PVA纤维在ECC材料中分散性的定量评价方法

纤维分散性对于纤维增强水泥基复合材料力学性能具有重要影响,由于聚乙烯醇(PVA)纤维与水泥基体的对比度较低,因此评价PVA纤维增强超高韧性水泥基复合材料(PVA-ECC)中纤维的分散性仍是一大难题.针对这一问题,采用荧光显微镜观测PVA-ECC试件的断面,并用CCD照相机采集荧光图像,然后利用数字图像处理和统计方法对纤维分散性进行研究.试验结果表明:纤维识别的准确性得到提高,计算得到的分散系数合理,可用于纤维分散性的评价,该检测方法具有可行性.     

纤维单向排布对水泥基材料干燥收缩影响研究

本文通过对单向排布与随机乱向钢纤维增强水泥基材料的干燥收缩试验,测得干燥收缩应变-时间变化曲线,分析了纤维方向对水泥净浆、水泥砂浆以及混凝土干燥收缩变形的影响。结果表明,相较随机乱向钢纤维增强水泥基复合材料,单向钢纤维增强水泥基复合材料干燥收缩应变显著降低。干燥收缩变形速率随着干燥时间增长逐渐减缓。同时,钢纤维单向排布对水泥净浆、水泥砂浆以及混凝土干燥收缩应变的影响依次降低。     

纳米和纤维增强水泥基材料耐高温性能及机理研究进展

为提高混凝土的耐高温性能，基于国内外众多学者的试验研究和理论分析，总结了纤维和纳米混凝土的高温劣化机理，并综述了纤维和纳米粒子增强水泥基复合材料耐高温性能的研究进展。分析表明：1)混凝土高温爆裂现象与蒸汽压力机理、热应力机理以及热开裂机理有关；2)混杂纤维可降低基体各部分之间的温差、释放蒸汽压力等，从而有效提高混凝土的结构高温稳定性；3)纳米粒子通过优化微观结构有助于增强水泥基体的耐高温性能；4)纤维和纳米粒子共同作用有助于进一步提高水泥基材料耐高温性能。该结论可为混凝土耐高温性能和高温试验明确研究方向提供参考。     

纤维-水泥基材料的界面黏结性能

为了研究纤维-水泥基材料界面区的结合状况,进一步提升纤维-水泥基材料的使用性能,通过回顾国内外关于界面黏结性能的研究现状,针对纤维-水泥基体界面结构,重点讨论3种纤维增强水泥基材料的界面黏结性能,并对纤维增强水泥基材料的界面黏结性能进行归纳总结。     

桥墩冲刷破坏纤维水泥基修补材料试验研究

为研究用于混凝土桥墩冲刷破坏的修补材料,采用正交试验法,设计制作纤维水泥基修补材料并进行力学性能研究。在水泥基复合材料中加入pp纤维,采用低水胶比,进行纤维水泥基修补材料试配,将硅灰、粉煤灰、pp纤维和减水剂设为正交因素,根据各因素水平确定正交试验配合比,制备各组配合比试件并测试其抗折强度、抗压强度、耐磨性和抗冲击性,对试验结果进行对比分析。试验结果表明:配制的纤维水泥基修补材料具有优异的力学性能、耐磨性和抗冲击性;纤维和减水剂对修补材料施工性能影响较大;硅灰对修补材料性能有显著影响,增加硅灰掺量会提高力学性能、磨耗性和冲击韧性,但会降低延性指数;增加纤维掺量可以提高延性指数。将该修补材料运用于实际工程中,施工性能良好,修补结构表面无明显开裂、脱落等现象,对于原主体结构具有良好的保护性能。     

FRP包裹混凝土圆柱统一约束模型

为进一步明确纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土圆柱轴压性能影响因素及现有约束模型适用性,收集了混凝土强度在6.2～188.2 MPa范围内的普通混凝土、高强混凝土、超高性能混凝土、再生混凝土、海水海砂混凝土和工程水泥基复合材料等1049组普通FRP/大应变FRP包裹圆柱的试验数据.在统计分析基础上,基于最小二乘法建立...     

基于开裂应变能平衡原理的纤维水泥稳定破碎卵石增韧研究

为了降低水泥稳定碎石基层对矿石资源过多的消耗，并探究纤维对水泥稳定碎石抗疲劳开裂的增韧作用，采用破碎卵石替代石灰岩集料，基于开裂应变能平衡原理建立疲劳裂纹长度预测模型，分析纤维增韧水泥稳定破碎卵石疲劳开裂性能。选取不同长度(10、15、20 mm)和掺量(0.9、2.0、3.0 kg·m^-3)的聚丙烯纤维，设计了纤维增韧水泥稳定破碎卵石间接拉伸疲劳试验，采集应变、模量以及裂纹长度等信息。利用所提出的模型获取疲劳开裂扩展规律，并与传统基于模量衰减的疲劳开裂模型预测结果及试验实测裂纹长度进行对比分析。结果表明：基于应变能疲劳损伤模型预测的裂纹长度与实测裂纹长度更为接近，说明所提出的模型能更好地表征纤维增韧水泥稳定破碎卵石的疲劳开裂特性。损伤密度在稳定发展阶段增长速率随纤维长度的增加呈下降趋势，随纤维掺量的提高先减小后增加，表明掺量对水泥稳定破碎卵石抗疲劳开裂性能的提升更加明显，但掺量过高反而会降低纤维水泥稳定破碎卵石的抗裂性能，在长度20 mm、掺量2.0 kg·m^-3时疲劳寿命提升最佳(3倍左右),建议纤维长度取15～20 mm,掺量范围为0....     

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.     

Al基复合材料纤维方向性控制和耐磨性

对离心法制得的短纤维增强的Al基复合材料的耐磨性进行了研究。研究结果表明，增强纤维在基体中的分布具有方向性，垂直于纤维方向的磨面的耐磨性比平行于纤维方向的磨面的耐磨性有明显的提高。     

纤维增强聚氨酯水泥复合材料抗弯性能试验研究

为改善聚氨酯水泥复合材料的受力性能,采用掺加碳纤维、PVA纤维与钢纤维的方法来增强复合材料的抗弯性能,通过三点试验测试了不同纤维掺比试件的抗弯强度,并采集了加载中试件梁底的应变变化。由此对比总结了不同纤维掺量下复合材料的抗弯强度变化规律;分析了不同纤维掺量下试块受力变形机理。结果表明:3种纤维均能够显著提升聚氨酯水泥复合材料的抗弯强度与延性。     

碱矿渣胶凝材料的开裂性能研究

碱矿渣胶凝材料是具有高强、高耐久性的胶凝材料,但其收缩大,易开裂,是阻碍其广泛应用的主要原因.通过圆环法研究了MgO膨胀剂、聚丙烯纤维和减缩剂单掺或复掺对碱矿渣胶凝材料开裂性能的影响.研究结果表明:单掺MgO膨胀剂对碱胶凝体系抗裂不利,减缩剂和聚丙烯纤维的掺入能够有效延缓裂缝的形成,减小开裂面积.     

超高韧性水泥基复合材料疲劳损伤模型试验

为研究超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)的疲劳特性,对其进行了弯曲疲劳试验;在UHTCC弯曲疲劳试验的基础上,从连续损伤力学出发,基于弹塑性各向同性损伤模型,研究了该材料在等幅重复荷载下的弯曲疲劳累积损伤性能,并建立了关于D-S的疲劳损伤模型。为准确描述该材料的损伤演变,模型中引用了起始损伤Ds的概念表示第Ⅰ变形阶段的损伤量;采用试件底面塑性应变εp作为变量计算损伤量D;根据试验曲线拟合得出损伤模型的各项参数。结果表明:UHTCC在不同应力水平S下的起始损伤量和累积损伤程度随应力水平的降低而变小,与实际情况相符;损伤模型的计算曲线与试验曲线吻合良好。     

钢纤维增强聚合物混凝土在梯面大桥桥面铺装中的应用

钢纤维增强聚合物混凝土是由乳胶、钢纤维和混凝土复合而成的高性能混凝土材料 ,它具有比钢筋混凝土和钢纤维混凝土更为优良的抗拉、抗折、抗疲劳强度及冲击韧性。以梯面大桥桥面铺装为工程实例 ,介绍了钢纤维增强聚合物混凝土的工程应用及其试验使用情况     

粘贴纤维布加固RC梁的受弯裂缝计算方法

针对目前关于粘贴纤维布(FRP)限制钢筋混凝土(RC)梁裂缝开裂的作用缺乏理论探讨和定量分析的问题,根据混凝土裂缝开裂机理建立了粘贴纤维布加固梁的裂缝开裂全过程表达式,在5片粘贴纤维布加固的RC简支T型梁试验中定量研究了不同受力阶段下的裂缝宽度和裂缝间距,理论分析和试验研究都考虑了初始荷载对裂缝开裂的影响。分析表明:纤维布粘结应力是裂缝间距和宽度减小的主要原因,粘贴纤维布加固后梁的裂缝开裂分为两个阶段。最后,提出了粘贴纤维布加固RC梁的受弯裂缝宽度计算方法。     

纤维高强混凝土干接缝剪切性能试验研究

节段预制匹配梁混凝土干接缝键齿受力后易沿键齿根部产生斜裂缝,并发生沿键齿根部脱落的脆性破坏,在混凝土中掺加纤维可改善干接缝剪力键受力性能。考虑纤维长度、纤维形状、纤维种类及纤维体积率4种影响因素,制作了4组9对干接缝剪力键试件进行直剪试验,得到了以上4个因素对纤维高强混凝土干接缝剪切行为和抗剪强度的影响规律。结果表明：与未掺加纤维的高强混凝土相比,纤维高强混凝土干接缝的开裂剪应力、极限剪应力和延性均有所提高,开裂剪应力平均提高了48.1%,极限剪应力提高了26.0%,延性指标提高了24.4%;在一定范围内,纤维高强混凝土干接缝的极限剪应力随着纤维长度的增长和纤维体积率的增大而增大;纤维混凝土可以增强干接缝的极限剪应力,端钩型纤维对干接缝极限剪应力提升的效果明显大于波浪型和平直型;同时,归纳了既有干接缝承载力计算公式,利用既有试验数据对不同公式的承载力计算值进行了对比分析,发现各公式对试件承载力的预测值与侧向预压应力有关,其中Rombach公式计算值与试验值吻合最好,但离散度较大。试验结果可为今后纤维高强混凝土干接缝剪切行为和抗剪强度的研究提供数据支持。     

基于SCB试验的沥青混合料低温性能评价指标研究

研究沥青混合料低温性能评价指标与路面开裂状况之间关系，是合理确定沥青混合料低温性能评价标准的重要依据。为解决传统小梁弯曲试验同现场开裂相关度不高的问题，针对现场不同裂缝间距段落的芯样，引入半圆弯曲试验（SCB）开展混合料低温断裂与抽提沥青BBR试验研究，建立沥青路面开裂间距与沥青混合料断裂能、断裂韧性、劲度模量等指标的关系。从SCB与BBR对比试验可得出结论：改进后的SCB试验能真实反映吉林地区沥青路面实际低温开裂状况；提出了寒区沥青路面低温开裂判定标准；并通过断裂能及断裂韧性等指标的对比分析，提出采用SCB试验的断裂能作为混合料低温性能的评价指标更为合理。研究成果丰富了沥青混合料低温性能评价方法，为完善沥青路面低温抗裂设计提供了技术支撑。     

后浇UHTCC加固既有混凝土复合梁的弯曲控裂性能

对不同厚度的既有普通混凝土梁体受弯一侧浇筑超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)制成定截面复合梁,通过四点弯曲试验对2种材料结合后的整体工作性能,以及UHTCC层作为外浇层对表面裂缝的分散和限制能力进行试验研究。通过平截面假定法和平衡方程,采用受约束的混凝土受拉本构模型,推导计算了复合梁整体受力过程中不同阶段的极限承载力。结果表明:通过纤维的桥联和应力传递作用,UHTCC层能有效控制裂缝的生成和扩展,并将上层混凝土中出现的单条宽裂缝分散成多条细密裂缝;UHTCC层的加入提高了复合梁的承载能力,限制了混凝土裂缝的开展,增强了整体延性;受拉一侧UHTCC所占的比例越大,复合梁中点挠度越大,极限弯曲强度越高;混凝土强度等级越高,UHTCC层对复合梁前期强度影响越小,但后期整体韧性改善依旧显著;极限承载力计算值与实测值符合较好。     

木寨岭公路隧道高弹模PVA合成纤维喷射混凝土抗裂技术研究与探讨

为提高初期支护混凝土的强度、密实性、韧性,保障施工安全,通过开展室内多组配合比的高弹模PVA 合成纤维混凝土硬化 收缩开裂性能试验测试进行试配,并成功应用于木寨岭公路隧道现场实际施工。在木寨岭公路隧道喷射混凝土施工中添加高弹模 PVA 合成纤维,使混凝土具有良好的抗裂、增韧性能,极限变形能力增大,混凝土的完整性提高,达到了减少初期支护混凝土产生裂 缝、控制开裂的效果。对高地应力大变形的隧道初期支护,在支护结构变形可控的条件下,抗裂性能显著,值得借鉴与推广。     

玄武岩纤维长度对喷射混凝土力学性能影响规律研究

为研究不同长度玄武岩纤维（BF）喷射混凝土力学性能随龄期发展的规律，设置相同掺量、不同长度纤维工况，比较喷射混凝土不同龄期基础力学性能试验结果，探究玄武岩纤维混凝土强度发展规律。研究结果表明： 1）3种长度（6、16、50 mm）BF掺入对喷射混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度均有所提高，前期随龄期增长快，后期增长较慢，长度变化对强度提升效果影响存在差异。2）综合评价，抗压强度排序为BF-16＞BF-50＞BF-6。3）经曲线拟合分析可知，BF混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度近似满足公式y=a×xb的关系。4）3种长度（6、16、50 mm）BF掺入后，混凝土抗剪强度随龄期发展存在明显的阶段性特征，BF对喷射混凝土抗剪强度起负作用。5）弯曲韧性试验中，BF喷射混凝土初裂荷载有所提升，但不存在明显裂后韧性。6）BF长度对混凝土初裂荷载发展不存在明显优劣规律，综合考虑BF-16为最优长度。