短切玄武岩纤维对混凝土力学性能的影响

为了提高混凝土的力学性能,研究短切玄武岩纤维对混凝土力学性能的影响规律。把不同体积掺量(0.25%、0.5%、0.75%、1.0%、1.25%)、不同长度(6 mm、12 mm)的短切玄武岩纤维掺入以C40混凝土为主的不同基体强度等级的混凝土中,进行立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗弯强度试验,分析短切玄武岩纤维对混凝土力学性能产生的影响,并拟合出C40混凝土抗弯强度与短切玄武岩纤维体积掺量的数量关系。结果表明:同一掺量下,12 mm短切玄武岩纤维比6 mm短切玄武岩纤维提升混凝土力学性能效果更佳;C40混凝土在12 mm短切玄武岩纤维掺量为1%时,其立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、拉压比和抗弯强度对比未掺入玄武岩纤维的混凝土分别提高7.11%、30.00%、21.34%和24.89%,此时混凝土力学性能提升效果最佳。

棉、聚酰胺纤维和氨纶混纺面料定量分析研究

棉、聚酰胺纤维和氨纶混纺面料,目前行业内常用的定量方法存在耗时耗力、所用试剂对人体和环境存在危害的情况。本文通过现行多种方法之间的比对,立足试验数据,确认采用80%甲酸和20%盐酸的组合法,可以更加高效且安全地得到准确、稳定的定量结果,为此类混纺面料的定量研究提供了新思路。

不同类型天然纤维对混凝土力学性能的影响研究

为了改善传统混凝土材料抗拉抗折强度低以及脆性较强的问题,以剑麻纤维、苎麻纤维、竹纤维和亚麻纤维4种不同类型的天然纤维为研究对象,考察了天然纤维掺量对混凝土力学性能的影响。试验结果表明:随着天然纤维掺量的不断增大,混凝土试件的抗压强度值逐渐降低,而劈裂抗拉强度和抗折强度值则均呈现出“先升高后降低”的趋势。在设计的混凝土配合比条件下,剑麻纤维和亚麻纤维对混凝土试件抗拉和抗折性能的改善效果明显优于竹纤维和苎麻纤维,并且其对混凝土抗压强度的影响也相对较小。当剑麻纤维的掺量为0.5%时,可使混凝土试件的劈裂抗拉强度和抗折强度分别提升20.24%和18.26%,而当亚麻纤维的掺量为2.0%时,可使混凝土试件的劈裂抗拉强度和抗折强度分别提升21.45%和28.13%。研究结果认为天然纤维的掺入能够明显提高混凝土试件的抗拉和抗折性能,但同时会降低其抗压强度。

混杂纤维自密实混凝土弯曲韧性试验研究

为探究改性碳纳米管对混杂纤维自密实混凝土弯曲韧性的影响,通过分析不同纤维掺量下混杂纤维混凝土的劈裂抗拉强度试验和压弯强度试验,研究其荷载-挠度曲线,分析等效抗弯强度值和弯曲韧性比。结果表明:两种纤维分别在宏观和微观尺度上发挥着不同的阻裂效果,共同提升自密实混凝土的劈裂抗拉强度,同时也提高了混凝土的初始弯曲韧性比和初始等效抗弯强度,使混掺纤维自密实混凝土的初始弯曲韧性比增加了23.1%;在自密实混凝土试件三分点加载试验中,钢纤维掺量为1.8%,碳纳米管掺量为0.3%时,混凝土峰值荷载最高,达34840.2 N。

高温下玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土的动态压缩力学行为

为研究高温下玄武岩纤维增强地质聚合物混凝土(BFRGC)的动态压缩力学行为,本文制备了纤维体积掺量为0%、0.1%、0.2%、0.3%的BFRGC试件,并对其进行了不同温度(20、200、400、600、800℃)下的动态冲击试验。结果表明:BFRGC试件静态抗压强度、动态抗压强度和比能量吸收具有明显的温度强化效应和高温损伤效应,峰值应变表现出显著的温度塑化效应。BFRGC试件的静态抗压强度、动态抗压强度的温度阀值为400℃。随着温度的升高,BFRGC试件的静态抗压强度、动态抗压强度和比能量吸收均先增大后减小,峰值应变不断增大。掺加适量的玄武岩纤维可以提高常温及高温下地质聚合物混凝土的静态抗压强度和动态力学性能,且其最佳掺量为0.1%。

熔纺双组分超细纤维成型工艺及其应用研究进展

熔纺双组分超细纤维由于其原料和成型技术的组合多样性而备受青睐。然而,在现有的制备工艺中,熔纺双组分超细纤维存在如能耗大、难以细旦化和污染环境等问题,限制了其在实际生产和高质应用领域的进一步发展。并且在实际的生产过程中,不同的原料选择、组件使用及工艺调控等因素都对熔纺双组分超细纤维成型效果影响显著。因此,合理调控熔纺双组分超细纤维成型过程中各阶段影响因素对其综合性能进一步提升具有重大意义。为更全面理解熔纺双组分超细纤维的本质,本文以桔瓣型纤维和海岛型纤维为研究基体,探究了熔纺双组分超细纤维的纺丝成型机理及其影响因素;阐述了熔纺双组分超细纤维多样的开纤工艺(机械开纤、化学开纤和热能开纤);归结了熔纺双组分超细纤维在合成革、空气过滤和医疗卫生等材料领域的应用;最后对熔纺双组分超细纤维广阔的发展前景进行了展望。

两种纤维加筋模拟月壤地聚合物动态劈裂试验研究

为了解纤维加筋模拟月壤的动态劈裂力学特性,选用聚丙烯纤维和玄武岩纤维制备了纤维加筋模拟月壤地聚合物圆盘试件,利用分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)装置开展了冲击劈裂试验,并使用扫描电子显微镜观察地聚合物断裂面处纤维的分布排列情况。试验结果表明:当聚丙烯纤维掺量为0.4%时试件的劈裂拉伸强度达到最大,较未掺时提高22.9%~27.3%;相同纤维掺量下,聚丙烯纤维对试件劈裂拉伸强度的增益效果要优于玄武岩纤维;纤维掺量一定时,试件动态劈裂拉伸强度与冲击气压呈正相关,纤维对劈裂拉伸强度的增益效果与冲击气压呈负相关;试件在冲击荷载作用下沿轴向劈裂为相对完整的两半,纤维的掺入减小了试件的破坏程度,改善了脆性破坏;试件的劈裂破碎块度平均粒径随纤维掺量的增加而增大。研究结果为未来月球基地建造材料的选择提供参考。

剑麻纤维加筋水泥土力学性能试验

目的 研究纤维掺量、纤维长度及养护龄期对剑麻纤维加筋水泥土无侧限抗压强度及巴西劈裂抗拉强度的影响规律。方法 设置纤维掺量为0~0.8%,加筋长度为7~19 mm,养护龄期为7 d、28 d及90 d,对不同影响因素下剑麻纤维加筋水泥土进行无侧限抗压强度试验及巴西劈裂试验。结果 剑麻纤维的掺入提升了水泥土的无侧限抗压强度及巴西劈裂抗拉强度,随着纤维掺量及加筋长度的增加呈现出先增大后减小的规律;当加筋长度为11 mm、纤维掺量为0.4%时,加筋效果最显著,无侧限抗压强度提高幅度达30.2%;剑麻纤维加筋水泥土的抗拉强度、拉压比与纤维掺量呈线性关系。结论 剑麻纤维的掺入改善了水泥土的脆性,提高了水泥土的破坏韧性;采用幂函数对试验数据进行拟合,得到了养护龄期与纤维掺量共同作用下剑麻纤维加筋水泥土无侧限抗压强度的预测模型,可以为实际工程提供参考。

绿色高性能纤维混凝土力学性能试验研究

采用纤维素纤维和农业废料稻壳灰等材料制备了绿色高性能纤维混凝土.通过正交试验研究了纤维素纤维掺量、稻壳灰掺量和水胶比3种因素对混凝土强度、抗弯韧性、坍落度的影响规律与显著程度,并对稻壳灰和纤维素纤维的增强增韧机理进行了分析.结果表明:混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度随水胶比的增加显著降低,随稻壳灰掺量和纤维素纤维掺量的增加而提高;混凝土的抗弯初裂强度和极限抗弯强度随稻壳灰掺量和纤维素纤维掺量的增加逐渐增大;纤维素纤维不仅能够阻裂增韧,还可发挥“内养护作用”,在一定程度上提升混凝土的强度和抗弯韧性,稻壳灰在拌合物中发挥微集料填充效应和火山灰效应,亦可增强混凝土的力学性能.

动载下玄武岩纤维混凝土能量耗散特征与破坏损伤规律

本文基于分离式霍普金森压杆试验装置,在4种不同的应变率下研究了4种不同玄武岩纤维掺量混凝土的破坏行为和能量耗散特征。结果表明:随应变率的增加,不同玄武岩纤维掺量混凝土的分形维数均线性增加,掺入纤维会降低分形维数增长的速率;混凝土的入射能、反射能、耗散能均呈线性增长趋势,透射能呈轻微下降趋势。随纤维掺量的增加,不同应变率下玄武岩纤维混凝土的分形维数先增大后减小,耗散能密度呈先增大后减小再增大的“S”形趋势。随着分形维数的增长,不同玄武岩纤维掺量混凝土的耗散能密度均呈线性增长。当纤维体积分数为0.1%时,混凝土的性能最优,可承受的损伤最大。

熔融双组分超细纤维成纤技术研究进展

为深入探究熔融双组分复合纤维原纤化的超细纤维成形技术,介绍了共混纺丝和共轭纺丝2种复合纺丝技术及其在生产超细纤维时的原料及工艺,具体阐述了海岛型复合纤维和裂离型复合纤维开纤工艺及特点,分析了聚合物及工艺对复合纤维生产超细纤维的影响。综述了熔融复合纤维原纤化用到的化学溶剂开纤、水溶开纤、机械开纤等开纤技术。概述了用熔融复合纺丝技术生产的超细纤维材料在合成革、过滤与分离、医用防护、卫生健康等领域中的应用,提出了复合纺丝技术生产超细纤维的发展方向,并指出复合纤维有望通过成形技术实现原料多元化、纤维细旦化、材料功能化等方面的不断发展和创新,将推动相关产业朝着更加可持续和环保的方向发展。

碳基跨尺度纤维增强混凝土劈拉性能及微观界面研究

为改善碳纤维增强混凝土(CFRC)内部的纤维/基体(F/M)界面性能,提出利用碳纳米管-碳纤维跨尺度增强体(CNTs-CF)对F/M微观界面进行改性的技术方法。设计制作了CNTs-CF体积分数分别为0%、0.1%、0.2%、0.3%和0.4%的跨尺度纤维增强混凝土(CCFRC)试件,进而对其开展了劈裂抗拉实验,并与CFRC进行对比分析。结果表明,在相同的纤维掺量情况下,CCFRC能够在劈拉破坏失效时维持更好的整体性,而且CCFRC的劈裂抗拉强度明显高于CFRC。CCFRC的劈裂抗拉强度随纤维掺量的增加呈先逐渐升高后略有下降的变化趋势,当CNTs-CF的体积分数为0.3%时达到最大值,较之普通混凝土(PC)和CFRC,增长幅度分别达37.67%和13.21%。CNTs-CF兼具碳纤维和碳纳米管的优良特性,能够充分发挥跨尺度协同改性效应,强化F/M界面。CCFRC在工程结构抗力提升,以及基础设施电磁防护领域具有广阔的应用发展前景。

捻度对渔用UHMWPE裂膜纤维线股拉伸性能与耐磨性能的影响研究

为促进超高分子量聚乙烯裂膜纤维(简称UHMWPE裂膜纤维)在渔用绳网中的应用,以膜裂法制备渔用UHMWPE裂膜纤维为原料,通过加捻制备渔用UHMWPE裂膜纤维线股,在此基础上,考察了加捻对UHMWPE裂膜线股的线密度、直径、拉伸性能和耐磨性能的影响。结果显示:UHMWPE裂膜纤维线股随捻度的增加表现出直径逐渐减小、实际线密度先增大后减小以及捻回角逐渐增加等特征;对于不同线密度规格的UHMWPE裂膜纤维线股,随着捻度的增加,其断裂强力均呈现降低的趋势,且纤维线密度越低,加捻对线股断裂强度的影响越小;1600 D的UHMWPE裂膜纤维线股的磨损次数随捻度的增加而降低,而3200和4800 D线股的磨损次数随捻度的增加呈现先降低后升高的变化趋势,且4800 D的不同捻度的线股之间的磨损次数无显著性差异(P<0.05),显示出纤维线密度越大,加捻对其耐磨性能的影响越小。1600、3200和4800 D的UHMWPE裂膜纤维线股的结节强力随捻度的增大呈现先升高后降低的变化趋势,当预加捻度为120 T·m^(-1)时,3种线密度线股的结节强力达到最大值,分别为204.15、373.5、562.41 N,较未加捻UHMWPE裂膜纤维分别提高了50.14%、37.13%和30.22%。在本实验捻度设置范围内,1600 D裂膜线股的结节强度随捻度的增加而增大,较未加捻裂膜纤维结节强度提高了32.49%。研究表明,无捻或低捻度、低线密度UHMWPE裂膜纤维线股可用于UHMWPE裂膜纤维无结网的制备;无捻或低捻度的高线密度UHMWPE裂膜纤维线股则具有较好的耐磨性能;中高捻度、低线密度UHMWPE裂膜纤维线股可用于UHMWPE裂膜纤维有结网的制备。研究结果可为渔用UHMWPE裂膜纤维绳网材料的加工、开发与应用提供参考。

玄武岩纤维对混凝土力学性能影响与增韧分析

对不同体积掺量和不同长度的短切玄武岩纤维混凝土开展单轴抗压试验和巴西劈裂试验,分析玄武岩纤维对混凝土力学性能的影响。结果表明,玄武岩纤维的掺入使混凝土的破坏形态由脆性破坏向延性破坏转变。混凝土各龄期的立方体抗压强度在玄武岩纤维掺量0.05%和0.10%时均有不同程度的提升,当玄武岩纤维掺量提高到0.20%时,则有所降低;混凝土各龄期的劈裂抗拉强度在不同掺量下均有不同程度的提升。玄武岩纤维可以显著提升混凝土立方体的抗压韧性。对养护龄期为28 d时的混凝土而言,长度12 mm的玄武岩纤维,对混凝土韧度提升优于长度18 mm的纤维,其中体积掺量为0.05%时,对混凝土抗压韧度提升显著效果优于长度18 mm的纤维。

冲击荷载作用下纤维混凝土动态劈裂试验与分析

为研究不同纤维材料对混凝土动态劈裂力学性能的影响以及作用效果的差异,采用直径为100 mm的分离式霍普金森压杆试验装置和V2512超高速数字摄像机,分别对素混凝土、棕榈纤维混凝土以及钢纤维混凝土试件进行了巴西圆盘动态劈裂试验研究。通过DIC软件技术分析不同纤维混凝土试件的破裂过程和裂纹扩展规律,获得不同纤维混凝土试件的动态抗拉性能与动态断裂韧性等。试验与分析结果表明:在相同冲击荷载作用下,纤维的掺入能够提高混凝土的抗冲击韧性,减少试件加载端部因应力集中而产生的崩坏现象,延缓试件的破坏时间并有效抑制裂纹的扩展,其中钢纤维对混凝土的阻裂作用时间长于棕榈纤维。在相同荷载作用时间情况下,棕榈纤维混凝土和钢纤维混凝土的峰值应变都低于素混凝土。钢纤维的掺入能够显著阻滞混凝土试件内部的破裂过程,损伤变量变化相对缓慢,试件开裂后在相同裂纹宽度下,钢纤维混凝土具有更大的残余应力。

钢纤维混凝土动态压缩与拉伸力学特性试验研究

为探究钢纤维含量对混凝土动态压缩和拉伸力学特性的影响机制,采用霍普金森压杆(SHPB)装置开展了不同冲击气压、不同钢纤维体积含量(0%C50素混凝土、2%、3%和4%)的混凝土试样动态压缩和动态巴西劈裂试验,并结合高速摄影揭示了试样裂纹的动态演化过程。试验结果表明:在同一冲击气压下,钢纤维混凝土试样的动态压缩强度和动态劈裂拉伸强度与钢纤维含量呈正相关,其吸能程度和破碎程度也呈正相关。钢纤维可有效抑制混凝土的破碎,阻碍钢纤维混凝土试样对冲击能量的吸收与耗散。其中,钢纤维混凝土试样吸能率的上限区间为30%~36%。钢纤维对混凝土的动态劈裂拉伸强度的提升显著高于其对动态抗压强度的提升,且对于较高混凝土强度、甚至有抗爆需求的钢纤维混凝土,结合试验数据、工程经济成本、技术可控性等方面考虑,2%~3%钢纤维含量可作为混凝土增韧的合理区间。钢纤维对混凝土试样动态劈裂和压缩破坏的作用机理不同,动态劈裂过程中,钢纤维可显著阻碍和约束混凝土裂缝的动态扩展;而动态压缩过程中,钢纤维和混凝土之间因发生剥离而导致增韧作用失效。

聚乙烯醇纤维再生混凝土劈裂抗拉强度尺寸效应研究

为研究聚乙烯醇(PVA)纤维再生混凝土劈裂抗拉强度的尺寸效应,以5种再生骨料取代率、5种PVA纤维掺量、3种试件尺寸为变量,对81个立方体试件进行劈裂抗拉试验。结果表明:随着骨料取代率的提高,再生混凝土劈裂抗拉强度先增加后降低,25%再生骨料取代率下再生混凝土劈裂抗拉强度及尺寸效应度表现最佳;PVA纤维可降低再生混凝土劈裂抗拉强度尺寸效应,随着PVA纤维掺量的提高,其尺寸效应先减小后增大,0.1%PVA纤维掺量最优;基于试验数据,给出了试件劈裂抗拉强度的效应律计算式,可进行各种尺寸规格试块的劈裂抗拉强度计算。

再生骨料和钢纤维掺量对钢纤维再生混凝土劈裂抗拉强度及抗折强度的影响研究

为促进再生混凝土材料的有效利用,设计试验分析钢纤维再生混凝土抗折强度、劈拉强度和钢纤维掺量、再生骨料掺量之间关系,构建回归方程明确抗折强度、劈拉强度之间的关系。试验结果表明:再生骨料掺量提升时会引起材料抗折强度和劈裂强度下降,其中掺入100%再生骨料时抗折强度降低12%~28%、劈拉强度降低9%~16%;钢纤维的掺入能够限制混凝土内部微小裂缝并强化材料整体性,掺入1%钢纤维时抗折强度提升16%~40%、劈拉强度提升13%~23%,钢纤维是导致钢纤维再生混凝土抗折强度、劈拉强度提升的关键因素。

基于掺铒氟化物光纤的22.8μm可调谐激光输出

采用高浓度掺杂的掺铒氟化物光纤可以增强铒离子的能量转移上转换过程,从而产生2.8μm波段的中红外激光。铒离子的全波段发射光谱范围覆盖0.5~3.0μm,其发射波长与相应能级之间的跃迁相吻合。对铒离子全波段的激光输出开展了实验研究。由于氟化物掺铒光纤的高掺杂浓度, 2.8μm激光占据主导地位。当泵浦功率为2~4 W时,激光输出在2714~2784 nm范围内可调谐,这是由增益竞争和腔内选择性以及非均匀加宽效应造成的。当泵浦功率增加到3 W以上时,可以观察到激光的谱分裂现象。实验获得了2.8μm波段的高稳定中红外激光,最大输出功率为0.7 W,斜率效率为12%。

钢纤维和聚丙烯纤维增强混凝土性能研究

基于钢纤维和聚丙烯纤维的混杂增强效应,制备了单掺钢纤维和聚丙烯纤维以及复掺的混凝土试件,研究了纤维掺量对混凝土抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度的影响。研究表明:纤维对混凝土抗压强度的影响不明显,但是可以显著提高混凝土的劈裂抗拉强度和抗折强度;当钢纤维掺量为1.0%、聚丙烯纤维掺量为0.5%时,其劈裂抗拉强度、抗折强度和拉压比均达到最大;纤维复掺能够取得比单掺钢纤维或聚丙烯纤维更好的抗拉增强效果;方差分析显示,混凝土的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度与纤维掺量具有密切相关性。