单边切口薄板研究聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料断裂韧性_高淑玲
PVA纤维增强水泥基复合材料拉伸特性试验研究_高淑玲
测量 .
图 4 SF-0的坍落扩展度
Fig. 4 Slump flo w o f S F-0
图 5 SF-2的坍落扩展度
Fig. 5 Slump flo w o f SF-2
由图 5可见 ,掺加纤维后 ,材料均匀性变差 , 空隙增加 ,流动性减小 .
好
410× 400
干拌 8 min,湿拌 8 mi n,加纤维后搅拌 8 mi n
好
420× 430
干拌 8 min ,湿拌 8 min
430× 440
干拌 8 min,湿拌 8 mi n,加纤维后搅拌 12 mi n
好
f 28 /M Pa 31. 25 48. 00
24. 21 33. 48 40. 85 43. 45 47. 67 33. 41
T ab. 2 Slump flo w a nd co mpressio n st rength o f each mix propo rtion
Lh × Lv /( mm × m m) 380× 400
t 干拌 8 min,湿拌 4 mi n,加纤维后搅拌 12 mi n
纤维分散性 好
520× 520
1. 1 试件设计与材料 直接拉伸试件尺寸为 305 mm× 76 mm× 13
m m,每组配比浇注 6个试件 . 单轴抗压试验试件 为直径 76 mm 高 152 mm的圆柱体 . 每组配比至 少 保证 3个试件 . 采用绝对体积法配制 ,灰砂比 2,水胶比 0. 426,配合比见表 1[6 ] .
表 2为各配合比的坍落扩展度和抗压强度试 验结果 .
由表 2可见 ,掺加硅灰后 , SF-0的坍落扩展度 比 F-0小 , SF-2的坍落扩展度比 F-2小 ,其流动性 减小 ;
高性能纤维增强水泥基复合材料的力学性能试验研究
高性能纤维增强水泥基复合材料的力学性能试验研究
刘界鑫;杨树桐
【期刊名称】《混凝土》
【年(卷),期】2015(000)007
【摘要】采用聚乙烯醇纤维( Polyvinyl Alcohol,简称PVA纤维)制备高性能纤维增强水泥基复合材料( PVA-ECC),通过立方体抗压强度和梁四点弯曲试验分别研究不同PVA纤维体积掺入量、不同砂胶比以及粉煤灰掺入量对PVA-ECC 材料的抗压强度与弯曲性能的影响。
结果表明:随着纤维掺入量的增加PVA-ECC 抗压强度逐渐降低,但弯曲延性增强。
砂胶比的降低使得纤维更好的分散,延性效果得到明显改善。
粉煤灰掺量的增加改善了PVA-ECC搅拌时的流动度,梁的抗弯承载力有所降低,但延性提高。
【总页数】3页(P68-70)
【作者】刘界鑫;杨树桐
【作者单位】中国海洋大学工程学院土木工程系,山东青岛266100;中国海洋大学工程学院土木工程系,山东青岛266100
【正文语种】中文
【中图分类】TU528.572
【相关文献】
1.超高性能钢纤维增强水泥基复合材料的力学性能及微结构分析 [J], 戎志丹;姜广;孙伟;邱瑞;金鑫
2.高性能纤维增强水泥基复合材料(HPFRCC)的制备及其力学性能研究 [J], 姚山;赵毕红;韩宁
3.纤维增强高性能水泥基复合材料抗氯离子侵蚀性能试验研究 [J], 刘荣浩;张勤;张正;荀勇
4.高性能纤维增强水泥基复合材料及其墙材制品性能试验研究 [J], 麻鹏飞;程宝军;高育欣;康升荣;涂玉林
5.纤维混杂对超高性能纤维增强水泥基复合材料力学性能的影响 [J], 张浩;张丽辉;刘建忠
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超高韧性水泥基复合材料研究进展及其工程应用
超高韧性水泥基复合材料研究进展及其工程应用发布时间:2021-06-22T09:25:20.017Z 来源:《基层建设》2021年第8期作者:王燕[导读] 摘要:超高韧性水泥基复合材料是以水泥作为基本粘结料,加上小粒径细骨料作为基体,再加入体积掺量左右的聚乙烯醇纤维作增强材料配制而成的新型建筑材料。
身份证号码:37250119750103XXXX 聊城市三优装饰工程有限公司山东聊城 252000 摘要:超高韧性水泥基复合材料是以水泥作为基本粘结料,加上小粒径细骨料作为基体,再加入体积掺量左右的聚乙烯醇纤维作增强材料配制而成的新型建筑材料。
这种材料的特点不同于以前的纤维增强材料,依靠通过增加大体积含量的维来获得高性能,而是基于材料微观结构设计的一种具有超高韧性的新型复合料,这种材料在荷载作用下具有明显的应变硬化特征,在直接拉伸作用下可产生多条细微裂缝,稳定的拉应变能够达到左右。
鉴于此,本文主要分析探讨了超高韧性水泥基复合材料构件受剪性能试验方面的内容,以供参阅。
关键词:超高韧性水泥;基复合材料;构件;受剪性能 1 超高韧性水泥基复合材料配制及力学性能试验在混凝土中掺入纤维是提高材料钢性及耐久性等性能的有效途径,一般的纤维混凝土是通过添加长的连续纤维来提髙材料性能,形成高性能纤维混凝土,这种材料的缺陷在于虽然能够有效地提高靭性,但是当构件开裂后,添加的纤维材料一般会被拉断或失去粘结力从基体中脱落,承载能力随之下降,而且一般添加的纤维体积含量较大。
超高韧性水泥基复合材料是通过微观物理力学设计,使得基体朝度、界面粘结和纤维特性三者达到最优组合,当构件开裂后,纤维能够发挥桥联作用,继续承受荷载,并伴随裂缝开展逐渐从基体中拔出,在此过程中荷载反而有所提高,大量新的微裂缝不断产生,材料经历应变硬化阶段,通过自身的不断变形来实现延性破坏;产生的裂缝也没有太大的破坏性,而是没有危害的微裂缝,整个加载过程也是损伤累计的过程,最终使得材料具有较高的初性和断裂能。
超高性能水泥基复合材料三点弯曲梁断裂韧度的试验测定及影响规律_王海超
断裂模型等,部分成果已应用于实际工程[3]。超高 性能水泥基复合材料( 简称 UHPCC) 是基于断裂力 学和微观力学原理,系统地设计、调整和优化材料体 系 [4],从而得到的水泥基复合材料。普通混凝土 开裂时,会出现单一宏观开裂裂缝,而且开裂后承载 力下降很快,发生突然脆断。而 UHPCC 在加载开 裂时,会出现很多条细小裂缝,承载力也不会马上出 现下降,这样就将传统水泥基材料在抗拉荷载下单 一裂纹的宏观开裂模式转化为多重微细裂纹的微观 开裂模式[5]。
1 试验概况 1. 1 试验准备
试验采用 42. 5 普通硅酸盐水泥、一级粉煤灰, 细骨料采用石英砂 ( 优质人造硅砂) ,粒径 0. 21 ~ 0. 36 mm,减水剂采用聚羧酸高效减水剂,拌和水采 用自来水,纤维混掺进口和国产两种,进口 PVA 纤 维采用日本产尤尼吉可维纶纤维,表面经过涂油处 理,吸水性很小;国产纤维为国内某公司生产。设计 了 3 种强度、2 种试件尺寸及 3 种裂缝高度的纤维 复合材料和水泥基体试件进行试验研究,采用 3 点 弯曲梁进行加载试验。各组试件尺寸、材料基本力 学性能及 切 口 深 度 参 数 等 见 表 1,每 组 试 件 数 为 3 个。同时成型 100 mm × 100 mm × 100 mm 的立方 体试件 3 个用以测定其标准抗压强度。所有试件在 室温下养护 48 h 后拆模,在近似标准状态下( 温度 20 ℃ ,湿度大于 90% ) 养护 28 d。
超高性能水泥基复合材料三点弯曲梁 断裂韧度的试验测定及影响规律*
王海超1 王志军1 高淑玲2 孙芳宁3 张玲玲1 秦敬平1
(1. 山东科技大学建筑与土木工程学院,山东青岛 266590; 2. 河北工业大学土木工程学院,天津 300401; 3. 青岛工学院,山东青岛 266300)
聚乙烯醇纤维增强水泥基套筒灌浆料的性能研究
摘 要 :普通 水泥基套筒灌浆材 料虽强度较高 ,但 脆性 大,在拉伸过程 中易产生爆裂 。为提高钢筋灌浆料的韧性.制备了新型聚 乙
烯醇 纤维增强水泥 基套筒灌浆料 。试 验研 究 了聚 乙烯醇纤 维掺 量对灌浆料流动度 、抗压强度 、抗折强度 以及压折 比的影响,并配套不
锈钢钢 筋灌浆连接 短套筒进行拉伸试验 。结果表 明:随着聚 乙烯 醇纤维掺量的增加 ,灌浆料的流动度下降 ,抗压强度变化不明显,抗
收稿 日期:2018—01—26:修订 日期 :2 0 18 ̄ 3—23 作者 简介 :朱清华 ,男 ,1985年 生,河南商丘人 ,硕 士,工程 师 。地址 :北 京 市海 淀区 西土城路 33号,E—mail:455939864@qq.com。
1 试 验
1.1 材料
·26· 新 型建筑材 料 2018.10
朱清 华 ,等 :聚 乙烯醇 纤 维增强 水 泥基套 筒 灌浆料 的性 能研 究
高强为特点,28 d抗压强度高达 85 MPa以上,甚至有些会达
本文针对不同聚 乙烯醇纤维掺量下灌浆料的流动度、抗
压强度、抗折强度、压折比以及锚固不锈钢钢筋等性能进行研
基金项 目:国家高技术研究发展 计划 (863计划)项 目(2015AA03AS02) 究,所得结果可为不锈钢钢筋灌浆短套筒的应用提供参考。
全 国 中文 核 心 期刊
ห้องสมุดไป่ตู้
新癯建蟓粉
中国科技核心期刊
聚 乙烯 醇纤维 增强水 泥基 套筒灌 浆料酌牲能研究
朱清华 l- ,郝敏 -一,郝志强 .一,王爱军 ·-一,谢松 1,2
(1.中冶建筑研 究总院有 限公 司,北京 1000 ̄ ;2.北京 思达建茂科技 发展有 限公司,北京 1o2206)
PVA纤维增强水泥基复合材料弯曲韧性试验研究
表 3 四 点 弯 曲 试 验 结 果
图 5 砂灰 比对弹性 变形 的影 响
掌
避
碘
制
坦
蹬
砂 灰比 ( S / C)
g Ⅲ/ 越嚣 篱
图 6 砂 灰 比对 变形 恢 复能 力 的影 响
1 . 2 试 验 方 法
本试 验 以砂灰 比为 参变 量 , 研究 P V A纤 维 增强 水泥 基 复合材 料 的弯 曲性 能 , 具 体 试 验 配 合 比见 表 2 。整 个试 验水 胶 比为 0 . 3 2 , 粉煤 灰取 代 量 为 7 5 %, 并添 加少 量高 效 减 水 剂 。搅 拌 流程 见 图 1所 示 , 搅 拌过 程 中没有 发现 结 团现象 。采 用标 准养 护方 式养 护 。通过 四点 弯 曲试 验 测 试 材 料 的弯 曲 韧性 指 标 。 试件 采用 4 0 0 mm×1 0 0 m m ×1 5 mm 的薄 板试 件 。使 用3 0 t 的 闭环 液压 伺 服 材 料 试 验 机进 行 加 载 , 位 移 控制 , 加载速率 0 . 5 m m / mi n , 加 载 到 极 限荷 载后 缓 慢卸 载 。采用 荷 载传 感 器 和位 移 传 感 器 ( L V D T) 测 定试 件 承受 的荷 载 和跨 中挠 度 , 全 自动 数 据 采 集 处 理 系统 进行荷 载 和挠度 的数据采 集 处理 。
残余 变形能与总 变形能的 比值 。采 用变形指标和 能量吸收指标进行 试验 结果分析 , 结果表 明这种材料 具有较 高的 韧性和能量耗散能力 , 并且在研 究的砂灰 比范围内存在 一个 临界 砂灰 比 , 使 变形指 标和 能量指标 随砂灰 比 的变化 在临界值处 出现转折 。 关键词 : P V A纤维 ; 水泥基复合材料 ; 砂灰 比; 弯曲变形 ; 能量吸收 ; 韧 性 中图分类号 : U 4 4 5 . 5 7 文献标识码 : A 文章编号 : 1 6 7 3— 6 0 5 2 ( 2 0 1 4 ) 0 3—0 O 4 4— 0 4
聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料力学性能试验研究
中 图分 类 号 : T U 5 2 8 . 5 7 2
文 献标 识 码 : A
文 章编 号 : 1 0 0 0 — 4 6 3 7 ( 2 0 1 3 ) 1 1 — 4 8 — 0 4
0
前 言
价值 。
1 试 验 设 计
聚乙烯醇纤 维增 强水 泥基复合 材料 ( P V A— E C C) 是一 种新 型复合 材料 , 该 材料 以水 泥或 水泥 加 填料 , 再 掺 加 小粒 径细 骨 料 作为 基 体 , 用P V A纤 维 作增 强材 料 , 具 有高 韧性 、 高 抗 拉强 度 、 高 抗 断裂 能 力, 不 易 开 裂 等 特点 . 且 具 有 应 变硬 化 特 性 和 很 大 的延 展性 f l - 2 ] , 将 其用 于机场 道 面 的修补 与 补强 可 以 有效 弥补 普 通混 凝 土 的不足 , 延 长 机场 道 面使 用 寿
水 泥 基 体 中起 到 了很 好 的 增 韧 效 果 。
关键 词 : 聚 乙烯 醇 纤 维增 强水 泥 基 复 合 材料 ; 抗压强度 : 抗 折 强 度
Ab s t r a c t : T h e b e n d i n g t e s t s We r e c a r r i e d o u t o n t h e p r i s m s p e c i me n s o f P VA i f b e r r e i n f o r c e d c e me n t b a s e d c o mp o s i t e ma t e ia r l s ,a n d t h e c o mp r e s s i v e t e s t s w e r e c a ri e d o u t o n t h e h a l f o f t h e b e n d i n g t e s t s p e c i me n s . T h e t e s t r e s u l t s s h o w t h a t w i t h t h e i n c r e a s i n g o f P VA f i b e r c o n t e n t ,t h e b e n d i n g s t r e n g t h o f t h e s p e c i me n h a s a n o b v i o u s i n c r e a s i n g ,b u t t h e c o n— p r e s s i v e s t r e n g t h o f t h e s p e c i me n i n c r e a s e s l i g h t l y i f r s t a n d t h e n d e c r e a s e . T h e f i b e r s i n t h e c e me n t ma t i r x p l a y a t o u g h e n —
PVA混杂纤维增强水泥基复合材料抗压强度实验研究
青岛
266400)
中图分类号:TU528.01 文献标识码:B 文章编号 1007-6344(2019)03-0012-01
摘要:本文利用国内 PVA 纤维造价低的优势,采用部分国产 PVA 纤维代替进口 PVA 纤维,开发出一种高性能纤维增强水泥基 复合材料。利用抗压强度实验,得到强度和韧性优异的国产 PVA 纤维与进口 PVA 纤维的最优掺和比。
在PVA纤维的总的体积掺入量在2.0%时,图1可以看出,进口PVA纤维的a,进口PVA纤维的体积掺量为1.0%时取
12 水泥生产 Cement production
PVA 混杂纤维增强水泥基复合材料
抗压强度实验研究
秦敬平 1 王 博 2 张 磊 3 (1 枣庄学院 城市与建筑工程学院, 山东 枣庄 277160;2 青岛西海岸旅游投资集团有限公司, 山东
(3 青岛亿佰建工集团有限公司, 山东 青岛 266400)
图 2 国产 PVA 纤维掺入
比例抗压强度
从图1图2可以看出随着进口纤维掺入比例的增加,立方体抗压试块的抗压强
度增大,随着国产纤维掺入比例的增加,立方体抗压试块的抗压强度减小。这个
因为PVA纤维对水泥基复合材料发挥了增韧和增强的作用,国产PVA纤维对水泥基
复合材料的增韧和增强作用不如进口纤维增强增韧作用强。。
2 抗压强度实验
加载装置:加载装置由长春试验机厂家生产,型号为NYL-2000压力试验机。
这种试验机的最大压力为2000kN,精度等级为2级,最小刻度是2.5kN。 待各项准备工作完成之后开始试验加载,采用荷载控制。抗压试验的加载方
法、制度按照《普通混凝土力学性能试验方法标准》(GB/T 50081-2002),进行测 试。抗压试验加载速度不超过0.3~0.5MPa/s,保持匀速加载。同时观察立方体试 块的破坏情况,加载到试件完全破坏为止,并记录下每个试块的抗压试验力。
高强高模聚乙烯醇纤维研究进展
h a s e x c e l l e nt me c h a n i c a l p r o pe r t i e s , a c i d r e s i s t a n c e a n d a l k a l i r e s i s t a n c e .S o,i t ha s a wi d e r a ng e o f a p p l i c a t i o n s i n r c — a l i t y .T hi s a r t i c l e ma i n l y e mb r a c e s t he s y n t he s e s o f h i g h—s t r e n g t h h i g h—mo d u l u s p o l y v i n y l a l c o h o l i f be r ,a n d i t s a p — p l i c a t i o n s .An d hi t s a ti r c l e ma k e s a p r o s p e c t o f i t s d e v e l o p me nt . Ke ywo r d s p o l y v i n y l a l c o h o l ib f e r s y n he t s i s a p p l i c a t i o n
Ab s t r a c t h i g h—s t r e n g t h h i g h—mo d u l u s p o l y v i n y l a l c o h o l ?f i b e r i s a k i n d o f h i g h—p e f r o r ma n c e i f b e r 。wh i c h
能 和耐热水 性 能 , 结 果表 明 : 通过加 硼交 联湿 法纺 丝 ,
高韧性纤维增强水泥基复合材料的抗拉性能
强度在
之间
参考文献
冷冰 高韧性纤维增强水泥基复合材料设计与性能研究 北京 清华大学 高淑玲 徐世 纤维增强水泥基复合材料拉伸特性试验研究 大连理工大学学报
高淑玲 纤维增强水泥基复合材料假应变硬化及断裂特性研究 大连 大连理工大学
责任编辑 王冰伟
终导致试件断裂
由上述应力 应变曲线可获得开裂强度 第 阶段结束 抗拉强度及极限抗拉应变 与抗拉强度相
对应的应变值
不同配比抗拉应力 应变曲线及特征参数 图 图 为不同配比的单轴拉伸应力 应变曲线 图
图 单轴拉伸荷载下不同配比 应力 应变曲线
中编号的数值依次为砂胶比 水灰比 粉煤灰掺量比 龄期
图 单轴拉伸荷载下不同配比 应力 应变曲线
应变特性及水胶比 粉煤灰掺量的影响 为该材料工程应用提供必要的试验数据
收稿日期 作者简介 公成旭
辽宁人 硕士生 主要从事纤维增强水泥基复合材料性能研究
试验方法
水泥采用京都
水泥 密度为
砂采用
目的普通石英砂 表观密度为
聚乙烯醇纤维为日本
公司生产 其性能见表 粉煤灰采用低钙灰 减水剂为
缓凝高效减水剂 水为普通自来水 试验中采用 个不同的粉煤灰掺量 具体材料配比如表 所示 编
增强水泥基复合材料拉伸荷载下应力 应变曲线可分为 弹性上升阶段 应变硬化阶段和应变软化阶
段 在所选取的材料及配比区间内
龄期时极限拉应变的最大值可达
临界裂纹宽度 与
极限应力相对应 与极限应变有关 一般规律为极限应变增加 临界裂纹宽度增大 在本文进行的配比
内 最小和最大临界裂纹宽度分别为
和
在水灰比分别为 和 时 复合材料 抗拉
性能的影响
表 聚乙烯醇
聚乙烯醇纤维增韧水泥基复合材料研究进展
聚乙烯醇纤维增韧水泥基复合材料研究进展徐涛智;杨医博;梁颖华;郭文瑛【期刊名称】《混凝土与水泥制品》【年(卷),期】2011(000)006【摘要】聚乙烯醇纤维增韧水泥基复合材料(Polyvinyl alcohol Fiber-Engineered Cementitious Composites简称PVA-ECC)是一种拉伸变形性能优异的水泥基复合材料,是通过断裂力学和微观力学原理对材料体系进行系统设计和优化得到的复合材料.本文介绍了国内外PVA-ECC的研究情况,并对国产PVA纤维无法应用于PVA-ECC的原因以及.PVA-ECC直接拉伸实验方法两个亟待解决的问题进行了论述.【总页数】6页(P39-44)【作者】徐涛智;杨医博;梁颖华;郭文瑛【作者单位】华南理工大学土木工程系,广州,510640;华南理工大学土木工程系,广州,510640;华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室,广州,510640;华南理工大学土木工程系,广州,510640;华南理工大学土木工程系,广州,510640【正文语种】中文【中图分类】TU528.58【相关文献】1.聚乙烯醇纤维水泥基复合材料研究进展 [J], 郑睢宁;张建雷;李立顶;刘鹏飞2.氧化石墨烯调控水化产物增强增韧水泥基复合材料的研究进展 [J], 吕生华;张佳;殷海荣;罗潇倩3.氧化石墨烯调控水化产物增强增韧水泥基复合材料的研究进展 [J], 吕生华;张佳;殷海荣;罗潇倩;4.聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料的抗压强度数值预测方法研究 [J], 刘红彪;李鹏展;张路刚;齐方利;谭林怀;卫宪;刘畅5.聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料研究进展 [J], 熊辉霞;赵文杰因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
PVA 纤维增强型水泥基复合材料高温后力学性能试验
PVA 纤维增强型水泥基复合材料高温后力学性能试验白文琦;吕晶;杜强;白亮;吴函恒【摘要】为了研究聚乙烯醇(PV A )纤维增强型水泥基复合材料高温后的力学性能,对30组共90个试件进行了力学性能试验,测得材料的立方体抗压强度、抗折强度、弹性模量、轴心抗压强度以及棱柱体单轴抗压应力‐应变全曲线,并与相应基体的力学性能进行对比分析。
结果表明:当加热温度低于200℃时,PV A纤维的掺入可有效改善水泥基复合材料的抗折强度和棱柱体单轴受压峰值荷载后的延性性能和韧性性能,降低弹性模量,对立方体抗压强度和棱柱体轴心抗压强度影响不大;温度高于200℃后,抗折强度、弹性模量和峰值荷载后的延性性能与韧性性能与基体接近,立方体抗压强度和轴心抗压强度均低于基体,轴心抗压强度下降幅度远远大于立方体抗压强度。
%In order to study the mechanical behaviors of polyvinyl alcohol (PVA) fiber reinforced cementitious composite ,90 specimens divided into 30 groups after high temperature treatment were tested .The material cubic compressive strength ,flexural strength ,elasticity modulus , axial compressive strength and the prism uniaxial compressive stress‐strain c urves were obtained . The mechanical behavior of corresponding matrix was also tested for comparison .The results show that when the heating temperature bellows 200 ℃ ,flexuralstrength ,ductility property and toughness property after the prism uniaxial compressive peak load of cementitious composite can effectively improve with PVA fiber mixing .Meanwhile ,while elasticity modulus decreases ,PVA fiber has little effect on cubic compressive strength and the prism axial compressive strength . When the heating temperature is higher than200 ℃ , flexural strength , elasticity modulus , ductility property and toughness property after the prism uniaxial compressive peak load of PVA fiber reinforced cementitious composite is close to the matrix .Cubic compressive strength and axial compressive strength of PVA fiber reinforced cementitious composite is lower than the matrix .Axial compressive strength decreases much more than the cubic compressive strength .【期刊名称】《建筑科学与工程学报》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】6页(P86-91)【关键词】高温;纤维增强型水泥基复合材料;聚乙烯醇;力学性能;应力-应变全曲线【作者】白文琦;吕晶;杜强;白亮;吴函恒【作者单位】长安大学建筑工程学院,陕西西安 710061;长安大学建筑工程学院,陕西西安 710061;长安大学建筑工程学院,陕西西安 710061;长安大学建筑工程学院,陕西西安 710061;长安大学建筑工程学院,陕西西安 710061【正文语种】中文【中图分类】TU528.0430 引言PVA纤维增强型水泥基复合材料(PVA-ECC)是采用聚乙烯醇纤维来改善水泥基材料抗拉强度低、韧性差、抗震和抗冲击强度较低的一种新型复合材料。
聚乙烯醇纤维水泥基复合材料研究进展
聚乙烯醇纤维水泥基复合材料研究进展郑睢宁;张建雷;李立顶;刘鹏飞【摘要】聚乙烯醇纤维(PVA),又名维纶纤维,是一种以聚合度高的优质聚乙烯醇为原料,采用特定的技术加工而成的合成纤维.因其具有高强度、高模量、低伸度、耐候性好,与水泥基材有良好的亲和力等特点,而被用于改善水泥混凝土的工作性能.本文综述了国内外PVA水泥基复合材料的研究进展,简述了PVA纤维对水泥基复合材料性能的影响,展望了PVA水泥基复合材料的发展趋势,以期为建材科技工作者提供参考.【期刊名称】《青海交通科技》【年(卷),期】2016(000)002【总页数】3页(P22-24)【关键词】聚乙烯醇纤维;PVA-ECC;混凝土工作性能【作者】郑睢宁;张建雷;李立顶;刘鹏飞【作者单位】长安大学材料科学与工程学院,陕西西安 710064;长安大学材料科学与工程学院,陕西西安 710064;长安大学材料科学与工程学院,陕西西安 710064;长安大学材料科学与工程学院,陕西西安 710064【正文语种】中文水泥混凝土作为现代工业中的重要产品,在工业发展中起着举足轻重的作用。
但其脆性大、抗拉强度低、极限延伸率小、易开裂及抗冲击性能差等缺点,严重限制了其在大跨受弯结构中的应用,缩短了结构的使用寿命。
因此,如何充分发挥此高强材料的优越性,提高水泥混凝土的寿命成为了建材界亟待解决的技术难题。
目前建材工作者大都通过掺入抗拉强度高、极限延伸率大、抗碱性好的纤维作为增强体克服水泥混凝土的缺点。
因此,近年来质优价廉的PVA纤维得到了建材界的广泛关注。
本文通过分析国内外有关PVA纤维水泥基复合材料的研究现状,提出PVA纤维水泥基复合材料研究所面临的关键技术问题和未来研究的重点方向。
PVA纤维水泥基复合材料(Polyvinyl alcohol Fiber-Engineered Cementitious Composites,简称PVA-ECC)是以水泥、填料或者粒径不大于5mm的细集料作为基体,掺入一定比例的PVA纤维制得的一种具有优异拉伸变形性能的水泥基复合材料。
纤维增强水泥复合材料断裂韧性研究_欧阳幼玲
图 4. 试件的断裂韧性结果见表 2.
图 3 碳纤维砂浆试件加载 -位移曲线 图 4 聚丙烯纤维砂浆试件加载 -位移曲线 F ig. 3 Load and disp lacem ent g raphe s of the ca rbon F ig. 4 load and disp lacem ent graphes o f the po lyp ropy lene
-
-
1: 1
-
1: 1
-
1: 1
-
1: 1
0. 10
1: 1
0. 25
1: 1
水灰比
0. 30 0. 30 0. 30 0. 30 0. 30 0. 30
28 d强度 /M Pa
抗压 抗折
60. 0 7. 32
63. 1 9. 23
-
-
59. 0 7. 24
59. 5 7. 22
51. 8 6. 48
第 2期 2006年 6月
水利水运工 程学报
HYDRO-SCIENCE AND ENG INEERING
N o. 2 Jun. 2006
纤维增强水泥复合材料断裂韧性研究
欧阳幼玲 , 陈迅捷 , 方 , 张燕驰
(南京水利科学 研究院 , 江苏 南京 210029)
摘要 :用紧凑试件的拉伸试验方法研究了碳纤维和 聚丙烯 纤维对 掺入了 30%粉煤灰 或 10%硅 粉的水 泥砂浆
由表 2可见 , 掺碳纤维的砂浆试件可显著提高断裂韧度和断裂能 , 且随着碳纤维掺量的增加 , 断裂韧度 和断裂能随之增大. 而掺聚丙烯纤维的砂浆试件的断裂韧度稍有降低 , 但试件的断裂能则有明显地提高 , 且 随着聚丙烯掺量的增加 , 断裂能随之加大.
PVA纤维增强水泥基复合材料拉伸特性试验研究
PVA纤维增强水泥基复合材料拉伸特性试验研究
高淑玲;徐世烺
【期刊名称】《大连理工大学学报》
【年(卷),期】2007(047)002
【摘要】初步配制了PVA纤维水泥基复合材料,对使用原材料的性能、投料顺序和搅拌工艺进行了详细的描述;测定了各个配比的坍落扩展度,揭示掺加纤维后流动性减小的原因是由于PVA纤维有亲水性,纤维表面吸附了大量的自由水分子;利用外夹式单轴直接拉伸试验得到了硬化的应力-应变全曲线,观察到多条裂缝的出现,极限拉应变达到0.7%,大约是混凝土的70倍;根据试验数据得出基体和纤维掺量对极限拉应变、峰值应力和断裂能都产生影响,最后对假硬化的应力-应变全曲线进行了分析.所得结论为高韧性、高耗能材料的配制提供了大量的试验和理论依据.
【总页数】7页(P233-239)
【作者】高淑玲;徐世烺
【作者单位】大连理工大学,海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁,大连,116024;大连理工大学,海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁,大连,116024
【正文语种】中文
【中图分类】TU528.58
【相关文献】
1.国产PVA纤维用于高韧性纤维增强水泥基复合材料的试验研究 [J], 彭明强;李国友;范磊;李锐;王明铭
2.绿色PVA纤维增强水泥基复合材料弯曲试验研究 [J], 傅柏权
3.PVA纤维增强水泥基复合材料的性能试验研究 [J], 陈升平;李素华
4.PVA纤维增强水泥基复合材料弯曲韧性试验研究 [J], 傅柏权
5.高温后PVA纤维增强水泥基复合材料力学性能试验研究 [J], 杨珊;李祚;彭林欣;罗月静;滕晓丹
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聚乙烯醇纤维水泥基复合材料受压弹性模量试验研究
$K试验概况 材料配置 采 用 钻 牌 早 强 型 Z-h04/Xa水 泥"/级
粉煤灰"基本物理性能见表 6(细骨料采用天然河砂" 细度模数 6/X"细砂(Z.S纤维 有 关性能见 表 4(减水 剂采用北京凯斯美联合化工产品 eBR W\95! 聚羧酸 系减水剂# "浓度为 05^"减水率达 9\^以上&
7745 世纪 \5 年代日本学者采用聚乙烯醇纤维 Z.S 增强水泥基材料! Z.SWE++# *6+ 获得了很高拉伸延展 性和抗拉强度& 这种新型水泥基复合材料 Z.SWE++ 自问世以来就获得了各国学者的极大关注"经过近年 的研究和发展"在结构工程上已获得广泛应用&
弹性模量是描述材料应力 W应变关系的重要力 学指标"是混凝土结 构 设 计 计 算 的 基 本 材 料 参 数& 对混凝土而 言"其 弹 性 模 量 随 粗 骨 料 的 用 量 和 弹 性 模量的增加 而 增 加 *4+ & Z.SWE++没 有 粗 骨 料" 所 以弹性模量 低 于 普 通 混 凝 土 *9 W0+ & 已 有 研 究 指 出) 由于 E++中 的 Z.S纤 维 掺 量 不 大" 故 纤 维 对 水 泥 基材料的 弹 性 模 量 影 响 不 大 *4"0+ & 迄 今" 尚 没 有 关 于 E++受压弹性模量的系统研究">(的研究提 出当 圆柱抗压强度为 95 ‘35 RZ)时"Z.SWE++的受压 弹性模量为 45 ‘4X [Z)*9+ &
yy高韧性低收缩纤维增强水泥基复合材料特性及应用
水利学报SHUILI XUEBAO2011年12月第42卷第12期文章编号:0559-9350(2011)12-1452-10高韧性低收缩纤维增强水泥基复合材料特性及应用张君,公成旭,居贤春(清华大学土木水利学院结构工程与振动教育部重点实验室,北京100084)摘要:基于细观力学设计的高韧性纤维增强水泥基复合材料(Engineered Cementitious Composite-ECC)是当前比较成功的具有应变硬化特性的水泥基材料。
本文介绍了近期通过改进传统ECC基材,研制的低收缩ECC材料的主要力学特性,包括干燥性能,单轴拉伸与压缩性能,弹性模量及极限拉压应变等主要力学参数。
试验结果显示,采用低收缩基材的ECC的28d干燥收缩值分别为传统ECC干燥收缩值的0.12~0.20。
单轴拉伸结果表明,采用低收缩基材的ECC的极限应变、裂纹宽度等参数与传统ECC相比,也有了明显的改进。
在0.55~0.25范围内调整水胶比可以制备出抗压强度为20~60MPa,并保持应变硬化和多点开裂特性不变的水泥基复合材料。
除拉伸时表现出显著的塑性变形外,在抗压试验中,该材料在压应力峰值过后也同样表现出明显的类似于金属材料屈服的塑性变形特性。
最后对该材料近期应用研究作了介绍。
关键词:纤维增强水泥基复合材料;收缩;延性;力学性能中图分类号:TU528文献标识码:A1研究背景传统混凝土材料是脆性材料,抗压不抗拉,其抗拉强度不到抗压强度的十分之一,拉伸极限延伸率很小,不到千分之一。
因而,当传统的水泥基材料在温度与收缩等作用下的变形受到约束时,很容易产生裂纹。
由于混凝土材料本身的应变软化特性,这些裂纹很快发展为毫米级的宏观裂缝。
因此,许多建筑与土木工程结构性能的衰退直到最终退出工作均与混凝土材料的开裂及其脆性特征有关。
为克服混凝土材料的脆性与应变软化特点,人们开始借助微观、细观力学手段研究具有应变硬化特性的水泥基材料,其中,基于细观力学设计的高韧性纤维增强水泥基复合材料(Engineered Ce⁃mentitious Composite,ECC)是当前比较成功的具有应变硬化特性的水泥基材料之一[1-6]。
PVA纤维增韧水泥基复合材料高温后力学性能研究
PVA纤维增韧水泥基复合材料高温后力学性能研究田露丹; 张径伟; 董帅; 袁广林; 张倩茜【期刊名称】《《混凝土》》【年(卷),期】2011(000)012【摘要】对高延性纤维增韧水泥基复合材料(ECC)的高温后力学性能进行了试验研究,探讨了高温对于其抗压、抗折强度以及质量损失率的影响,并通过微观显像研究了其微观结构的劣化机理。
研究结果表明:高温对ECC的质量损失率影响不严重,而高温将对ECC的力学性能产生重大影响,200℃后PVA纤维将发生熔融并挥发,抗折强度大幅降低;纤维挥发产生的孔洞直径将在40~600℃时得到扩张,导致抗压强度大幅降低;800℃后其残余抗折、抗压强度分别为原有强度的17.3%、37%;由于PVA纤维熔融挥发产生的大量孔隙减小了ECC试块在高温下发生爆裂的概率。
为深入研究ECC的耐火性能及预测ECC结构构件高温后的损伤提供参考依据。
【总页数】4页(P31-33,48)【作者】田露丹; 张径伟; 董帅; 袁广林; 张倩茜【作者单位】中国矿业大学力学与建筑工程学院江苏徐州 221008; 中元国际工程设计研究院上海分院上海 200127; 上海贝卡尔特二钢有限公司上海 200127【正文语种】中文【中图分类】TU528.572【相关文献】1.PVA纤维增强水泥基复合材料力学性能研究 [J], 刘桐;张继红;刘友忠;陈娟;艾军2.PVA纤维增韧水泥基复合材料耐火性能研究现状 [J], 尹万云;余华春;杨大峰;徐明3.常规制备的PVA纤维增韧水泥基复合材料 [J], 何芸4.高温后PVA纤维增强水泥基复合材料力学性能试验研究 [J], 杨珊;李祚;彭林欣;罗月静;滕晓丹5.PVA纤维增韧工程水泥基复合材料在屋面防水工程中的应用研究 [J], 周建伟;余保英;孔亚宁;亢泽千;李毅因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
利用直接拉伸应力-裂缝宽度曲线计算PVA纤维增强水泥基复合材料断裂能的方法研究
利用直接拉伸应力-裂缝宽度曲线计算PVA纤维增强水泥基
复合材料断裂能的方法研究
高淑玲;刘波;王玲
【期刊名称】《混凝土与水泥制品》
【年(卷),期】2010(000)002
【摘要】分析比较了各国学者针对PVA纤维增强水泥基复合材料进行单轴直接拉伸采用的试件形式和试验方法,发现用矩形长条试件、两端粘贴铝片,并采用闭环试验机、位移控制方法得到的拉伸效果最好,这揭示了应变硬化效果与选择的拉伸方法关系较大.对比了混凝土、钢纤维混凝土和PVA纤维增强水泥基复合材料的拉伸应力-应变曲线,以及由其拉伸应力-应变曲线计算得到的对应应变软化材料和应变硬化材料的应力-裂缝宽度曲线,根据得到的应变硬化材料的应力-裂缝宽度曲线计算出了PVA纤维增强水泥基复合材料的断裂能是普通混凝土的50倍.
【总页数】4页(P53-55,58)
【作者】高淑玲;刘波;王玲
【作者单位】河北工业大学土木工程学院,天津,300401;河北工业大学机械工程学院,天津,300401;河北工业大学土木工程学院,天津,300401
【正文语种】中文
【中图分类】TU375
【相关文献】
1.钢筋增强PVA纤维水泥基复合材料梁裂缝宽度的计算方法 [J], 孙伟;刘曙光;闫长旺
2.PVA纤维水泥基复合材料在拉伸应力作用下渗透性研究 [J], 李丹;李路;李战朋
3.利用水平外力总功研究PVA纤维增强水泥基复合材料韧性 [J], 高淑玲;徐世烺
4.有机涂层对纳米粒子和PVA纤维增强水泥基复合材料耐久性的影响 [J], 张鹏;代思源;吕亚军;王娟
5.纳米SiO_(2)和PVA纤维增强水泥基复合材料的断裂性能 [J], 张鹏;亢洛宜;郭进军;王娟
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第24卷第11期 Vol.24 No.11 工 程 力 学 2007年 11 月 Nov. 2007 ENGINEERING MECHANICS12———————————————收稿时间:2006-03-27;修改日期:2006-08-16 基金项目:国家自然科学基金重点项目(50438010)作者简介:*高淑玲(1977),女,山东人,博士,从事高性能水泥基复合材料力学特性方面研究(E-mail: gsl200001@); 徐世烺(1953),男,陕西人,教授,博士,长江学者,从事混凝土断裂力学及土木新材料方面研究(E-mail: slxu@).文章编号:1000-4750(2007)11-0012-07单边切口薄板研究聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料断裂韧性*高淑玲1,2,徐世烺1(1. 大连理工大学土木水利学院海岸与近海工程国家重点实验室,大连 116024;2. 河北工业大学土木工程学院,天津 300401)摘 要:利用单边切口薄板对配制的聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料进行单轴直接拉伸试验研究,得到硬化的荷载-裂缝张开位移全曲线。
通过试验观察到缺口尖端处出现呈发散状的多条微小裂纹,部分试件在远离切口处还有多条裂缝出现,并不像混凝土或水泥净浆这类半脆性、脆性材料只有单条裂缝并沿着单条路径开裂,因此,适用于应变软化材料的双K 断裂理论以及断裂能理论不能直接用在应变已经发生假硬化的材料中。
鉴于上述原因,该文提出起裂断裂韧度和耗散能两个韧性评价指标。
关键词:PV A 纤维增强水泥基复合材料;假应变硬化;直接拉伸;多缝开裂;砂浆起裂断裂韧度;复合起裂断裂韧度中图分类号:TU528; O346.1+2 文献标识码:AFRACTURE TOUGHNESS INVESTIGATION OF POLYVINYL ALCOHOL REINFORCED CEMENT COMPOSITES BY SINGLE-NOTCHED THINSHEET*GAO Shu-ling 1,2 , XU Shi-lang 1(1. State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering, Institute of Civil and Hydraulic, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China;2. Institute of Civil Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300401, China)Abstract: The hardening load-crack mouth opening displacement curves in uniaxial direct tension are obtained for the single-notched thin sheet made of polyvinyl alcohol reinforced cementitious composites. Besides, multiple radiate microcracks arises along the notch tip and some subparallel cracks appear along the whole specimen apart from the notch tip, while some brittle and quasi-brittle composites such as cement paste and concrete split along only one path. So the fracture mechanism of polyvinyl alcohol reinforced cementitious composites is very different from some strain softening composites whose fracture toughness can be evaluated by double-K fracture criterion and fracture energy. Therefore, two toughness evaluation norm of initial fracture toughness and dissipation energy are discussed for polyvinyl alcohol reinforced cementitious composites.Key words: polyvinyl alcohol fiber reinforced cementitious composites; pseudo stain-hardening; uniaxial directtensile; multiple crack growth; mortar initial fracture toughness; composite initial fracture toughness混凝土在拉伸断裂过程中,从产生裂缝到破坏只有1条主裂缝形成,普通纤维混凝土(FRC)也呈现与混凝土相同的软化特性,混凝土虽然在开裂过程中表现出一定的非线性变形,但与初始裂缝长度相比非常小,因此大部分学者都采用线弹性断裂力学计算断裂韧度,或者将裂缝扩展长度进行修正的工程力学 13方法计算断裂韧度,国内用的较多的断裂准则是双K断裂准则,利用线性叠加假定计算裂缝扩展长度,并以此计算失稳断裂韧度[1,2]。
聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,简称PVA)纤维增强水泥基复合材料(简称PVA-FRCCs)是高性能纤维增强水泥基复合材料(HPFRCCs)的一种,其无切口试件在直接拉伸过程中出现多缝现象,应变发生硬化,单边切口试件在直接拉伸过程中,P-CMOD曲线也表现出明显的硬化现象,对这种硬化材料的断裂机理、韧性评价指标已有很多学者进行研究[3~7],但用能量的概念进行韧性评价,还没见文献给出,本文借鉴普通混凝土中断裂能的概念,初步利用能量的概念研究了拥有多缝现象的单边切口薄板的断裂机理和韧性评价方法。
1 试验方法与过程1.1 试件设计与试验材料薄板试件尺寸为305mm×76mm×13mm,每个配比浇注6个试件,保证有3个试件成功。
直接拉伸试件应变片的标距为20mm,粘贴位置见图1所示。
图1 应变片粘贴位置Fig.1 Bended position of strain gaugePVA纤维采用日本Kuraray Co.Ltd产K-II可乐纶REC15系列。
大连小野田产52.5R、42.5R普通硅酸盐水泥;细骨料为优质硅砂,粒径45目~75目与小于0.3mm两种。
硅粉采用Elkem微硅粉920U。
Sika-Ⅱ高效减水剂,增稠剂采用羟丙甲基纤维素(hydroxypropyl methylcellulose,简称HPMC)。
消泡剂采用有机硅类。
采用绝对体积法配制,灰砂比都取为2,配合比见表1。
表1 PV A-FRCCs配合比kg·m-3Table 1 Mix proportion for PV A-FRCCs编号水泥水水泥标号粉煤灰硅灰砂减水剂/(%C) 增稠剂/(%C) 消泡剂/(%C) #纤维/(%) 5F-2* 1070 450 R52.5 536 0.8 0.15 0.08 2 4F-2 1070 450 R42.5 536 0.8 0.15 0.08 2 4F-3 1070 450 R42.5 536 0.8 0.05 0.08 3 4F-4 1070 450 R42.5 536 0.8 0.05 0.08 4 5F-3 1070 450 R52.5 536 0.8 0.05 0.08 3 5F-4 1070 450 R52.5 536 0.8 0.05 0.08 4 5FA-2 962 450 R52.5 192 536 0.8 0.05 0.08 2 4FA-2 962 450 R42.5 192 536 0.8 0.05 0.08 2 5SF-2* 962 450 R52.5 108 536 0.8 0.15 0.08 2 5SF-0* 962 450 R52.5 108 536 0.8 0.15 0.08 0 注:(1) %C代表水泥重量的百分比;(2) *砂子粒径为45目~75目,其他砂子粒径为小于0.3mm;(3) #代表纤维体积掺量。
1.2 试件制作采用UJZ-15砂浆搅拌机,先把减水剂和消泡剂先后放入称量好的水中溶解,硅灰、砂子、水泥和增稠剂倒入搅拌筒内干拌8min,然后加入溶有减水剂和消泡剂的水湿拌8min,最后用手随着搅拌筒旋转方向慢慢的加入纤维搅拌,直到纤维分散的比较均匀为止。
单边切口直接拉伸试件采用有机玻璃模具,试件水平放置浇筑。
承载面的平坦度和偏斜度可允许的最大偏差为0.05mm。
浇筑面在混凝土初凝前的约1h~2h内平抹,平抹之后,用塑料薄膜把试件盖住。
试件浇筑1d后脱模,放进水箱内养护28d。
试验前采用切割机在试件中部一侧锯一宽3mm、深20mm的切口。
1.3 试验过程本拉伸试验采用外夹式[8,9],为避免试件在夹持部位破坏,试件两端用建筑结构胶粘0.6mm厚的铝片。
试验在1000kN微机控制液压伺服试验机上进行,采用等速位移0.15mm/min进行控制。
BLR-1/3000拉压式荷载传感器,测量范围0kN~14 工程力学30kN;裂缝张开位移采用YYJ系列电子引伸计,最大变形量为4mm。
荷载和裂缝张开位移经YE3817动态应变放大器放大后,采用自行编制的程序用计算机对数据进行实时采集。
图2为单边切口拉伸试验装置图。
(a) 万向铰(b) 半球铰图2 单边切口拉伸试验装置图Fig.2 Sketch of single-notch uniaxial tension experiment2 结果与讨论2.1 单边切口P-CMOD曲线普通混凝土承受单轴受拉时,只在切口处产生裂缝扩展,并发生单缝开裂,而PVA-FRCCs起裂后不仅在切口处出现微小裂缝,且在切口外部某些部分出现接近平行的几条裂缝,但最后试件在切口主裂缝处断裂,这说明,在直接拉伸荷载作用下,非切口部分也能承受一定的弹性和塑性变形,当试件在拉伸荷载作用下,切口外部裂缝的塑性变形达到饱和后,此时荷载达到最大,继之主裂缝产生在切口处(见图3)。
荷载(P)-裂缝张开位移(CMOD)(简称P-CMOD)曲线也表现出明显的硬化现象。