PVA纤维、减缩剂和轻烧氧化镁对水工衬砌混凝土性能影响对比研究

依托于滇中引水工程,研究了掺入聚乙烯醇纤维(PVA纤维)、减缩剂和轻烧氧化镁对衬砌混凝土性能的影响。结果表明:掺入0.9 kg/m^(3)PVA纤维和1.5%减缩剂对混凝土坍落度影响不显著,掺入5%轻烧氧化镁后,混凝土拌和物坍落度下降了36.8%;掺入0.9 kg/m^(3)PVA纤维、1.5%减缩剂和5%轻烧氧化镁后,混凝土7 d、28 d龄期的抗压强度和劈拉强度差异不明显;掺入1.5%减缩剂和5%轻烧氧化镁对混凝土7 d、28 d龄期的极限拉伸值影响不显著,但掺入0.9 kg/m^(3)的PVA纤维后,混凝土28 d龄期的极限拉伸值提高了18×10-6;掺入0.9 kg/m^(3)的PVA纤维对混凝土120 d龄期内的干缩率影响不显著,掺入减缩剂和轻烧氧化镁后,混凝土120 d龄期的干缩率分别降低了100×10-6和33×10-6;掺入PVA纤维、减缩剂和轻烧氧化镁后,混凝土裂缝降低率分别为44.1%、31.9%和25.0%,可以有效减少裂缝的产生。

PVA纤维混凝土弯曲梁的加载断裂损伤测试分析

采用不同切口深度的PVA纤维混凝土梁进行四点弯曲实验,结合双K断裂准则,计算不同开口深度梁起裂强度因子和失稳强度因子,通过准脆性计算公式计算得到PVA纤维混凝断裂过程区裂缝开口位移和黏聚应力。

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。

PVA纤维掺量对混凝土抗压及抗弯强度影响研究

文中采用国产PVA纤维材料,制备不同纤维掺量的混凝土试样,进行抗压及抗弯试验。结果表明,与普通混凝土相比,掺入PVA纤维各龄期混凝土的抗压及抗弯强度均显著提高,且养护龄期28 d时,PVA纤维掺量为1%的混凝土抗压及抗弯强度增幅最大,分别为普通混凝土的105.22%及141.64%。随着PVA纤维掺量的增加,混凝土强度增速减缓。PVA纤维掺量为1%时,混凝土强度增强最为显著,综合效果较好。

偏高岭土和PVA纤维对喷射混凝土强度的影响

通过开展不同温度、湿度条件下掺加不同掺量偏高岭土(MK)及不同长度聚乙烯醇(PVA)纤维的喷射混凝土喷射试验,探究不同养护环境下不同掺量的MK和不同长度PVA纤维对喷射混凝土抗压强度的影响规律。结果表明:在常温常湿的养护条件下,随MK掺量和PVA纤维长度的增加,喷射混凝土的抗压强度均呈现出先增大后减小的变化趋势,但在高温高湿的养护条件下,随MK掺量的增加,喷射混凝土的抗压强度呈现出增大的趋势;在高温高湿的养护条件下,喷射混凝土的抗压强度低于常温常湿养护下的。

掺PVA纤维的水工混凝土抗冻性能研究

文章通过冻融循环试验,探究了三种体积掺量(1.0%、1.5%、2.0%)和两种长度规格(8mm、12mm) PVA纤维对水工混凝土抗冻性的影响规律。试验表明,水工混凝土相对动弹模量均随着冻融次数的增加整体呈递减趋势,并以未掺纤维组的降幅更显著;冻融75次时未掺PVA纤维试件已发生破坏,此时的相对动弹模量减小到56.5%,而冻融150次时掺PVA纤维试件依然未被破坏,相对动弹模量仍> 85%,研究成果可以为解决东北地区水工结构冻融破坏问题提供一定参考。

PVA纤维长度对水泥基复合材料抗拉强度的影响

为了研究PVA纤维长度对水泥基复合材料抗拉强度的影响,采用6 mm、9 mm和18 mm的PVA纤维结合新疆本地沙漠砂与粉煤灰制备PVA-沙漠砂水泥基复合材料,于恒温条件养护28 d后测试其抗拉强度并与普通混凝土试件进行对比。由试验得出:添加PVA纤维的水泥基复合材料相比于普通混凝土试件其抗拉强度显著提高;随着纤维长度的增加,PVA-沙漠砂水泥基复合材料的流动度和抗拉强度逐渐降低。

PVA纤维掺量及长度对水泥基材料力学性能的影响分析

为探究PVA纤维掺量及长度对于水泥基复合材料的基本力学性能影响,文章通过对不同纤维掺量及不同纤维长度的PVA纤维水泥基材料进行抗压强度和抗折强度测试。结果表明,PVA纤维掺量对于早期抗压强度的提高并不显著,后期略有提高;对于早期抗折强度的影响同样不显著,但对于后期抗折强度有较大提高,并在2%纤维掺量时达到峰值。纤维长度对于抗压强度的影响同样不显著,只在后期对抗压强度有一定提升;纤维长度较短时对于抗折强度也无明显提升,但在达到12mm纤维长度时,28d抗折强度激增。

PVA纤维再生混凝土研究

再生混凝土是指废弃的混凝土块经过破碎、清洗、分级等相关工序,按一定比例与水泥等建筑材料混合后配制而成的新混凝土。再生混凝土是施工单位对废弃混凝土的再利用,施工单位使用再生混凝土可以减少资源浪费、降低施工成本。相较于普通混凝土,再生混凝土的制作工艺和原材料都存在一定缺陷,其工作性能远不如普通混凝土。因此,再生混凝土在使用过程中经常出现裂缝问题。为了提高再生混凝土的抗冻性、抗压性等工作性能,施工单位在混凝土的制备过程中会将PVA(聚乙烯醇)纤维加入再生混凝土中。本文通过梳理PVA纤维再生混凝土的研究现状,总结了PVA纤维再生混凝土研究存在的问题,并提出了相应的解决对策,旨在为施工单位合理应用PVA纤维再生混凝土提供参考。

塑性铰区采用PVA纤维高强混凝土柱抗震性能

为了明确局部PVA纤维高强混凝土柱中轴压比、剪跨比和PVA纤维掺量对抗震性能的影响,对不同轴压比(0.2、0.3和0.4)、剪跨比(3.23、4.15和5.07)和PVA纤维体积分数(0、0.3%、0.5%和0.7%)的8根高强钢筋混凝土柱足尺试件进行了抗震性能试验,分析了PVA纤维掺量、轴压比和剪跨比等参数对于高强钢筋混凝土柱耗能能力、自复位能力、强度退化性能、刚度退化性能以及弯矩曲率关系的影响规律.以有限元模拟软件OpenSees为平台建立试件模型,对轴压比和剪跨比进行扩展分析.研究结果表明,PVA纤维混凝土柱的延性、耗能能力明显更优,抗震性能更好;同时,轴压比和剪跨比对抗震性能影响显著,PVA纤维掺量对其影响较大;建立的有限元模型具有较高的准确性.

基于温拌技术的PVA纤维沥青配伍性及抗裂研究

针对聚乙烯醇(PVA)纤维在常规热拌(160~170℃)温度下会发生卷曲、缩短、脱水醚化的缺陷,结合温拌技术,探索PVA纤维在130~170℃下的耐热性,研究PVA纤维与沥青配伍性问题。同时采用复合材料界面理论,通过测试接触角,计算PVA纤维、分散粉体表面能参数,确定最优分散粉体,提出PVA纤维与分散粉体的最佳配比,并采用质量变异系数法对其分散均匀性进行评价。研究表明:通过温拌降温技术处理后的PVA纤维与沥青具有配伍性,其沥青混合料其抗裂性能与常规热拌沥青混合料相比提升了54%,PVA纤维在沥青混合料中起到稳定、吸附、加筋等作用,填补了PVA纤维运用于沥青混合料的空白。

PVA纤维和纳米SiO_(2)对水泥基复合材料性能影响研究

通过复掺PVA纤维和纳米SiO_(2)到水泥基复合材料中,研究不同PVA纤维掺量(1.0%、1.5%、2.0%)和纳米SiO_(2)掺量(1.0%、1.5%、2.0%)下水泥基复合材料的抗折性能、抗压性能和抗硫酸盐侵蚀性能,并利用SEM扫描电镜分析了水泥基复合材料的微观形貌,探讨了PVA纤维和纳米SiO_(2)对各方面性能的作用机理。结果表明:水泥基复合材料的28 d抗折强度和抗压强度均随着PVA纤维体积掺量和纳米SiO_(2)掺量的增加逐渐增大,当二者掺量均为2.0%时,抗折强度最高为11.34 MPa,抗压强度最高为70.2 MPa。随着PVA纤维体积掺量和纳米SiO_(2)掺量的增加,水泥基复合材料干湿循环后的质量损失率逐渐减小,抗压强度耐蚀系数逐渐增大,当PVA纤维体积掺量和纳米SiO_(2)掺量均为2.0%时,质量损失率最低为0.827%,抗压强度耐蚀系数最高为0.995。

不同PVA纤维增强水泥基复合材料性能试验研究

对比研究了日本PVA纤维(J-PVA纤维)和国产PVA纤维(C-PVA、S-PVA纤维)对工程水泥基复合材料(ECC)性能影响的差异。结果表明:在纤维体积掺量为2.0%的条件下,掺J-PVA纤维的ECC能够完全实现多点开裂,应变硬化特征显著,28 d极限拉应变在3.7%以上;掺C-PVA纤维ECC的28 d极限拉应变在2.1%以上,增韧效果良好,且具有明显的价格优势,在实际工程应用中具有较强的竞争力;S-PVA纤维对ECC性能的改善效果不如J-PVA纤维和C-PVA纤维,工程应用中应注意优选甄别。

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。

PVA纤维增强磷建筑石膏基复合材料的性能

磷石膏是目前对环境污染较为严重的大宗固废之一,制备磷建筑石膏是解决磷石膏综合利用的重要途径。本文通过加入PVA纤维提高磷建筑石膏的韧性和强度,研究了不同长度和掺量的PVA纤维对磷建筑石膏基复合材料工作性能和力学性能的影响规律,并通过SEM扫描观察结构的微观形态,对影响机理进行了初步的阐述。结果表明:PVA纤维可以降低磷建筑石膏基复合材料浆体的流动度和缩短浆体的凝结时间;PVA纤维的加入可以显著提高磷建筑石膏基复合材料的力学性能;综合各项指标,在PVA纤维的长度为12 mm、掺量为1.6%时PVARGC的性能最佳。

基于不同掺量的PVA纤维混凝土力学性能研究

掺加纤维能有效改善混凝土力学性能,聚乙烯醇(PVA)因其特殊性能而被广泛应用于混凝土工程。通过试验研究了在不同掺量的情况下,PVA纤维混凝土立方体试件不同龄期的抗压强度、不同龄期的抗折强度以及坍落度。试验结果表明,加入PVA纤维整体上能改善混凝土的力学性能。无论是在改善混凝土的抗压强度、抗折强度,还是在保持混凝土的和易性方面,体积掺量为0.10%PVA纤维混凝土表现都优于其他掺量。因此使用掺入PVA体积掺量为0.10%的混凝土材料时,对提高工程质量有促进作用。

PVA纤维水泥基复合材料抗折试验研究与模型分析

PVA纤维水泥基复合材料有着显著阻裂能力和拉伸性能,开展了PVA纤维水泥基材料抗折性能的研究。包括PVA纤维水泥基复合材料试件抗折性能试验、其破坏形态与承载力分析、建立与分析了在PVA纤维水泥基复合试件下的拱模型理论、提出新的承载力计算方法。研究得出:PVA纤维水泥基复合材料试件在纤维体积掺量为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%时,抗折承载力随着纤维掺量的增加而增加,抗折性能得到显著提升;根据PVA纤维水泥基复合材料试件的不同受力阶段,分3种情况建立平衡方程,为计算抗折承载力提供了依据;建立了拱模型在PVA纤维水泥基复合材料试件下的抗折承载力计算理论,得到抗折承载力计算结果与试验值较为接近。

国产PVA纤维理化特性及其水泥基复合材料性能研究

日本生产的高强高弹模聚乙醇纤维(PolyvinylAlcohol,PVA)增强水泥基复合材料(ECC)具有优异的拉伸延性,近年来在土木工程领域备受关注,然而受高昂的成本限制无法规模化应用。国产PVA纤维种类繁多,制得水泥基复合材料性能参差不齐。选用多种国内不同地区生产的典型PVA纤维对比日本进口产品,分析国内外纤维增强水泥基复合材料的性能差异,结合各纤维理化特性,从多个维度总结归纳纤维原材料的特征与复合材料性能间的关系,试验结果表明纤维本体强度和界面特性都是影响PVA-ECC材料抗折和拉伸性能的关键,但是对抗压性能影响不大,纤维本征强度不足会显著降低抗折和拉伸强度,纤维表面油剂过多会降低和水泥基体的化学结合能不利于应变硬化,纤维表面亲水性过高则不利于纤维的分散和桥联作用的发挥,合适的界面处理方式可保障纤维实现滑移拔出桥联作用同时也满足较高的滑移强化作用,赋予ECC材料多缝开裂和应变硬化特性。本研究对纤维增强水泥基复合材料中纤维原料的选用提供参考,为制备低成本国产化PVA-ECC材料提供必要的试验数据支撑。

基于分子动力学的氧化石墨烯对PVA纤维-CSH界面影响机理研究

纤维增强混凝土的宏观力学性能与纤维/基体的界面结合密切相关。本文通过分子动力学模拟,研究氧化石墨烯(GO)对聚乙烯醇纤维(PVA)/基体界面结合的影响。结果表明,当GO与PVA纤维以共价键连接时,PVA纤维从混凝土中被拉出所需的拉力最大,GO的存在能提升纤维与基体的界面黏结性能。混凝土基体与GO主要以钙氧键和氢键连接,其中钙氧键数量多且化学键强度高。但GO与PVA纤维物理连接时,GO与PVA纤维仅依靠强度较弱的氢键连接,对界面的黏结性能带来负面作用。此外,GO受到更多离子键和氢键的束缚,原子平移运动减少,与基体的界面黏结性能提高。

基于国产PVA纤维的ECC混凝土制备及性能研究

采用具有显著成本优势的国产聚乙烯醇(PVA)纤维制备了高延性水泥基复合材料(PVA-ECC),通过控制单因素变量的方法研究了PVA纤维掺量、粉煤灰掺量、水胶比、石英砂粒径对PVA-ECC的力学性能的影响,并在最优设计参数条件下对比分析了国产与日本PVA-ECC的性能差异,最终提出一种基于国产PVA纤维的ECC制备工艺。研究结果表明:采用国产PVA纤维,水泥∶粉煤灰∶砂∶纤维∶水∶减水剂=1∶2.2∶1.16∶0.066∶0.866∶0.0063,制备一种28 d抗压强度为42.7 MPa,抗折强度为15.1 MPa,极限拉应变为2.43%的国产PVA-ECC。与日本PVA纤维相比,采用国产PVA纤维制备ECC抗压和抗折强度分别为日本PVA纤维制备的ECC的98.4%和92.1%,国产PVA制备的ECC极限拉应变为日本的91.6%,两种ECC均能达到2.0%以上,且国产的在成本方面更具有优势。国产PVA纤维在ECC拉伸过程中更多是拔断而不是滑移拔出,而日本纤维多为滑移拔出。