掺合料对纤维增强水泥基材料拉伸性能的影响

为降低材料成本并探明掺合料对聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基复合材料抗拉能力的改性效果,采用一定量的粉煤灰、硅灰和偏高龄土代替水泥,试验研究了改性前后水泥基复合材料的拉伸应变、开裂强度、极限强度以及裂缝发展规律,分析了各种掺合料对水泥基复合材料抗拉性能的影响机理.试验研究结果表明:用粉煤灰代替65.0%的水泥,材料的初始开裂强度和极限强度随着粉煤灰的掺入分别降低了25.5%和26.0%,但复合材料的变形能力提高了2倍;粉煤灰改善了复合材料的裂缝宽度和间距,使得多重开裂现象更易发生;用粉煤灰和硅灰分别代替50.0%和15.0%水泥,使得复合材料裂缝宽度略有减小,变形能力比单掺粉煤灰提高了7.6%;偏高岭土的掺入,使得材料具有更好的变形能力;在纤维体积掺量为2.0%的情况下,粉煤灰、硅灰、偏高岭土的复掺使得纤维增强水泥基复合材料的极限拉应变达到2.0%,极限强度达到3.99 MPa,材料在拉伸荷载作用下呈现出高延性和多裂缝开裂特性,材料自身对裂缝具有很强的可控性,其饱和状态最大裂缝宽度为175μm,平均裂缝宽度不超过115μm.     

膨胀剂及纤维对水泥稳定碎石干缩性能的影响

对掺加膨胀剂、聚丙烯纤维的水泥稳定碎石和不掺加任何添加剂的水泥稳定碎石三种类型材料进行了干缩性能的试验,通过对试验结果的比较分析及对掺加膨胀剂与掺加聚丙烯纤维改善水泥稳定碎石干缩开裂性能不同作用机理的研究,得到如下研究结果:掺加膨胀剂比掺加聚丙烯纤维对水泥稳定碎石干缩抗裂性能的改善效果更好,且累计失水率值对膨胀剂水泥稳定碎石干缩抗裂性能的改善影响很大.     

碳纤维在水泥基体中的分散性研究

研究了分散剂甲基纤维素(MC)和羟丙基甲基纤维素(HPMC)的掺量、浓度及黏度对碳纤维在水中分散性的影响,利用硅粉的填充效应和分散效应,实现了碳纤维在水泥基体中的均匀分散.借助SEM扫描电镜,分析了不同配比的碳纤维增强水泥基复合材料(CFRC)试样的断口形貌.试验表明,HPMC对碳纤维的分散性优于MC,当HPMC和硅粉双掺、且HPMC水溶液质量分数为0.4%、硅粉掺量为10%时,碳纤维在水泥中的分散效果最佳.     

聚丙烯纤维改善水泥稳定建筑垃圾收缩抗裂性能研究

针对不同的建筑垃圾掺量,通过干缩抗裂性能试验、温缩抗裂性能试验,研究掺加聚丙烯纤维对水泥稳定建筑垃圾收缩抗裂性能的影响。试验结果表明:随着建筑垃圾掺量的增大,水泥稳定建筑垃圾的收缩抗裂性能逐渐降低,掺加聚丙烯纤维后,水泥稳定建筑垃圾的收缩抗裂性能均有不同程度的提高,建筑垃圾掺量为100%时,掺纤维水泥稳定建筑垃圾的28d干缩系数、7d平均温缩系数分别比不掺加纤维的水泥稳定建筑垃圾降低了19. 4%、7. 3%。     

矿物微粉和憎水剂对磷酸镁水泥基材料耐水性影响的试验研究

为了改善磷酸镁水泥基材料的耐水性能,通过掺加矿物微粉和憎水剂对磷酸镁水泥基材料的强度保留率、电通量和膨胀率进行研究。结果表明:掺加了矿物微粉和憎水剂的磷酸镁水泥基材料强度保留率较基准有所增加,矿物微粉掺量为20%时,各龄期强度保留率达到了最大值;在标准养护和水养的条件下,随着矿物微粉掺量的不断增加,磷酸镁水泥基材料的电通量呈逐渐降低趋势;矿物微粉掺量为20%时,28d电通量达到850C和900C;掺加20%矿物微粉和0.3%憎水剂的磷酸镁水泥基材料的膨胀率要高于基准组0.05%。     

公路工程用玄武岩纤维水泥混凝土抗弯拉强度研究

利用室内试验给出不同掺量下的玄武岩纤维混凝土抗弯拉强度变化规律。研究通过对玄武岩纤维掺量控制,对比统计不同掺量下玄武岩纤维水泥抗弯拉性能数据,探究了玄武岩纤维水泥混凝土抗弯拉强度与纤维掺量之间的关系。研究认为,玄武纤维水泥混凝土抗弯拉性能最佳掺量为3.0kg/m3;玄武岩纤维水泥混凝土中纤维掺量具有"顶板效应",当纤维掺量不小于3.5kg/m3时,玄武岩纤维混凝土的抗弯拉强度不会因玄武岩纤维的掺入而增强;当纤维掺量为2.5kg/m3时,玄武岩纤维水泥混凝土质价比最佳,在工程建设上具有一定的指导意义。     

掺石墨水泥基复合材料电磁波吸收性能研究

以水泥净浆为基体、高纯石墨粉为电磁波吸收剂,制备了掺石墨水泥基复合材料。采用矩形波导法测试不同石墨掺量下的水泥基复合材料的电磁参数,并基于传输与阻抗理论计算得到试验样品的反射损耗RL,另外又定义了损耗因子tanδ,最后根据广义匹配定律定义了M值。结果表明,15%石墨的水泥基复合材料低频段具有较高的介电常数,且其在吸波层厚度为5 mm时,出现两个吸收峰,分别为RL=-34.9 d B和RL=-53.75 d B,反射损耗RL-10 d B的频带达到0.43 GHz(3.62~3.95 GHz),有效吸收频带较窄。此外,石墨粒径组成尺寸对掺石墨水泥基复合材料吸波能力有一定影响。     

废弃FRP在水泥基材料中的循环再利用

为解决废弃纤维增强复合塑料(fiber reinforced plastics,FRP)难以处理的问题,利用废弃FRP破碎料作为增强相制备水泥基复合材料。通过超声分散废弃FRP破碎料,与水泥基材料混合后制备废弃FRP-水泥基复合材料,并进行性能测试与微观结构分析。试验结果表明:加入废弃FRP破碎料导致水泥基体的流动性下降;复合材料的抗压和抗折强度随FRP破碎料添加量的增加呈先增大后减小的变化趋势,FRP破碎料与水泥的质量比为10%时复合材料的力学性能最佳,其28 d抗压强度和抗折强度相比于水泥基体提高了36. 1%和45. 3%;废弃FRP破碎料中玻璃纤维与环氧树脂粉末对复合材料的强韧化均有贡献,表面具有类珠链结构的玻璃纤维表现出更好的强韧化效果。     

含掺杂剂的EPS多孔水泥基材料电磁屏蔽性能研究

对掺膨胀石墨、碳纤维的EPS多孔水泥基复合材料在100 k Hz~1 500 MHz频率范围内的电磁屏蔽性能进行了实验研究,结果表明:复掺膨胀石墨、碳纤维可明显提高EPS多孔水泥基复合材料低频段的电磁屏蔽性能;当EPS掺量为0.5%,膨胀石墨和碳纤维掺量分别为1.0%和3%时,在200~1 500 MHz内试样的最低电磁屏蔽效能为13 d B,最大的屏蔽效能达到20 d B;且导热系数为0.22 W/(m·K)。复掺膨胀石墨、碳纤维的EPS多孔水泥基复合材料力学性能也比单纯的EPS水泥基复合材料有所提高。     

浅谈纤维增强水泥基复合材料

纤维增强水泥基复合材料作为新型工程材料已在土木工程多领域中得到广泛地应用。对纤维增强水泥基复合材料的类型、阻裂机理、评价方法和工程应用等各方面加以介绍,探讨纤维增强水泥基制品工业今后的发展方向,为不同类型的纤维增强水泥基复合材料产品在实际工程中的设计和应用提供参考。     

框架一密肋耗能复合墙结构与框架填充墙结构抗震性能的对比分析

用密肋耗能复合墙取代传统的砖墙作为框架结构中的填充墙,形成框架一密肋耗能复合墙结构．通过建立简化的刚架一整体钭压杆模型,运用静力弹塑性分析方法对框架一耗能复合墙结构与框架填充墙结构在周期、层间位移角、局部变形等几方面进行对比分析．计算结果表明,耗能复合墙通过优化设计即可调整抗侧刚度并能有效耗散地震能量,在中高地震烈度区以密肋耗能复合墙代替砖填充墙后,结构的抗震性能明显优于普通框架一砖填充墙结构．     

近场地震作用下密肋耗能复合墙结构地震响应分析

通过非弹性动态方法,改变控制参数的结构,输入不同近场地震波,进行地震响应分析．利用非线性有限元程序IDARC,建立密肋耗能复合墙结构简化分析模型,对同等条件下的密肋耗能复合墙结构与框架剪力墙结构,在近场地震作用下的典型层滞回曲线及结构耗能分布系数,进行对比分析．结果表明：在近场地震作用下密肋耗能复合墙结构,表现出良好的耗能减震能力,是一种较理想的新型抗震结构体系．     

地震作用下框架-复合墙结构弹塑性内力计算

框架-复合墙结构是以框架和密肋复合剪力墙共同承担水平地震作用的新型组合式双重抗侧力体系,合理计算弹塑性阶段框架与复合墙的内力是决定大震下结构体系安全性能的关键问题之一.根据6榀典型密肋复合墙试验数据,建立了复合墙体指数式刚度退化模型,量化了墙体在各变形阶段的刚度退化系数.在对比复合墙与框架、混凝土墙、砌体墙刚度退化规律的基础上,分析了复合墙刚度退化对结构受力性能的影响,提出了弹塑性阶段框架-复合墙结构地震内力的实用计算方法,并通过具体算例讨论了结构内力的变化情况.研究结果表明：弹塑性阶段,框架与密肋复合墙刚度退化速度比值呈非线性关系,框架分担总地震剪力的比例增加,但其绝对剪力值增加幅度并不明显;考虑弹塑性阶段复合墙的刚度退化,更好地符合了地震下框架-复合墙结构的实际受力情况.     

密肋复合板结构与装配式大板结构的体系比较

密肋复合板结构是一种以密肋复合墙板为主要构件,集承重、节能、保温、维护为一体的新型装配整体式结构体系,拥有独特的结构构造、良好的耗能及保温隔热性能．通过与传统大板结构在地震作用下破坏机理与抗震设防措施的对比,分析其在结构安全性、适用高度等方面与传统大板结构的不同．证明了密肋复合板结构体系有着优秀的结构性能及先进的设计理念,符合我国新时期对住宅结构发展的要求．     

基于抗震概念设计的密肋复合墙新型抗震结构体系

以512汶川大地震震害调查为基础,从抗震概念设计的角度出发,对建筑结构的典型震害进行了分析,指出设置多道防线、合理刚度布置、增强整体性能、重视非结构构件等对于保证结构抗震安全的重要意义,并结合课题组多年的研究成果,提出了一种具备多道抗震防线的刚度可调型密肋复合墙新型抗震结构体系,探讨了其对于改善结构抗震性能所起的积极作用.     

不同洞口位置节能砌块隐形密框墙体抗震性能

为了研究节能砌块隐形密框复合墙体的破坏形态及滞回性能、刚度退化、延性和耗能能力等抗震性能，以门洞位置为变化参数，设计制作了6个缩尺比例为1/2的墙体试件，进行了低周往复加载试验. 首先，通过对比、总结的方法，得出了试件的破坏形态并分析了其滞回性能；其次，采用切线刚度计算方法，对比分析了各试件刚度退化规律；然后，通过图解法确定屈服位移，并利用公式计算位移延性系数，从而分析判断各试件的延性性能；最后，采用等效粘滞阻尼系数的计算方法研究试件的耗能能力. 研究结果表明:在低周往复加载下，配筋合适的开洞复合墙体往往会发生剪压破坏，其破坏过程可分为弹性、弹塑性和破坏3个阶段；墙体试件的滞回曲线形状较为饱满，能表现出开洞的墙体会有良好抗震性能；中开洞墙体其骨架曲线下降段更为平缓，比偏开洞墙体的抗震性能更好；开洞位置越接近墙体的中间部位，墙体在弹塑性阶段刚度的有利贡献就越大，其变形能力也会越强；6个试件的延性系数均大于3，满足抗震规范要求，开洞位置越接近墙体中间的试件延性越好，其等效粘滞阻尼系数也越大，其耗能性能也越好；确定了墙体在不同性能目标时的变形容许值，为设计该类墙体提供理论基础.      

模拟深海环境砂土地层的材料配比试验研究

为了研究可近似模拟琼州海峡深海环境下砂土地层的相似材料，基于正交试验法，以重晶石粉/标准砂、黏结剂浓度、凡硅比和石膏含量作为4个控制因素，对不同配比相似材料的物理力学参数的变化规律进行了分析. 首先确定标准砂、重晶石粉作为骨料，凡士林和硅油作为黏结剂，石膏粉作为调节剂，其次基于正交试验原理设计25组相似材料配比，分别进行密度试验、直剪试验、压缩试验以及渗流试验，得到了重度、内摩擦角、黏聚力、压缩模量以及渗透系数等物理力学指标，通过极差和显著性分析，研究了各个控制因素对材料参数的影响规律，并对25组试验结果进行了去异常点的多元线性回归分析. 研究结果表明:相似材料重度受重晶石粉/标准砂比值的影响最大，石膏的比例是控制压缩模量的主要因素，内摩擦角和黏聚力无主要控制因素，重晶石粉的比重主要控制着渗透系数的大小；适用于深海环境砂土地层条件下的相似材料配比为重晶石粉/标准砂0.4，黏结剂浓度4.5%，凡硅比3∶1，石膏含量3%.      

碳纤维增强铝基复合材料的制备及其拉伸性能

利用挤压铸造方法,采用三种不同的凝固条件,制备了连续长碳纤维增强铝基复合材料的拉伸试样,并对其拉伸性能进行了试验。试验结果表明,该复合材料的抗拉强度和弹性模量皆随碳纤维的体积含量增加而增加。含48％碳纤维的复合材料比基体材料的拉伸强度高50％以上,但塑性指标随碳纤维含量的增加而显降低,当连续碳纤维的体积含量较小时,凝固条件对该复合材料的抗拉强度影响较大,对弹性模量的影响较小;当碳纤维的体积含量较大时,凝固条件对该复合材料的抗拉强度影响较小,而对弹性模量的影响较大。     

表面处理对HDPE/EVA/EG复合材料性能的影响

为了获得热稳定、阻燃和力学性能均较好的复合材料,以高密度聚乙烯/乙烯-醋酸乙烯酯(HDPE/EVA)共混物为基体,可膨胀石墨(EG)作为无卤阻燃剂,通过熔融共混方法制备了HDPE/EVA/EG阻燃复合材料.采用热重分析(TGA)、锥形量热仪、电子扫描电镜(SEM)等方法研究了钛酸酯偶联剂改性前后EG对复合材料的热稳定性能、阻燃性能以及力学性能的影响.研究结果表明, EG能提高聚合物基体材料的热稳定性能和阻燃性能,但力学性能降低;用钛酸酯偶联剂对EG改性后, HDPE/EVA/EG复合材料的断裂伸长率从232.3%提高到315.3%,拉伸强度由9.0 MPa增到了10.0 MPa,冲击强度由88 kJ/m2提高到129 kJ/m2.偶联剂的存在提高了EG与基体间的界面粘结力,使阻燃复合材料的综合力学性能得到改善.      

超高强钢管混凝土研究综述

为了解超高强钢管混凝土(UCFST)的研究现状, 分析了钢管混凝土(CFST)中钢管与核心混凝土的材料强度发展历程, 根据这2种材料不同强度等级的组合, 梳理了1套简洁的CFST分类与缩写方法; 总结了UCFST的基本力学性能、收缩性能和界面粘结性能及其主要影响因素; 探讨了核心超高强混凝土(UHSC)的制备技术要求, 展望了UCFST未来的研究方向。分析结果表明: UCFST的提出与研究可分为UHSC和超高强钢材(UHSS)2条路径, 中国以前者为主, 对后者的研究较为滞后, 实际应用也较少; 已开展的UCFST基本力学性能试验研究, 体系仍不完善, 结构层次研究极少, 主要集中于构件层次但试验量偏少, 且以轴压短柱为主, 未见构件抗剪、抗扭及其余复合受力的研究; UCFST的研究以核心混凝土为UHSC的构件为主, 核心混凝土与钢管均为超高强的次之, 其他组合的较少; 钢管与核心混凝土的强度匹配研究才刚刚开始, 应继续深入, 重点研究合理匹配的UCFST; 核心UHSC自收缩大, 可能导致其与钢管脱粘, 应开展钢与UHSC法向黏结强度、UCFST构件收缩的研究; 应考虑核心UHSC材料的工作环境、施工条件及其对UCFST组合性能的影响, 核心UHSC材料以超高强度要求为主, 且具有低收缩(或微膨胀)、高流动性的特性, 不必强调耐久性; 制备核心UHSC材料时采用常温养护, 可少掺或不掺纤维。