引入HDPE分子链的C—O、C O和C(O)O等含氧基团数量随紫外光强提高而增加,提高紫外光强加快了HDPE的官能化,但辐照HDPE中的凝胶含量也有所增加。紫外辐照不影响HDPE的晶型和晶胞参数,但会引起它的熔融温度下降、结晶度提高以及亲水性的改善,其变化幅度随紫外光强提高而加大。辐照HDPE作为增容剂加到HDPE/PVA中,提高了复合材料的力学性能。较高紫外光强下辐照的HDPE表现出更好的增容作用。

PVA纤维增韧工程水泥基复合材料在屋面防水工程中的应用研究

制备了PVA纤维增韧工程水泥基复合材料(PVA-ECC),并研究了PVA-ECC在屋面防水中的应用。结果表明:PVA-ECC在28 d龄期时,渗透压力为3.0 MPa,渗透高度为13 mm,电通量为78 C;在防水层厚度为4.5~6.4 mm范围内,与既有屋面的粘结强度≥0.8 MPa。PVA-ECC工作性能优良,施工效果好,可作为屋面防水层用材料。

用定向冷冻干燥法制备具有一维取向微孔结构的炭黑/聚乙烯醇导电复合材料

通过定向冷冻干燥法,制得了具有一维取向微孔结构的导电炭黑(CB)/聚乙烯醇(PVA)复合材料。对CB/PVA复合材料的导电性测试结果表明,该复合材料的导电逾渗行为并不完全符合经典的逾渗理论。由于CB/PVA复合材料特殊的取向微孔结构和炭黑于PVA基体的非均匀分布,使得其电阻率临界指数t值高于经典的逾渗理论的取值范围。

PVA纤维增韧水泥基复合材料的性能研究

随着我国社会的发展,在现代工程建设领域中,各种材料的性能不断提升。由于常规混凝土的抗拉强度低、韧性差、可靠性低和开裂后裂缝宽度难以控制,在现有的经济和技术水平下对混凝土的要求是把裂缝控制允许的范围内。但随着社会的发展,人们对建筑的要求越来越高,常规的混凝土材料在施工过程中也存在一定的问题,因此,PVA 纤维增韧水泥基复合材料由于其独特的应变硬化和优异的裂缝无害化分散能力,逐渐开始为人们所接受并应用。对此,文章以 PVA 纤维增韧水泥基复合材料为研究对象,首先对其内容进行概述,其次对 PVA 纤维增韧水泥基复合材料物理力学性能进行试验并分析,最后结合实际应用对其性能进行阐述。旨在为相关人员提供参考,推动我国房屋建筑屋面防水技术的发展。

单边切口薄板研究聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料断裂韧性

利用单边切口薄板对配制的聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料进行单轴直接拉伸试验研究,得到硬化的荷载-裂缝张开位移全曲线。通过试验观察到缺口尖端处出现呈发散状的多条微小裂纹,部分试件在远离切口处还有多条裂缝出现,并不像混凝土或水泥净浆这类半脆性、脆性材料只有单条裂缝并沿着单条路径开裂,因此,适用于应变软化材料的双K断裂理论以及断裂能理论不能直接用在应变已经发生假硬化的材料中。鉴于上述原因,该文提出起裂断裂韧度和耗散能两个韧性评价指标。

PVA/CS多孔复合材料的制备及其对甲基橙的吸附性能研究

现阶段随着印染行业迅速发展,在为大众提供更多选择的同时,也导致污染问题日益严重。印染行业生产过程中,不可避免使用颜料和染料为其产品上色,此过程中会有污染物产生。目前,关于染料治理的研究得到重点关注。本文以聚乙烯醇/壳聚糖(PVA/CS)这一多孔复合材料为基础,探究该材料制备工艺,并通过实验,证明其对酸性染料的吸附性能。最终结果表明:制备的PVA/CS多孔复合材料,具备吸附酸性染料的功能,尤其是吸附甲基橙这一纺织工业常用染料效果良好。

PVA纤维增强水泥基材料中纤维-基体界面性能研究述评

聚乙烯醇(PVA)纤维-水泥基体界面性能是影响纤维增强复合材料的延性的重要因素,通过单纤维拔出试验原理系统介绍了PVA纤维-基体界面性能参数计算和PVA纤维在拔出试验中的破坏机理,结合扫描电镜(SEM)影像,详细说明了PVA纤维表面油剂处理、水泥基体组分(粉煤灰、水灰比和砂灰比及砂类型)变化对界面性能的影响。结果表明:经过表面油剂处理的PVA纤维形成的复合材料,高掺量粉煤灰和高水灰比条件下,PVA纤维-基体界面利于材料宏观高延性的形成,而砂灰比在一定范围内影响界面性能,同时界面性能对纤维增强复合材料的延性有重要影响。

纳米羟基磷灰石/海藻酸钠/聚乙烯醇多孔支架材料的制备与表征

采用冷冻干燥法制备的纳米羟基磷灰石/海藻酸钠/聚乙烯醇(n-HA/SA/PVA)无机/有机复合多孔支架材料,用燃烧实验、IR、XRD、SEM对复合材料的组成结构及形貌进行了分析和观察,并初步研究了其力学性能,探讨了其复合机理.结果表明,无机组分n-HA均匀分散充填在SA-PVA聚电解质有机网络结构中,由于分子内和分子间氢键的存在使三组分间有较强的化学键合.当支架中PVA含量为50%时,压缩强度达到8.29MPa,因此,该三元复合材料可望作为一种新型骨组织工程支架材料.

水灰比对PVA纤维增强水泥基复合材料性能和显微结构的影响

对3种不同水灰比(0.2,0.4,0.65)形成的聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基材料,通过三点弯曲试验,结合表观裂缝形状和裂缝处PVA纤维形态,研究了水灰比对材料弯曲性能的影响;通过对断裂面处纤维表面、纤维嵌入端和纤维拉断或拔出端的SEM影像分析,从微观层面研究了水灰比对PVA纤维-基体界面显微结构的影响。弯曲试验结果表明:随着水灰比增加,跨中部位裂缝数量明显增加,裂缝处拔出的纤维数量增多而拉断的数量减少,材料的弯曲韧度和开裂强度到弯曲强度的增强幅度提高。界面显微结构表明:随着水灰比增加,基体结构由致密变疏松,界面粘结力减弱,桥接裂缝的PVA纤维状态由瞬间猝断转变为滑动拔出且表面有轻微刮削,纤维对材料增强增韧的效率显著提高。

基于图像处理的纤维分布与取向分布对水泥基材料弯曲性能的影响

聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基材料的弯曲性能与纤维在水泥基体内的分布和取向分布相关。采用抛光断面后涂荧光粉的显微成像法,基于图像处理程序对PVA纤维在水泥基材料中的分布和取向分布进行量化测定,对不同基体结构特征影响纤维分布的机理进行了讨论。结合弯曲试验结果,研究了纤维分布和取向分布对材料弯曲性能的影响。纤维分布测定结果表明,均匀的基体结构特征利于纤维的分布,同时对于材料组分和加工制作过程完全相同的试件,纤维分布系数越大,试件的弯曲强度与韧性越大;纤维取向分布测定结果表明,乱向分布的纤维当其长度方向与抛光断面方向的角度接近90°分布概率越大,试件的弯曲韧性也越大。

PVA纤维体积率对PVA-ECC力学性能的影响

使用国产基体材料并利用铁尾矿砂细骨料替代天然砂,掺入长度为12mm的PVA纤维,制备铁尾矿砂细骨料PVA纤维水泥基复合材料(PVA-ECC),并通过实验研究了PVA纤维体积率对PVA-ECC性能的影响。实验结果表明:PVA-ECC的工作性能和基本力学性能稳定,制备工艺满足要求。PVA纤维体积率对提高PVA-ECC抗压强度的作用不明显,体积率在1.6%~2%时,PVA-ECC破坏后的整体性较好,体积率为2%时最佳,但过量的PVA纤维掺入会降低其抗压强度。PVA纤维体积率对PVA-ECC韧性的影响显著,体积率在1.6%~2%时,韧性明显增加,体积率为2%时的效果最佳,其极限荷载和抗弯强度达到峰值,弯曲韧性指标显著增大,试件破坏前出现多缝开裂现象,呈现韧性破坏特征;通过韧性指数法判定PVA-ECC为韧性材料。

PVA纤维增强水泥基复合材料热处理后的力学性能

为了促进聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)在热环境工程领域中的应用,通过狗骨试件拉伸试验,研究了高粉煤灰掺量的PVA-ECC热处理后的力学性能变化;采用单纤维抗拉试验、单纤维拔出试验以及单裂缝拉伸试验研究了PVA-ECC性能提升的机制。结果表明:在不高于200℃的热处理后,PVA-ECC仍能实现多裂缝开裂,相比20℃,50、100、200℃热处理后的PVA-ECC复合材料的拉伸力学性能提高,其幅度为100℃>50℃>200℃;纤维强度不是PVA-ECC抗拉性能变化的控制因素,适当的温度处理提高了纤维与基体的化学黏结力和摩擦力,从而提高了纤维的桥接作用和裂缝的余能,进而提高了PVA-ECC的抗拉性能和摩擦耗能能力。PVA-ECC性能变化的机制分析为PVA-ECC工程设计提供了良好的理论基础。