硫酸钙对高韧性水泥基复合材料力学性能的影响
高延性水泥基复合材料(ECC)正交试验
Hans Journal of Civil Engineering 土木工程, 2023, 12(3), 298-306 Published Online March 2023 in Hans. https:///journal/hjce https:///10.12677/hjce.2023.123034高延性水泥基复合材料(ECC)正交试验吴倩倩1，蔡海兵1*，胡 时1，丁祖德21安徽理工大学土木建筑学院，安徽 淮南 2昆明理工大学建筑工程学院，云南 昆明收稿日期：2023年2月27日；录用日期：2023年3月19日；发布日期：2023年3月29日摘 要本文利用正交试验设计原理，开展了9组高延性水泥基复合材料(ECC)的坍落度、立方体抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度试验，研究了硅灰、改性脱硫石膏、膨胀剂和减水剂四种因素对ECC 物理、力学性能的影响，并采用多元线性回归的方法，建立了ECC 的性能预测模型。
试验结果表明：最优组为硅灰掺量20%，脱硫石膏掺量4%，膨胀剂掺量6%，减水剂掺量1.9%；通过对正交试验的结果进行回归分析，得出了ECC 物理、力学性能预测模型，模型精度较高。
关键词正交试验，高延性水泥基复合材料，力学性能，修复工程Orthogonal Test of High DuctilityEngineering Cementitious Composites (ECC)Qianqian Wu 1, Haibing Cai 1*, Shi Hu 1, Zude Ding 21School of Civil Engineering and Architecture, Anhui University of Science and Technology, Huainan Anhui 2Faculty of Civil Engineering and Mechanics, Kunming University of Science and Technology, Kunming YunnanReceived: Feb. 27th, 2023; accepted: Mar. 19th, 2023; published: Mar. 29th, 2023AbstractIn this paper, using the orthogonal experiment design principle, carry out 9 groups of high ductili-ty Engineering Cementitious Composites (ECC) of the slump, cube compressive strength, splitting ten-sile strength and flexural strength test, study the effect of silica fume, modified desulfurization gyp-sum, expansive agent and water reducing agent of four factors on the physical and mechanical proper-ties of ECC, and adopt multiple linear regression method. The performance prediction model of ECC was established. The results show that the optimal group is silica fume content of 20%, desulfuri-*通讯作者。
超高性能混凝土流变特性及调控研究进展
超高性能混凝土流变特性及调控研究进展摘要：超高性能混凝土(ultra-highperformanceconcrete，UHPC)是一种基于颗粒紧密堆积理论设计的新型水泥基复合材料，它具有超高抗压强度、高韧性、优异耐久性等特点，在大跨径桥梁、薄壁结构、建筑装饰和海洋平台等领域具有广阔的应用前景。
优异的流变性能是保障UHPC顺利浇筑、发挥其性能优势的关键。
然而，UHPC采用了极低水胶比(通常为0.2左右)，导致新拌UHPC黏度高、流动速度慢、静态损耗快，给泵送和浇筑带来一定困难，且对内部纤维分散和取向及其力学性能有着显著影响。
关键词：超高性能混凝土；流变特性；调控措施1UHPC流变性能表征UHPC（超高性能混凝土）是由水泥、辅助性胶凝材料、水、骨料、纤维、外加剂组成的复合材料。
在UHPC中，水泥和骨料的比例较高，纤维的加入使得UHPC具有更好的抗拉强度和抗冲击性能。
除此之外，UHPC还表现出典型的剪切变稠特性，具有明显的非线性流变特征。
研究发现，硅灰含量（0～25%）对UHPC流变性的影响很大，大多数UHPC拌合物都表现出明显的剪切增稠行为。
为了研究UHPC的流变特性，Bingham模型、改进的Bingham模型和Herschel-Bulkley模型已被广泛用于各种水泥基材料的流变行为研究。
其中，Herschel-Bulkley模型更适合用来描述新拌状态下UHPC的流变特性。
此外，含偏高岭土的UHPC流变性能更适宜采用Herschel-Bulkley模型评价。
在粗骨料UHPC的流变性能和稳定性方面，呈现出剪切变稀行为，改进的Bingham模型具有更准确的流变参数拟合结果。
2UHPC流变性能调控2.1水膜层厚度2.1.1用水量或水胶比Ultra-HighPerformanceConcrete(UHPC)是一种具有很高强度和优异耐久性的混凝土材料，但是如果水胶比过低，会导致它的工作性变差，施工难度增加。
硫酸钙晶须混凝土力学性能发展试验研究
Jul 2019NO. 7(Ser. 250)2019年7月 第7期(总250)铁道工程学报JOURNAL OF RAILWAY ENGINEERING SOCIETY文章编号：1006 -2106(2019)07 -0087 -05硫酸钙晶须混凝土力学性能发展试验研究汪小庆””刘明辉丁晓贾思毅刘萱(北京交通大学，北京100044)摘要:研究目的:硫酸钙晶须是一种亚纳米纤维材料,强度和弹性模量很高，能够明显改善混凝土力学性能。
本文对不同掺量的硫酸钙晶须混凝土在不同养护龄期下的轴心抗压强度和弹性模量进行试验研究，讨论不 同硫酸钙晶须掺量对混凝土轴心抗压强度与弹性模量随龄期发展的影响规律，利用电子扫描显微镜对硫酸钙晶须混凝土进行微观形貌观察和能谱检测，分析硫酸钙晶须在混凝土中的最佳掺量问题，从微观角度解释 硫酸钙晶须对混凝土力学性能的增强作用。
研究结论：(1)硫酸钙晶须的掺入对混凝土基本力学性能有较为明显的提高作用，这种作用在早龄期非常显著，并随着龄期的增长趋于稳定；(2)存在最优硫酸钙晶须掺量值.掺量过低或过高都不利于混凝土力学 性能的提高；(3)硫酸钙晶须对混凝土力学性能提高的微观机理是由于水泥浆体包裹硫酸钙晶须，形成空间骨架结构,部分晶须填充混凝土孔隙;(4)本研究成果可为高性能混凝土设计提供指导。
关键词：硫酸钙晶须;混凝土;抗压强度；弹性模量;扫描电镜中图分类号:TU52& 57 文献标识码：AExperimental Research on the Development of the Mechanical Properties of Calcium Sulfate Whisker Concrete with AgeWANG Xiaoqing, LIU Minghui , DING Xiao, JIA Siyi, LIU Xuan(Beijing Jiaotong University , Beijing 100044,China)Abstract :Research purposes : As a sub 一 nanometer fiber, the Calcium Sulphate Whisker ( CSW ) possesses high strength and elasticity , which could enhance the mechanical properties of concrete. In this paper , the axial compressive strength and elastic modulus of concrete with different content of CSW were tested at different ages , and CSW ' s effect on the developing rules was discussed. Besides , micro - morphology observation and energy dispersive spectrum wereanalyzed by SEM , and the optimal content of CSW was discussed. In addition , the enhancement of CSW concrete wasexplained by microscope observation.Research conclusions ： (1) The CSW can provide the contribution in improving the mechanical properties of concrete ,which is significant at early age and shows a stable tendency with age. (2) An optimal amount of the CSW is observed ,and lower or higher amount is not conducive to the improvement of concrete mechanical properties. (3 ) Based on SEM , the CSW s were wrapped by the cement paste , providing the three 一 dimensional support in concrete , and some whiskersfilled in the micro pore of concrete , which is regarded as the micro 一 mechanism of the CSW ' s contribution on the mechanical properties of concrete. (4 ) The research results can provide guidance for the design of high performanceconcrete.Key words : calcium sulfate whisker ； concrete ； compressive strength ； elastic modulus ； Scanning Electron Microscope (SEM)*收稿日期:2019 -05 -10基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助(2018JBM040)；中国铁路总公司科研研究开发计划(2O17GO1O-C) **作者简介:汪小庆,1974年出生，男，高级工程师.现任中铁投资集团有限公司副总经理：88铁道工程学报2019年7月混凝土因为制作工艺简单，造价低廉，施工工艺成熟，适应性强，成为世界上使用最为广泛的建筑材料。
超高韧性水泥基复合材料试验研究
超高韧性水泥基复合材料试验研究摘要：本文主要研究了超高韧性水泥基复合材料的试验制备及其性能表征。
通过优化材料选择和工艺流程，成功制备出具有优异韧性的水泥基复合材料。
本文的研究成果对于推动水泥基复合材料的发展具有一定的理论和实践意义。
关键词：超高韧性，水泥基复合材料，材料选择，工艺流程，性能测试。
引言：水泥基复合材料是一种由水泥、增强体和外加剂等组成的新型复合材料。
由于其具有高强度、高韧性、抗腐蚀、耐久性强等特点，被广泛应用于桥梁、道路、建筑等领域。
随着科学技术的发展，人们对水泥基复合材料的要求越来越高，尤其是对其韧性的要求。
因此，开展超高韧性水泥基复合材料的试验研究具有重要的现实意义。
材料选择：在本次研究中，我们选择了高强度水泥、纤维增强体、减水剂等为主要原材料。
其中，高强度水泥提供了优异的强度和耐久性；纤维增强体（如钢纤维、聚丙烯纤维等）可以有效地提高材料的韧性；减水剂则有助于改善材料的可加工性和力学性能。
工艺流程：制备超高韧性水泥基复合材料的工艺流程如下：首先将原材料按照一定比例混合均匀，然后加入适量的水进行搅拌，最后在压力机中压制成型并养护。
其中，搅拌时间的控制、压力机的压制压力和养护条件的设定等因素都会对材料的性能产生影响。
性能测试：为了表征超高韧性水泥基复合材料的性能，我们对其进行了抗压强度、抗折强度、韧性等指标的测试。
测试结果表明，该材料具有优异的力学性能，其抗压强度和抗折强度均高于普通水泥基复合材料，同时，其韧性也得到了显著提高。
通过本次试验研究，我们成功地制备出了具有优异韧性的超高韧性水泥基复合材料。
通过对材料选择和工艺流程的优化，实现了对该材料的力学性能的有效提升。
本文还对制备过程中的影响因素进行了分析，为进一步优化制备工艺提供了理论依据。
然而，本研究仍存在一定的局限性。
例如，对于材料韧性的提高机制以及制备工艺与材料性能之间的内在尚需深入探讨。
未来研究方向可以包括：进一步优化纤维增强体的分散和拌合工艺，探究不同纤维对材料韧性的影响机制，以及开展针对不同应用场景的超高韧性水泥基复合材料的优化设计和制备技术研究。
高韧性纤维混凝土材料及应用性能研究
高韧性纤维混凝土材料及应用性能研究
段丹丹;井玮罡
【期刊名称】《化学工程师》
【年(卷),期】2024(38)1
【摘要】为了降低混凝土材料成本并优化材料性能,本实验制备了含聚丙烯(PP)纤维的高韧性纤维混凝土(UHTCC),并通过材料参数优化实验、SEM分析以及耐久性实验探究了UHTCC材料性能。
实验结果表明,含聚丙烯(PP)纤维的高韧性纤维混凝土(UHTCC)材料的最佳PP纤维直径为30μm,最佳PP纤维长度为8mm,最佳PP纤维掺量为2%,最佳砂胶比为0.5%左右,最佳粉煤灰掺量应小于65%,此时,高韧性纤维混凝土材料水泥砂浆的流动性能较好、材料抗压强度以及抗折强度较高,韧性和耐久性能良好。
实验制备的含PP纤维的UHTCC材料不仅成本低,且综合性能良好。
【总页数】5页(P92-95)
【作者】段丹丹;井玮罡
【作者单位】陕西交通职业技术学院
【正文语种】中文
【中图分类】TQ317
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维网-超高韧性水泥基复合材料加固钢筋混凝土柱抗震性能研究5.碳纤维布加固震损CFRP筋高韧性纤维混凝土柱抗震性能试验研究
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超高性能混凝土梁受剪性能的尺寸效应试验研究
超高性能混凝土梁受剪性能的尺寸效应试验研究发布时间：2022-10-31T01:33:35.171Z 来源：《科技新时代》2022年第12期6月作者：周付乐[导读] 超高性能混凝土（UHPC）是一种具有高强度、高韧性和高耐久性的新型水泥基复合材料，最早由法国人Richard等在20世纪90年代研制成功周付乐45262419650522****摘要：超高性能混凝土（UHPC）是一种具有高强度、高韧性和高耐久性的新型水泥基复合材料，最早由法国人Richard等在20世纪90年代研制成功。
UHPC的材料组分不同于普通混凝土，其通过掺入粒径较小的矿物掺合料，填充水泥及其水化产物间的空隙，以增加基体密实度来提高抗压强度。
同时，在相对较低的水胶比与高效减水剂共同作用下，解决了低用水量与和易性之间的矛盾，既保证了一定的流动性，又获得了超高的抗压强度。
基于此，本篇文章对超高性能混凝土梁受剪性能的尺寸效应试验进行研究，以供参考。
关键词：超高性能混凝土；梁受剪性能；尺寸效应试验引言近年来全国各地建筑在政策推动、市场主导的基本原则下得到了大力发展，完成了《“十三五”建筑建筑行动方案》确定的到2020年达到15%以上的工作目标。
结构体系中，企业和高校基于国内外已有的研究成果进行了大量的科研研究和技术创新。
但目前建筑实施过程中仍然会出现多重施工技术难点问题，特别是后浇混凝土量过大以及钢筋连接部位较密集，导致现场建筑施工质量差以及工人和建筑从业人员对建筑建造方式持一种怀疑态度，如何解决这种局面将是目前技术创新和研究的热点。
《“十四五”建筑业发展规划》指出大力发展建筑，完善适用不同建筑类型建筑混凝土建筑结构体系，加大高性能混凝土技术研究。
超高性能混凝土简称UHPC(Ultra-High Performance Concrete)是一种新型纤维增强水泥基复合材料，因具有高强、高韧和极好的耐久性优势，在土木工程特别是桥梁及加固领域有大量的项目应用和发展。
超高韧性水泥基复合材料研究综述
超高韧性水泥基复合材料研究综述杨建波！文辉2唐继辉！张忠敏！熊申丽！（1.湖北长江路桥股份有限公司武汉430200&2'湖北省交通规划设计院武汉430070）摘要超高韧性水泥基复合材料具有微裂缝和自愈合特性！以及良好的抗疲劳性、抗渗透性、抗冻融性、抗侵蚀性等性能，具有广阔的工程应用前景"本文主要概述了-CC材料在设计原理、组分选择、基本性能及工程应用方面的研究进展，最后结合其优良特性分析了其在工程应用中的前景"关键词-CC裂缝应变硬化耐久性-$?($/)*%$3$'%45)",.#%'$5(25#),25"$34$;$"#$7'3$94);&)3(#$3 4#(%G*3(%&1#+"#'1%2#4#-"#2(%&1#.-*%&E#%.-(%&1#6-1%H#/#*%&1(1'i9J;1C032:N132:4=3A32A M81A:;C='?,Q#L9032430200#C0123&2'i9J;1i9J;1R8=H12C135,83D1CR532212:32A Q;E1:2\2E@1@9@;#L9032430070#C0123) 673#%'4#,0;;2:12;;8;A C;I;2@1@1=9EC=I>=E1@;E03EI1C8=$C83CK32A E;5D$0;3512:>8=>;8@1;E#3E6;53E :==A D3@1:9;8;E1E@32C;#>;8I;3J151@78;E1E@32C;#D8;;O;$@0368;E1E@32C;#;8=E1=28;E1E@32C;32A@0;51K;#32A03E J8=3A;2:12;;812:3>>51C3@1=2>8=E>;C@E',01E>3>;8I31257E9II381O;E@0;8;E;38C0>8=:8;E=D-CC I3@;8135E12 design p8ncipl;#component selection#basic>erforia2ce and;：i2；8n：application.Finally#it combines theC;5;2@C0383C@;81E@1CE@=32357O;1@E>8=E>;C@E12;2:12;;812:3>>51C3@1=2E'8$0/)%93-CC&o8aoK&ii8acn0a8dencn:&d98abcyci7混凝土材料不仅抗压强度高、搅拌与浇筑施工工艺简单、基本原材料分布广泛#而且价格便宜，具有很高的经济性％截至目前，我国建筑行业每年消耗的混凝土高达20亿立方米，占全世界消耗总量的7+S以上％混凝土已经成为我国房屋建筑、公路桥梁、水利工程、铁路工程等行业不可或缺的建筑材料。
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摘要：超高韧性水泥基复合材料因具有突出性能优势，在工程领域展现中良好应用前景，本文从材料基本性能、设计原理、组分构成三个方面分析已有研究进展，并探究材料在工程中的具体应用，以便确定材料的下一步研究方向。
关键词：超高韧性水泥基复合材料；研究进展；工程应用引言：超高韧性水泥基复合材料（ECC）基于细观力学理念、断裂力学原理进行设计，对材料纤维、基体、纤维基体界面均进行调整，复合材料硬化后将出现明显的准应变硬化特征，从而使拉应变能力超过普通混凝土的100~300倍。
近年来，随着研究的深入，从不同角度对材料性能进行了优化，使材料优势更为突出。
为不断提高材料性能，通过综合论述相关研究进展、工程应用现状，能够更全面了解材料性能以及应用上的不足，确定未来研究方向。
1 ECC材料的研究进展1.1.基本性能研究目前研究中发现ECC材料具有以下性能优势：（1）受压特性，由于材料中不含粗骨料，较之传统混凝土其弹性模量下降，水灰比有了明显优化，从而使应变能力超过传统混凝土的0.5%；（2）抗弯能力，随着弯曲荷载作用加大，ECC 材料展现出具有弯曲-硬化特性、微小多裂缝特性、超高弯曲韧性等性能，主要与材料中掺杂的碳纤维、聚丙烯纤维、玄武岩纤维等相关，且使用过程中，任何浇筑方式均对材料抗弯性能无影响；（3）抗剪性能，在相同条件下进行测试，采用ECC材料制作无配筋小梁与传统混凝土制作小梁并进行抗剪强度相比，差距为40%，而且梁的跨中极限挠度也超出传统混凝土梁的50%，由此可以看出，ECC材料在荷载作用下，可逐渐产生裂缝，但裂缝呈密集、微小状分布，从而不会导致刚度突然下降，与传统混凝土出现的典型性脆性破坏特征有着本质的区别，从而使材料具有更强大的剪切变形能力与抗剪承载能力；（4）抗疲劳性能，ECC材料的疲劳寿命超过200万次循环，且抗疲劳荷载也显著超出传统混凝土，从而决定疲劳荷载下也能够有效进行裂缝控制，有实验中使ECC板经过10万次循环，发现其裂缝宽度变化幅度仅在50μm内，而普通混凝土板经过10万次循环后，最大裂缝宽度超过600μm[1]。
纤维参数对水泥基复合材料力学性能影响研究综述
交通与土木工程河南科技Henan Science and Technology总第876期第5期2024年3月收稿日期：2023-07-03作者简介：刘煜辉（1999—），男，硕士生，研究方向：地质、岩土工程。
纤维参数对水泥基复合材料力学性能影响研究综述刘煜辉 郑文珂 赵玉凯（华北水利水电大学，河南 郑州 450000）摘 要：【目的】旨在为纤维增强水泥基复合材料的理论研究和工程应用提供参考和启示。
【方法】综述纤维增强水泥基复合材料的分类、力学性能及其影响因素，重点介绍不同纤维参数对水泥基复合材料性能的作用效果。
【结果】研究表明，纤维增强水泥基复合材料是一种由纤维和灌浆料组成的新型复合材料，具有高强度、高韧性、低密度、耐腐蚀等优点。
【结论】纤维参数是影响水泥基复合材料力学性能的重要因素，需要根据不同工程需求选择合适的纤维参数。
关键词：水泥基复合材料；纤维参数；力学性能；影响机理中图分类号：TU528 文献标志码：A 文章编号：1003-5168（2024）05-0067-04DOI ：10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2024.05.014Review on the Influence of Fiber Parameters on the Mechanical Properties of Cement-Based CompositesLIU Yuhui ZHENG Wenke ZHAO Yukai（North China University of Water Resources and Electric Power ，Zhengzhou 450000, China ）Abstract: [Purposes ] This paper aims to provide reference and inspiration for the theoretical researchand engineering application of fiber reinforced cementitious composites. [Methods ] This paper aims to review the types, properties and influencing factors of fiber reinforced cementitious composites, and toanalyze the role of fiber parameters. [Findings ] Research shows fiber reinforced cementitious composites are new types of composite material composed of fibers and grout, which have high strength, high tough⁃ness, low density and corrosion resistance. [Conclusions ] Fiber parameters are the key factors determin⁃ing the properties of cementitious composites, and need to select appropriate fiber parameters accordingto engineering requirements.Keywords: cementitious composites; fiber parameters; mechanical properties; influencing mechanism0 引言水泥基材料是建筑工程中最常用的材料之一，是一种由水泥、骨料、水和其他掺合料组成的人造复合材料，具有成本低、施工方便、适应性强等优点。
超高性能混凝土(UHPC)高温力学性能研究进展
第20卷 第7期 中 国 水 运 Vol.20 No.7 2020年 7月 China Water Transport July 2020收稿日期：2020-01-11作者简介：谢松平（1993-），男，上海理工大学，学生。
基金项目：国家自然科学基金项目（51708349、11672185）；上海市大学生创新创业计划（SH2019152）；上海理工大学大学生创新创业计划（XJ2019250，XJ2019259，XJ2019254）。
超高性能混凝土（UHPC）高温力学性能研究进展谢松平，王凯星，杨泽沛，王 庆，秦亚洲（上海理工大学 环境与建筑学院，上海 200093）摘 要：超高性能混凝土（ultra-high performance concrete，UHPC）由于具有超高轴压强度、高韧性和高致密性等优点，受到了工程结构建造与加固领域广泛的关注。
未来UHPC 在建筑工程领域的普遍应用使得其耐高温力学性能不可忽视。
本文对超高性能混凝土高温中和高温后的轴压、轴拉性能、应力-应变关系和断裂能进行了总结，深入分析了超性能混凝土耐高温力学性能的关键影响因素，着重归纳了历经不同高温度下及高温后各参数对超高性能混凝土轴压、轴拉、断裂能以及应力-应变关系的影响规律，指出了当前超高性能混凝土耐高温力学性能需深入研究的方向。
关键词：超高性能混凝土；高温下；高温后；轴压；轴拉；应力-应变关系中图分类号：TU528 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2020）07-0135-04一、引言超高性能混凝土（Ultra-high performance concrete，UHPC）是一种新型水泥基复合材料，因其具有相对于普通混凝土和高性能混凝土更优异的力学性能、耐久性和致密性而被众多国内外学者广泛关注[1-3]，同时由于其优异的性能，已开始应用于桥梁、隧道、近海结构、公路等基础设施以及建筑工程中[4]。
但是，在正常使用期间，建筑结构不可避免地会遭受火灾和地震等突发灾害，因此有必要研究UHPC 材料的高温特性。
高强高韧性水泥基薄板的研制
分析［ ］ 西南交通 大学学报 ，０ ５４ （ ） ７ －６ Ｊ． ２０ ，０ １ ：３７ ．
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ ａ ａ ｙ ｉ ｆｄ ｎ ｍｉ ｈ ａ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｆｒ ｃ ｓ ａ ｅ ｉ ｌ ｓ ａ ｃ ｎ ｎ ｌｓｓｏ ｙ ａ ｃ ｓ ｅ ｒ ｐ ｒｏ ｍ ｎ ｅ ｏ ｏ ｋ ｍａ ｓ ｍ ｔ ｒａｓ
作 者 简 介 ： 慧 峰 （９４ ， ， 朱 １７ 一】 男 工程 师
第０８卷 第１０期 ２ ３ ２年 ３ ｌ ０月
朱慧峰 ： 高强高韧性水泥基薄板的研制
・１ ９・ ３
害性脆性破坏 的能力 。因此本文在制备 高强水 泥基材 的基础 上 ， 样 １ｄ的增强效果 不如空 白试样 ， ３ｄ以后 ０ Ｓ试样 各龄期 的强度 加 ８ｄ抗压 、 折强度 比未掺 抗 掺入不 同体积 分数 的聚 乙烯醇纤 维 ， 制备 出高 强 、 高韧性 水 泥基 均高于空 白试样 ； 入硅灰后 的试样 ２ 薄板 。 硅灰 的空 白试样明显有所提 高， １ｄ ３ｄ７ｄ强度 的测试结果却 但 ， ， 相反 ， 白试样 的抗压强度反而 比掺硅灰试样的高 出许多。由图 ２ 空 １ 试 验材 料 可知 ， 超细矿粉 可较 明显地提高水泥基材料各龄期力学性能 。 采用华新水泥股份有 限公司生产的 ５ ． ２ ５强度等级 的硅酸盐水 表 ３ 三种掺合料取代水泥的浆体配合比 （ 以重量百分 比计 ） 泥， 比表面积为 ３ ０ｍ ／ ｇ 江苏博特聚羧酸 高效减水剂 Ｐ Ａ Ｉ； ８ ｋ ； Ｃ 高 组分 水泥 硅灰 普通矿粉 超细矿粉 水胶 比 活性 、 超细矿渣粉 比表 面积 ８０ｍ２ｋ ； 灰 、 ０ ／ ｇ硅 普通 矿粉 的 比表面 Ｃ １０ ０ Ｏ ０ ０ ０２ ．２
［］ 肖 云， ３ 诗 林
超高性能混凝土收缩性能研究综述
0引言超高性能混凝土（UHPC ）是具有高强度、高韧性和高耐久性能的水泥基复合材料［1］，广泛应用于大跨径桥梁、超高层建筑等领域［2-3］。
相较于常规混凝土结构，UHPC 在同等承载力条件下的重量仅为普通混凝土的1/3或1/2，因此特别适用于恶劣条件下的桥梁建设。
对于高交通量地区的桥梁建设，UHPC 是理想的选择，因为它可以提供更长的跨度、更强的承载力，并且具有较低的修复需求［4］。
此外在实际生产中，UHPC 可以制造更多的细长结构，增加高层建筑的可用楼层空间，从而降低总体成本［5-6］。
尽管UHPC 具有卓越的力学性能和耐久性，但其收缩率显著大于普通混凝土，导致UHPC 开裂风险更高［4，6］。
UHPC 试件普遍存在高收缩现象，增大了开裂和劣化的风险，也影响了UHPC 的适用性、耐久性和美观性。
在收缩发展过程中，试样的早期收缩显著。
早期收缩不仅会对UHPC 构件尺寸稳定性造成影响，而且可能导致微裂缝的产生。
随着混凝土老化，这些微裂缝可能会增大UHPC 结构对物质渗透的脆弱性，从而导致其进一步劣化。
混凝土收缩是一个长期发生的过程，会对建筑结构的安全性和耐久性产生严重影响［2］。
研究UHPC 收缩特性，降低收缩是促进UHPC 应用的关键工作之一，也是研究热点。
本文对UHPC 收缩性能研究进行综述，从收缩机理和发展规律出发，分析材料组分与养护制度对收缩的影响，并介绍降低收缩的措施，以期为UHPC 的发展提供参考。
1UHPC 收缩特性1.1收缩机理混凝土的收缩主要是由自收缩和干燥收缩2个部分组成。
其中，自收缩是混凝土自身引起的体积变化，与外界因素无关，主要包括化学收缩和自干燥收缩。
化学收缩是水泥发生水化反应引起的体积减小，自干燥收缩是由于混凝土进行水化反应后，UHPC 内部的自由水含量减少导致孔隙毛细管负压增大，进而使体积减小［1-2］。
干燥收缩是当外部相对湿度低于UHPC 内部相对湿度时，UHPC 内部的自由水迁移到外部，从而产生毛细管负压，导致体积减小［2，7］。
超高韧性纤维增强水泥基复合材料基本力学性能
2009年9月水 利 学 报SH UI LI X UE BAO第40卷 第9期收稿日期:2008212212基金项目:国家自然科学基金重点项目(50438010);南水北调工程建设重大关键技术研究及应用(J G ZX JJ2006213)作者简介:徐世 (1953-),男,湖北人,博士,教授,主要从事混凝土断裂力学基本理论与工程应用、新型材料与结构、超高韧性水泥基复合材料和非金属纤维编织网增强混凝土结构研究。
E 2mail :slxu @文章编号:055929350(2009)0921055209超高韧性纤维增强水泥基复合材料基本力学性能徐世 ,蔡向荣(大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室结构分室,辽宁大连 116024)摘要:研制了采用高强高弹模聚乙烯醇纤维作为增强材,以精制水泥砂浆为基体的超高韧性水泥基复合材料。
本文通过单轴拉伸试验、四点弯曲试验、单轴抗压试验、三点弯曲断裂试验研究了这种新型材料的抗拉、抗弯、抗压和抗裂性能。
试验结果表明,该材料在拉伸和弯曲荷载作用下具有假应变硬化和多缝开裂特性,以及高延性、高韧性和高能量吸收能力。
极限荷载时的最大裂缝宽度在50μm 左右。
拉伸和弯曲试验测得的极限拉伸应变在3%以上,平均裂缝间距1mm 左右。
其抗压强度类似于混凝土,抗压弹性模量较低,但受压变形能力比普通混凝土大很多。
通过三点弯曲断裂试验证明,该材料的峰值荷载及其对应变形都较基体有明显的提高。
缺口拉伸试件和缺口梁试件均证明,该材料可以将单一裂缝细化成多条细裂缝,同时该材料具有对小缺口不敏感的特性。
4种试验的结果证明该材料在各种破坏荷载作用下均能保持良好的整体性,不发生碎裂破坏。
关键词:超高韧性水泥基复合材料;假应变硬化;多缝开裂;高延性;高韧性;高能量吸收能力中图分类号:T U5281572文献标识码:A1 研究背景水利工程是我国的一项基础产业工程,目前我国正在大规模、高速度地进行水利开发,2008年第四季度国家新增200亿元中央水利建设投资加快水利基础设施建设。
硫酸钙晶须水泥砂浆力学性能及增强机理
西安科技大学学报 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＸＩ’ＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏｌ．４０ Ｎｏ３ Ｍａｙ２０２０
李文博，李海滨，赵桂娟，等．硫酸钙晶须水泥砂浆力学性能及增强机理［Ｊ］．西安科技大学学报，２０２０，４０（３）：４１７－４２３． ＬＩＷｅｎｂｏ，ＬＩＨａｉｂｉｎ，ＺＨＡＯＧｕｉｊｕａｎ，ｅｔａｌ．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆｃｅｍｅｎｔｍｏｒｔａｒｗｉｔｈｃａｌｃｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅｗｈｉｓｋｅｒｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２０，４０（３）：４１７－４２３．
Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆｃｅｍｅｎｔｍｏｒｔａｒ ｗｉｔｈｃａｌｃｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅｗｈｉｓｋｅｒｓ
ＬＩＷｅｎｂｏ１，ＬＩＨａｉｂｉｎ１，ＺＨＡＯＧｕｉｊｕａｎ１，ＷＡＮＧＧｕａｎｇｈｕｉ２
（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｉｖｉｌａｎｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００５４，Ｃｈｉｎａ； ２．ＺｈｏｎｇｂｅｉＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｓｉｇｎＣｏｎｓｕｌｔｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｘｉ’ａｎ７１００６８，Ｃｈｉｎａ）
项目
数值
项目
数值
密度 ／（ｇ·ｃｍ－３） ２．９５ 松散密度 ／（ｇ·ｃｍ－３）０．１～０．４
长度 ／μｍ
５０～２００
直径 ／μｍ
０．５～４
熔点 ／℃
水泥基复合材料的性能研究与应用
水泥基复合材料的性能研究与应用水泥是一种常见的建筑材料，但单纯的水泥材料在力学性能和耐久性方面有一定的限制。
水泥基复合材料则通过与其他材料的复合，实现了优异的性能提升和更广泛的应用范围。
本文将从水泥基复合材料的来源、结构、性能和应用等方面进行探讨。
一、来源和分类水泥基复合材料是指水泥作为基础材料，与其他材料进行复合而成的材料。
常见的复合材料有纤维增强水泥基复合材料、矿物质增强水泥基复合材料和高性能混凝土等。
其中，纤维增强水泥基复合材料是最常见的形式。
纤维增强水泥基复合材料（FRC）是以水泥为基础材料，加入高强度、高模量的玻璃纤维、碳纤维等纤维增强材料组成的复合材料。
根据纤维长度，FRC又可分为短纤维FRC和长纤维FRC两类。
短纤维FRC一般采用纤维长度小于25mm的纤维，常用于钢筋混凝土结构界面处理、自修复材料等领域；而长纤维FRC则采用长度大于25mm的纤维，具有很高的拉伸、屈服和断裂韧性，广泛应用于隧道、桥梁、航道、机场跑道等重载交通设施。
二、结构和性能FRC的主要结构包括水泥基体、纤维及其界面结合层。
其中，水泥基体主要是水泥、砂和粉煤灰等混合材料，其作用是提供FRC的黏结、凝固和硬化功能；纤维则承担FRC的拉伸、扭转、剪切和挤压等力学功能；界面结合层则承担着水泥基体和纤维之间的结合作用。
FRC的主要性能包括拉伸、屈服和断裂韧性，抗压、抗弯等力学性能、耐久性能、自修复性能等。
其中，拉伸、断裂韧性和自修复性能是FRC相较于传统材料的优势所在。
拉伸和断裂韧性是指FRC在受到拉伸应力作用时，材料仍能够保持良好的强度和变形能力，具有延缓裂纹扩散、促进材料自修复的作用；自修复性能是指FRC受到部分损伤后，具有继续自我修复的能力。
这些性能使得FRC在开发高强度和高韧性的建筑材料方面起到了重要作用。
三、应用FRC已经被广泛应用在建筑工程、交通工程、水利工程、航空航天等领域，成为建筑材料中的“新宠”。
在建筑工程中，FRC可用于隔墙板、楼梯、地面等构件的制造，并可加入相应的颜料、黏合剂、填充料等，用于墙面装饰、地面美化等。
超高韧性水泥基复合材料加固混凝土结构的界面力学性能与耐久性能研究
超高韧性水泥基复合材料加固混凝土结构的界面力学性能与耐久性能研究一、本文概述本文旨在深入研究超高韧性水泥基复合材料（Ultra-High Toughness Cementitious Composites，简称UHTCC）在加固混凝土结构中的应用，特别是其在界面力学性能与耐久性能方面的表现。
混凝土结构的加固与修复一直是土木工程领域的重要研究课题，而UHTCC作为一种新型的高性能材料，具有优异的拉伸性能、裂缝控制能力以及耐久性能，因此在加固混凝土结构方面具有广阔的应用前景。
本文将首先介绍UHTCC的基本性能和特点，包括其组成、制备工艺以及力学性能等方面的内容。
随后，将通过实验研究和理论分析，探讨UHTCC与混凝土之间的界面力学性能，包括界面粘结强度、界面破坏模式等方面。
在此基础上，本文将进一步研究UHTCC加固混凝土结构的耐久性能，包括其在长期荷载作用、化学腐蚀、冻融循环等复杂环境下的性能退化规律及机理。
本文的研究结果将为UHTCC在加固混凝土结构中的应用提供理论基础和技术支持，有助于推动土木工程领域的技术创新和可持续发展。
本文的研究也有助于加深对高性能水泥基复合材料性能与行为的理解，为相关领域的学术研究提供有益的参考。
二、超高韧性水泥基复合材料概述超高韧性水泥基复合材料（Ultra-High Toughness Cementitious Composites，简称UHTCC）是一种新型的水泥基复合材料，其以水泥、细骨料、高分子聚合物纤维和特定添加剂为主要组成成分。
相较于传统的混凝土材料，UHTCC具有更高的拉伸强度、断裂能和韧性，这使得它在结构加固和修复领域具有广阔的应用前景。
UHTCC的显著特性在于其纤维增强机制。
通过在高分子聚合物纤维的加入，UHTCC在受到外力作用时，纤维能够有效地桥接裂缝，阻止裂缝的扩展，从而提高材料的延性和韧性。
特定添加剂的使用也能够优化UHTCC的微观结构，提高其力学性能和耐久性。
聚合物混凝土讲解
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（1）聚合物水泥混凝土( PCC):是以聚合物(或单体) 与水泥作为胶结材料再加上骨料配 制而成的。聚合物的加入使混凝土的密实度有所提高，水泥石与骨料的粘结有所加强， 与普通混凝土相比，其耐磨性、耐腐蚀性、耐冲击性、绝缘性等方面均有所改善。聚合 物水泥混凝土操作简单，改性效果明显，成本较低，因而能在实际生产中得到广泛应用。 （2）聚合物浸渍混凝土(PIC):是将已硬化的普通混凝土经干燥、真空处理后，浸渍在液 态树脂中，通过加热或者催化使树脂渗入到混凝土孔隙中产生聚合作用，使两者成为一 体而形成的。聚合物填补了混凝土内部孔隙从而提高了混凝土的密实度，与此同时也增 加了水泥石与骨料之间的粘结力，但由于操作和催化不容易进行，目前这类混凝土应用 范围有局限性。 （3）聚合物胶结混凝土(PC):是以聚合物取代水泥，与骨料配置而成。优点在于强度高、 耐化学腐蚀、耐磨性、抗冻性好等优点，但硬化时收缩较大，耐久性差。聚合物用量约 占混凝土重量的8%左右，但是这种混凝土的价格较贵，一般只用于一些特殊工程。
PVA 增强水泥的抗折强度曲线如图1 所示。 图1 PVA 增强水泥的抗折强度由图1 看出，复合材料 的抗弯强度随着PVA 的增加而连续增长，并逐渐放缓。 当PVA 含量为2.5% 时，试体抗弯强度达到22.0 MPa， 增强幅度为115.5%。
对纯水泥及P V A 增强水泥基复合材料的 场发射扫描电镜照片( 4000 倍) 做显微结 构对比，如图3 PVA 增强试样微观形貌分 析，可见，添加了PVA 的试块，微观形貌 比纯水泥更致密，水化颗粒和凝胶结构周 围粘结有聚合物膜，微观形貌平整致密。
水泥基复合材料单轴受力特性
探讨水泥基复合材料单轴受力特性研究摘要：对13组共273个试件进行抗压试验，研究超高韧性水泥基复合材料的抗压性能，测得材料的抗压强度、弹性模量、泊松比以及棱柱体单轴抗压应力-应变全曲线，并与相应基体的抗压性能进行对比分析。
根据实测棱柱体抗压应力-应变全曲线，针对构件的正截面承载力计算和结构的非线性分析，分别提出相应的计算模型。
研究成果可为超高韧性水泥基复合材料在实际工程中的应用提供材性依据和理论模型。
关键词：超高韧性水泥基复合材料；抗压性能；应力-应变全曲线1引言利用纤维来改善水泥基材料的脆性由来已久。
超高韧性水泥基复合材料通过在水泥砂浆中添加体积分数不超过2%的聚乙烯醇短纤维实现了材料的高延性化和高韧性化，在拉伸荷载、弯曲荷载和剪切荷载作用下均表现出卓越的力学性能。
已有研究成果证明，超高韧性水泥基复合材料在提高结构耐久性、安全性和可持续性方面具有很大的优势，具有未来混凝土必须解决的关键性能。
例如它在拉伸荷载作用下的最大应变可以超3%，极限荷载时的裂缝宽度可以控制在100μm以内；在完全倒转的循环荷载情况下表现出良好的抗震性；在剪切荷载作用下表现出高延性性能、高能量吸收能力以及大侧向位移下有稳定的滞后环及结构整体性等。
为了实现超高韧性水泥基复合材料在实际工程中的大规模应用，必须详细研究它的各项力学性能指标。
其中轴心抗压性能指标作为材料最基本、最重要的力学性能指标，是进行超高韧性水泥基复合材料结构和构件设计的关键参数。
本文通过制作不同尺寸和不同形状的试件，详细研究不同强度时超高韧性水泥基复合材料在单轴压应力作用下的力学性能，并与相应砂浆基体的单轴抗压力学性能进行了对比。
试验得到了超高韧性水泥基复合材料的单轴抗压应力-应变全曲线，提出了与试验结果吻合的本构关系模型，为超高韧性水泥基复合材料的结构设计和非线性数值分析提供了材性依据和理论基础。
2 试验概况试验共制作13组试件研究超高韧性水泥基复合材料的抗压性能。
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分
。高掺量粉煤灰的PVA-ECC 以通过降
低水 来提高
的 强度叫但需要将水.下
降 0.2 以 , 体 性难以得 保证 PVA-ECC
强度 低 为粉煤灰
水泥
水化,
水化 凝材料 以提高粉煤灰的 水化 性 提高
PVA-ECC 的 强度 夕, 有研究表明
为
发剂来提高粉煤灰的 性，提高基体强度'2-10*。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
基于
代 ECC, 位数字代水胶比，中 位数字代胶
材中
掺量，后一位数字代硫酸钙的掺量3抗压强
寸为400 mmx 100 mmx 15 mm的薄板长条试件每组3个，加 载速 0.5 mm/min3
表2试验配合比
kg/m3
比编号
E27650 E27655
水
297.8 297.8
0引言
PVA纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)由于自身
的高韧性和优异的裂缝控制能力'1-3*,使得其能够有效地改
善传统水泥混凝土材料脆性大、易开裂且开裂后裂缝宽度
来研究 响,另外， CT扫描和 对 PVA-ECC 的 结
对 PVA-ECC 强度 韧性的 (SEM)对硫酸钙掺入后 分
1材料及试件制备
2019年第3期(总第353期) Number 3 in 2019(Total No.353)
doh10.3969/j.issn.1002-3550.2019.03.017
混
凝
土
Concrete
原材料及辅助物料 MATERIAL AND ADMINICLE
硫酸钙对高韧性水泥基复合材料力学性能的影响
易勇，王秋生，罗昊 (北京工业大学建筑工程学院，北京100124)
performance of PVA-ECC was studied through uniaxial compressive and four-point bending test.Moreover, porosity was determined by X-ray computed tomography (CT) scanning and morphology offibers at the fracture face were characterized via scanning electron microscopy (SEM).Experimental results indicated that ECC with calcium sulfate achieved both higher compressive and bending strength for its more compact microstruture, meanwhile the inherent high toughness ofPVA-ECC and crack-controlling ability ofwas sustained. Key words: PVA-ECC ； calcium sulfate ； compressive strength ； bending performance
缝控制能力。
关键词：PVA-ECC;硫酸钙；抗压强度；弯曲性能
中图分类号：TU528.041
文献标志码：A
文章编号：1002-3550(2019)03-0071-03
Effects of calcium sulfate on mechanic properties of high toughness cementitious composites
-71 -
（20±2）＜，立方体试块24 h脱模,薄板状36 h后脱模,继 度 参考JGJ/T 70—2009（建筑砂浆基本性能方法 准》,
续养护至龄期28 d,磨平浇筑3
比见 23组
比PVA纤维掺量为总体积的1.5%°其中 编号E
采用70.7 mmx70.7 mmx70.7 mm的立方体试块测量抗压 强度，每组3个，加载速率1 mm/min。四点弯 采用
YI Yong? WANG Qiusheng,LUO Hao
(Institute of Civil Engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124? China)
Abstract： Calcium sulfate was adopted to improve the mechanic performance of PVA-ECC and effects of calcium sulfate on mechanical
摘 要：采用在PVA-ECC中掺入硫酸钙来提高其力学性能，通过立方体抗压强度试验和四点弯试验分析硫酸钙对PVA-ECC
力学性能的
夕卜，利用CT
分了
的微细
理。结果表明:适当掺入
使PVA-ECC基
体更 密实， 粉煤灰 性， 提高PVA-ECC的 强度
强度，同时能 好地保持PVA-ECC良好的 曲韧性和裂
42.8
0.039 12
6
1.2试件制备及配合比
量为10 L的
，材料 工 斤
有固体材料加入
2 min, 水剂溶
入水，分3次加入
2.5 min再 2 min。最后
再放入纤维 3 min,为 步分散纤维,再快搅1 min。
完 后 体倒入模具中，振捣1 min,放入养护箱中
收稿日期：2018-01-26 基金项目：国家自然科学基金(51679003)；北京市科学技术委员会重大专项基金(Z161100002216001)
,通
体 强度 和
1.1原材料
P-O 42.5级水泥、I级粉煤灰，硅灰，石英砂(100目)、
水
粉、
高效 水 、纤维 增 (HPMC)、
自来水、
密度 /(g/cm3)
1.3
的PVA纤维,纤维性能见表1。
表1 PVA纤维特性表
拉伸强度 弹性模量 直径 长度 延伸率
/MPa
/GPa
/mm /mm
/%
1 620
难以控制的缺陷,提高结构耐久性。国内外对PVA-ECC的
研究表明，为保证PVA-ECC的高韧性，通常会掺入大量的 粉煤灰取代水泥来降低纤维和基体的化学黏结以及基体
的开裂韧度,但由于粉煤灰的水化性低于水泥，因
PVA-ECC 的
强度
粉煤灰取代水泥 量
的增
降心，制了高韧性PVA-ECC的工程应。
为使得高韧性的PVA-ECC有更高的抗压强度，需要对基体