混杂纤维增强内养生水泥混凝土力学、收缩及断裂性能研究

为明确玄武岩-聚丙烯混杂纤维与超吸水性聚合物(super-absorbent polymer,SAP)内养生剂对水泥混凝土性能的协同增强效果,借助抗压强度试验、弯曲试验、干燥收缩试验及平板塑性开裂试验,研究了混杂纤维掺量对SAP内养生水泥混凝土力学性能、断裂性能及收缩、抗裂性能的影响规律。基于扫描电镜试验,揭示了混杂纤维和SAP对水泥混凝土的增韧阻裂机理。结果表明:混杂纤维的掺入可有效提升水泥混凝土抗压强度和抗弯拉强度;混杂纤维-SAP改性水泥混凝土的断裂能相比SAP改性混凝土提高了105. 95%,单位面积总开裂面积降低了73. 7%;混合纤维与SAP的加入显著降低了水泥混凝土的收缩率,同时减少了混凝土收缩稳定所需时间; SAP所释放的内养生水分有效促进了胶凝材料的水化反应,而同时混杂纤维可对基体起到增韧作用,二者的有效结合对于增强水泥混凝土的力学性能和抗裂性能具有积极意义。     

聚丙烯纤维混凝土直接拉伸性能的试验研究

重点研究聚丙烯纤维增强混凝土在单轴直接拉伸荷载下的力学性能和纤维混凝土的单轴拉伸应力变形全曲线。提出单轴拉伸相对应力裂缝宽度曲线的理论方程式。由单轴拉伸全曲线得到了纤维混凝土的应力裂缝宽度曲线、断裂能及特征长度等。试验发现:当纤维体积掺量为0 14%时,纤维混凝土的轴心抗拉强度比基准混凝土提高20%,极限拉伸应变提高49%,断裂能提高68%,临界断裂时的最大裂缝宽度增加55%。聚丙烯纤维具有良好的阻裂性能,增强了硬化混凝土的能量吸收能力。     

玄武岩纤维沥青混凝土技术性能研究

通过约束应力试验和冲击韧性试验,研究玄武岩纤维增强沥青混凝土的抗裂性能,结果表明:玄武岩纤维加筋沥青混凝土具有极低的冻断温度,在低于沥青硬化温度下仍具有较好的低温柔韧性;相对于正常油石比沥青混凝土,富沥青含量沥青混凝土的冲击韧性提高了11%,玄武岩纤维沥青混凝土的提高幅度约为65%。结合玄武岩纤维室内指标检测和混合料试验,探讨路用玄武岩纤维技术要求。通过室内试验和试验路铺筑,提出掺加玄武岩纤维的沥青混合料的施工工艺和施工注意事项。     

碳纤维局部增强钢筋混凝土梁抗弯力学性能试验分析

碳纤维混凝土是在普通混凝土中均匀加入一定形状、尺寸和掺量的短切碳纤维而构成的一种同时具有机敏性能和优良力学性能的本征型智能材料。由于碳纤维具有高强、高弹模等特点,所以把碳纤维加入混凝土中能较好地改善混凝土的脆性,起到增强阻裂和改善变形性能的效果。该文通过试验,研究了将碳纤维加入普通的钢筋混凝土梁后构件的抗弯力学性能,试验结果表明,文中提出的PCFRC的概念可以较好地解决混凝土的裂缝问题,掺入碳纤维后增强阻裂效果明显,对普通钢筋混凝土构件的韧性、变形性能等均有较好的改善作用。     

纤维对C50防水混凝土抗裂及防渗性能的影响研究

通过试验研究了单掺聚丙烯纤维、钢纤维和复合钢纤维与聚丙烯纤维对C50防水混凝土力学、防渗及抗裂性能的影响。结果表明:纤维的掺入对混凝土的抗压强度影响不大,可明显提高其劈拉强度和抗裂性能,但会降低其抗水渗透和抗氯离子渗透性能,适量的聚丙烯纤维与钢纤维复掺可改善其防渗性能;复合钢纤维-聚丙烯纤维混凝土的性能优于单掺两种纤维的混凝土;1.05%体积掺量的钢纤维和0.15%体积掺量的聚丙烯纤维复合时,混凝土性能最佳。     

PVA纤维增强珊瑚混凝土静动态力学性能试验研究

为增强珊瑚混凝土的力学性能,对其进行了5种聚乙烯醇纤维体积分数（0、0.5%、1%、1.5%和2%）条件下的静态力学试验,并采用直径为100 mm的分离式霍普金森杆研究其在4种应变率下的冲击压缩性能。结果表明：掺入适量纤维能明显提高混凝土静态抗压强度与劈裂抗拉强度;动态力学试验表明珊瑚混凝土具有明显的应变率效应,加入纤维后能提高动态增强因子对应变率的敏感性,增强效果在纤维掺量为1.5%时趋于饱和;纤维在混凝土中起到了阻裂与耗能的作用,能明显地改善混凝土的破坏形态与冲击韧性。     

纤维增强沥青混凝土路面抗裂性能的黏弹性损伤分析

为了研究芳纶纤维增强沥青混凝土路面的抗裂性能,通过劈裂试验和细观复合材料力学对比研究,确定了芳纶纤维的合理掺量为质量含量0.2％;应用黏弹性理论确定了芳纶纤维增强沥青混凝土的松弛模量;应用有限元数值计算的方法,对已含裂缝芳纶纤维增强沥青混凝土路面进行了黏弹性与损伤的耦合分析,分析了芳纶纤维含量对平均损伤因子、损伤区半径、断裂区半径的影响.分析结果表明:质量含量为0.2％的芳纶纤维增强沥青混凝土路面的松弛损伤因子比无纤维时减少了8.38％,损伤区半径和断裂区半径分别减小了66.34％和64.16％;这3个参数都充分表明,芳纶纤维增强沥青混凝土路面的力学性能和耐久性都有明显地改善,可提高低温抗裂能力.     

纤维增强钢丝网混凝土的研究和工程应用

对纤维增强钢丝网混凝土的两种主要类型,即钢纤维增强钢丝网混凝土和聚丙烯纤维增强钢丝网混凝土的研究和应用进行了分析,说明短纤维与钢丝网的复合能有效地提高混凝土构件的抗裂性能和抗弯承载能力,增强构件的延性和韧性。纤维增强钢丝网混凝土是一种高强高抗裂的复合材料。     

玄武岩纤维沥青混合料路用性能研究

沥青混凝土路面中掺入纤维可以减缓车辙病害的产生,预防低温开裂裂缝的形成,降低水损害的发生,对提高沥青混凝土路面路用性能和增加沥青路面使用寿命有着重要的作用。该文通过原材料性能试验、沥青胶浆网篮析出试验、沥青胶浆抗剪、抗裂试验来评价玄武岩纤维胶浆的胶浆特性和力学性能;通过车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂等试验评价AC-13C和SMA-13玄武岩纤维沥青混凝土路用性能。试验结果表明:玄武岩纤维增强了沥青胶浆的吸附性,改善了沥青胶浆抗剪强度;AC-13C和SMA-13沥青混合料在纤维掺量分别为0.3%、0.4%时动稳定度达到峰值;在纤维掺量分别为0.4%、0.3%时,冻融劈裂残留强度比达到最大。     

纤维二灰碎石基层的试验及应用

本文在二灰稳定碎石基层中掺入聚丙烯纤维以提高其强度与抗裂性能,对纤维二灰稳定碎石进行了配合比设计并对其路用性能进行了室内试验。室内试验表明:各龄期下,对于二灰稳定石灰岩碎石的无侧限抗压强度,其在掺入适量聚丙烯纤维后并未发生显著提高,且当纤维掺入量超过0. 15%后,无侧限抗压强度会出现降低;聚丙烯纤维的加入并不能改善石灰稳定碎石的早期劈裂强度,但随着纤维掺量的增加,后期劈裂强度逐渐增大;综合抗冻性试验与收缩性能试验可知,聚丙烯纤维的加入明显提高了纤维二灰稳定碎石的抗裂性能,且随着龄期的提升,纤维二灰稳定碎石的抗裂性能有明显的提高;综合室内强度试验、抗裂试验和稳定性试验,建议聚丙烯纤维的最佳掺量为0. 1%～0. 15%。工程应用实例表明:采用聚丙烯纤维二灰稳定碎石作为路面基层后,路面的路用性能优异,抗裂性能的优势尤为显著。     

聚丙烯腈纤维对混凝土早期抗裂性能的影响

对聚丙烯脯纤维增强水泥砂浆和混凝土的早期阻裂性能进行了试验研究。试验证明，聚丙烯脯纤维对改善混凝土和砂浆的早期抗裂性有良好的效果，养护方法对纤维混凝土早期抗裂性有较大影响。     

玄武岩纤维-风积沙混凝土抗冲击试验研究

为了满足道路水泥混凝土承受动荷载的使用需求,纤维提升水泥混凝土的抗冲击能力具有较强的优势。采用玄武岩纤维(BF)增强风积沙混凝土(ASC)的抗冲击性能,研究BF体积掺量对ASC抗冲击性能的影响规律及作用机制。设计了不同体积掺量(0,0. 05%,0. 1%,0. 15%和0. 2%)的玄武岩纤维风积沙混凝土,利用自制落锤式装置对其进行抗冲击试验研究,同时采用数理统计模型对抗冲击次数进行拟合及失效概率预测。结果表明:ASC的抗冲击性能指标随BF掺量的增加呈现出开口向下的抛物线变化趋势,BF体积掺量为0. 1%时,混凝土的抗冲击性能指标均达到最大,其终裂次数、延性比和韧性系数分别为普通风积沙混凝土的1. 75倍,4. 41倍和2. 75倍; BF对ASC的增强、增韧主要依靠纤维与水泥基体之间的摩擦力和机械咬合力实现,破坏主要是因为BF被拔出及BF与水泥石界面区水化产物脱落;玄武岩纤维风积沙混凝土抗冲击次数服从Weibull双参数分布模型,初裂次数和终裂次数试验数据点基本分布在一条直线上。建立了玄武岩纤维风积沙混凝土不同失效概率下(0. 1,0. 2和0. 3)的抗冲击次数与BF体积掺量之间的函数模型,模型表明玄武岩纤维风积沙混凝土抗冲击次数随着失效概率的增加而增大,随纤维掺量的增加呈先增大后减小。     

纤维增强沥青混凝土低温性能研究

通过一系列低温试验,比较了GoodRoadⅡ聚酯纤维增强沥青混凝土与普通沥青混凝土的低温性能指标。结果表明,加入纤维后沥青混凝土的弯曲应变能提高,脆化点温度降低,低温蠕变速率增大,J 积分试验的应变能增大,纤维的加入使沥青混凝土的低温抗裂性能得到改善。并解释了其改善机理。     

改性聚酯纤维混凝土在机场跑道改建中的应用

为了研究道面改性聚酯纤维混凝土早期抗裂性能,提出了道面合成纤维混凝土早期抗裂性能的试验方法,进行了改性聚酯纤维的规格、掺量和搅拌时间等阻裂性的试验.纤维规格对裂缝面积影响最大,纤维掺量对裂缝影响次之.在试验结果的基础上,确定了某机场道面改性聚酯纤维混凝土的配合比,成功地解决了该机场道面混凝土早期裂缝问题.     

IHFRP布约束混凝土棱柱轴压力学性能试验研究

通过21个混凝土棱柱的轴心抗压性能试验,研究了碳、玻纤维层内混杂纤维布(IHFRP)约束混凝土柱的破坏形态、应力-应变全曲线、峰值应力、峰值应变和变形性能.试验结果表明:(1) IHFRP显著提高了柱的承载力,对于相同层数纤维布约束试件随着混杂纤维布中碳纤维含量的增加,承载力增长越显著;(2)基于试验数据线性回归得到了混杂纤维布约束混凝土棱柱的强度计算公式,IHFRP约束混凝土棱柱的强度约束系数为5.45; (3)IHFRP显著改善了柱的延性性能,通过延性指数较好地分析了约束混凝土棱柱的变形性能.     

碳纤维增强沥青混凝土路用性能研究

该文为研究碳纤维增强沥青混凝土的路用性能,采用不同掺量的碳纤维掺入沥青混凝土中,进行了各项路用性能试验。结果表明:沥青胶浆对短切碳纤维具有较好的裹附性,能够实现对沥青的性能增强。采用长度为12mm短切碳纤维对沥青进行增强时,沥青软化点、针入度和延度均有不同程度的改善;掺加量为0.05%左右时,沥青及其混合料的性能达到最佳。     

基于灰靶决策优化的玄武岩纤维混凝土配合比设计及其阻裂增韧性能评价

为得到阻裂增韧性能优异的玄武岩纤维桥梁混凝土,在配合比设计时,基于灰靶决策优化理论对玄武岩纤维混凝土进行力学与抗裂性能的初步材性优选,同时通过平板抗裂、干燥收缩、三点弯曲韧性试验研究玄武岩纤维在混凝土塑性阶段、养生期内的阻裂抑缩及后期承荷时的增韧作用规律,综合分析得出在混凝土中阻裂增韧性能最优的玄武岩长度、掺量.试验结果表明:玄武岩纤维能有效延缓塑性裂缝开展时间、降低裂缝面积,对降低失水收缩和改善脆性开裂也极为有利,长度为12 mm、掺量为0.06％的玄武岩纤维混凝土阻裂增韧性能综合最优.     

柔性纤维增强水泥稳定碎石抗裂性评价方法

半刚性基层材料自身抗裂性能不足将导致基层开裂,基层开裂将导致路面结构的破坏.针对半刚性基层常见的开裂病害,提出采用柔性纤维增强水泥稳定碎石抗裂性能,并通过室内干缩试验、温缩试验以及断裂韧性试验研究了柔性纤维增强水泥稳定碎石的抗裂性能.结果表明材料的干缩耗能系数、温缩耗能系数以及断裂韧度综合反映了柔性纤维增强水泥稳定碎石的抗裂性能,可以用来定性评价半刚性基层的抗裂性能.     

基于致密增韧机理的高抗折混凝土制备试验研究

该文基于致密增韧思路,开展了集料致密级配优选、环氧树脂纤维空间网架及养生条件对混凝土抗折强度影响试验研究,常规条件下成功制备28 d龄期抗折强度19.4 MPa的混凝土。试验发现:采用优化致密级配集料制备的水泥混凝土空间堆积密度大,致密程度高;环氧树脂纤维空间网架进一步填充混凝土微孔隙,提高结构密实度,抑制微裂缝扩展,提高混凝土的抗裂性,实现了混凝土抗拉性能增强;混合养生条件更有利于促进环氧树脂纤维与水泥水化物共生,形成抗裂结构网架。     

碳纤维沥青胶浆路用性能试验研究

碳纤维是"外柔内刚"的新一代增强纤维。采用锥入度试验、低温延度试验和动态剪切流变试验,分析不同掺量和不同长度碳纤维条件下沥青胶浆的抗剪强度、低温性能和高温流变特性。结果表明:掺入碳纤维沥青胶浆抗剪切性能显著增强;随着纤维掺量增大、纤维长度增加,沥青胶浆抗剪强度提高,但其低温延度有所降低;碳纤维能显著提高沥青胶浆高温抗车辙性能,其对沥青的稳定与增强作用是主要原因。