聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料力学性能试验研究

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聚乙烯醇纤维增强混凝土的性能分析及其应用

聚乙烯醇纤维增强混凝土的性能分析及其应用

聚乙烯醇纤维增强混凝土的性能分析及其应用混凝土是重要的建筑材料,具有可模塑性、可延展性和压缩强度等优点。

然而,混凝土在拉伸和弯曲方向上的强度和韧性相对较差,容易出现裂缝和破损。

为了解决这些问题,研究人员开始探索添加纤维增强混凝土,其中聚乙烯醇纤维是一种广泛应用的材料。

本文将对聚乙烯醇纤维增强混凝土的性能进行分析,并探讨其在实际应用中的优缺点。

一、聚乙烯醇纤维增强混凝土的性能1.1 强度提高添加聚乙烯醇纤维可以显著提高混凝土的拉伸和弯曲强度。

由于混凝土中存在局部弱点和微裂缝,聚乙烯醇纤维在其上形成网状结构,从而增强混凝土的整体强度。

1.2 抗裂性能混凝土中出现裂缝主要是由于局部受到外力或内部温度变化所致。

添加聚乙烯醇纤维可以抑制混凝土内部的裂缝扩展,从而提高其抗裂性能。

1.3 韧性提高韧性是指材料在断裂前能够吸收的能量,是评价材料抗震性能的重要指标。

添加聚乙烯醇纤维可以提高混凝土的韧性,使其在发生外力作用时能够更好地承受一定的塑性变形,从而减轻了建筑物的震害程度。

1.4 降低收缩和渗透性混凝土中存在缩短、干缩和水泥胶体收缩等问题,这些问题容易导致混凝土的开裂和渗透。

添加聚乙烯醇纤维可以有效地减少混凝土收缩系数,从而减缓混凝土的变形和裂缝发生率。

二、聚乙烯醇纤维增强混凝土的应用2.1 地下水利工程地下水利工程施工亦常常会用到混凝土,而地下水中的水分会使混凝土吸水而导致渗漏。

添加聚乙烯醇纤维增强混凝土可以有效地改善其渗透性能,防止发生渗漏问题。

2.2 道路建设混凝土在道路建设中被广泛应用,而道路工程面临的气候和外力作用较大,需要具备较好的抗裂性能和韧性。

添加聚乙烯醇纤维可以增强混凝土的整体强度和韧性,从而提高其使用寿命和抗疲劳性能。

2.3 防护工程在一些防护工程中,如滨海公路、水利等重要建筑,在海水波浪冲刷、水蚀侵蚀等情况下,聚乙烯醇纤维增强混凝土可以减轻外力对建筑物的破坏程度,增强抵御自然侵蚀和环境变迁的能力。

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

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
彭 明 强 , 李 国友 , 范 磊 , 李 锐 , 王 明铭
( 1 . 中国建 筑材 料科 学研究 总 院 , 北京 1 0 0 0 2 4 ; 2 . 中国建筑 股份 有 限公 司技术 中心 , 北京 1 0 1 3 2 0 )
摘 要: 采 用正交试 验设 计方法 , 以国产聚 乙烯醇 ( P V A) 纤维作 为增强纤维, 研究 了水胶 比、 粉煤灰掺 量和胶砂
应变 一 硬 化 特性 .将 产 生 多重 饱 和裂 缝 破 坏且 饱 和 -状态 的多 缝 开裂 现 象 , 裂 缝 宽 度 多小 于 0 . 1 m m[ 4 1 , 这 使得 E C C材 料 成 为一 种 耐 久 度 极 高 的水 泥基 复合
Ke y wo r d s :D o me s t i c P VA f i b e r ; EC C ; Un i a x i a l t e n s i o n p r o p e r t i e s
中 图分 类 号 : T U 5 2 8 . 5 7 2
文 献标 识码 : A
性 纤 维 增 强 水 泥基 复合 材 料 。
关键词 : 国产 P VA 纤 维 ; E C C; 单 轴拉 伸 性 能
A b s t r a c t : T h r o u g h d e s i g n m e t h o d o f o r t h o g o n a l e x p e i r m e n t , d o m e s t i c p o l y v i n y l a l c o h o l( P V A ) i f b e r a s r e i n f o r c e i f b e r , t h e i n l f u e n c e o f w a t e r - b i n d e r r a t i o , c o n t e n t o f n y a s h a n d c e me n t a g g r e g a t e r a t i o o n u n i a x i a l t e n s i o n o f h i g h t o u g h n e s s

PVA纤维水泥基复合材料单轴受压试验研究

PVA纤维水泥基复合材料单轴受压试验研究

PVA纤维水泥基复合材料单轴受压试验研究姜海军;刘曙光;闫长旺;张菊【期刊名称】《混凝土》【年(卷),期】2014(000)006【摘要】聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(Polyvinyl alcohol fiber reinforced cementitious composites简称PVA-FRCCs)是一种高性能纤维增强水泥基复合材料。

采用棱柱体试件(150 mm×150 mm×550 mm)研究其单轴受压力学性能。

单轴受压试验直接获得了棱柱体试件的应力-应变全曲线,从而获得峰值应力、峰值应变、弹性模量,并系统分析了纤维体积掺量对上述参数的影响。

通过对试验数据和已存模型比较获得一个能够描述其应力-应变曲线的非线性本构模型。

【总页数】4页(P81-83,111)【作者】姜海军;刘曙光;闫长旺;张菊【作者单位】内蒙古工业大学矿业学院,内蒙古呼和浩特 010051; 中国矿业大学矿业工程学院,江苏徐州 221116;内蒙古工业大学矿业学院,内蒙古呼和浩特010051;内蒙古工业大学矿业学院,内蒙古呼和浩特 010051;内蒙古工业大学矿业学院,内蒙古呼和浩特 010051【正文语种】中文【中图分类】TU528.041【相关文献】1.PVA纤维增强水泥基复合材料单轴抗压试验研究 [J], 高淑玲;徐世烺2.PVA纤维尾矿砂水泥基复合材料断裂能试验研究 [J], 张少峰;王雪3.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4.钢筋约束PVA纤维水泥基复合材料受压性能试验研究与理论模型 [J], 孙伟;徐珍飞5.纳米粒子和石英砂对PVA纤维水泥基复合材料单轴拉伸性能的影响 [J], 魏华;张鹏;王娟;张天航因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。

ECC-混凝土控裂功能材料力学性能的试验研究

ECC-混凝土控裂功能材料力学性能的试验研究

ECC-混凝土控裂功能材料力学性能的试验研究聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)是在水泥砂浆中掺入一定量的聚乙烯醇纤维而制成的一种复合材料,它具有比较高的抗弯和抗拉强度、极限延伸率,较大的抗裂性能、抗变形性能、抗冲击性、耐磨性、抗渗性和较高的疲劳强度等优点。

在工程中应用PVA-ECC这种材料可以有效地提高工程的耐久性。

借鉴已有的ECC研究成果以及课题组相关的研究成果,本论文进一步探索采用国产PVA纤维制备PVA-ECC的最优配合比,并在普通混凝土材料的基础上,引入功能梯度材料的设计原理,将ECC布置在混凝土构件的受拉区以替代该区域的部分混凝土,形成一种由普通混凝土和ECC结合而成的复合材料。

在ECC和混凝土材料的界面结合区,两种材料相互渗透,在一定厚度范围内形成了 ECC-混凝土控裂功能梯度材料。

为了更好地分析采用这种由ECC-混凝土复合材料制成的构件(或结构)的受力性能,有必要研究ECC和混凝土界面结合区域的ECC-混凝土控裂功能材料的力学性能。

本文通过试验研究确定了国产PVA-ECC材料的最佳配合比,并针对ECC-混凝土控裂功能材料的力学性能开展了试验和理论研究。

本文所做研究工作如下:(1)通过立方体抗压和四点弯曲试验研究PVA-ECC 的力学性能,两种试验各制备了27组试件。

分析试验结果,确定国产PVA-ECC材料的最佳配合比。

针对PVA-ECC最佳配合比的材料,由该材料的跨中挠度推导得到它的拉伸应变计算值,采用已有的拉伸应变试验值验证了 PVA-ECC材料的跨中挠度与拉伸应变之间的关系式。

(2)通过立方体抗压试验和劈裂抗拉试验分别研究ECC-混凝土控裂功能材料在受压和受拉时的力学性能。

两种试验各自制备了 36组试件,其中30组试件采用国产PVA纤维,6组试件作为对照组采用日本PVA纤维。

通过试验数据线性拟合,确定了 ECC-混凝土控裂功能材料立方体抗压强度与单轴抗压强度的比值随ECC厚度变化的关系。

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

不 同 PVA纤维掺量下混凝 土 的弯 曲韧性和变 形性 能。 李 晗等研 究 发 现混 杂 PVA 和 钢 纤 维 的 混凝 土 构 件
研究表 明,PVA—ECC开裂 后仍可 承受荷载 ,在单 轴拉 在 高温后 仍 有较 高 的残余 强度 。长 安大 学李 丹等 设
伸荷载作用下实现 了多重裂纹 开裂 ,表明 PVA纤 维具 计 了两种 掺 量 的 PVA—ECC,分 别 测试 了试 件 在 不
பைடு நூலகம்
1.7%时 ,两种 PVA—ECC材料的极 限拉伸应 变分别 为 熔 出 ,试件 内部产生互相交 错 的孑L隙通道 ,能有效 防止
1.493% 和 2.O38% 。
试件爆裂 。同时 ,试件 由密实逐渐 变为松散蜂 窝状 ,内
2.3 抗 压强 度
部孔 隙和裂纹逐渐增加 ,试件强度下降 。
抗 压强 度是 外 力为 压力 时 的强 度极 限 。姜海 军 3 PVA纤 维水 泥基 复合 材料 研 究发展 趋势
裂缝控制能力 。张君教 授通过改进 传统 的 PVA—ECC ECC的抗 压强 度也 有 明显 的提 高 ,在 800℃ 高温 处 理
Kr4,,配制 了两种高韧性低收缩的 PVA—ECC材 料 ,单 后 ,试件仍具 有一定 的 弯 曲韧性 。对 试块 微观 结构 分
轴 拉 伸 试 验 结果 表 明 ,当 PVA纤 维体 积 掺 量 V 为 析表 明 ,当温度升高到一定 值时 ,试件 中纤 维逐渐熔解
PVA纤 维水 泥基 复 合材 料 (Polyvinyl alcohol Fi- bet—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 人一 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 。美 国密 西 根大 学 的 Victor C.Li教 授 和麻 省理工 的 Leung教

《PVA纤维增韧水泥基复合材料制备及其高温力学性能研究》

《PVA纤维增韧水泥基复合材料制备及其高温力学性能研究》

《PVA纤维增韧水泥基复合材料制备及其高温力学性能研究》一、引言随着现代建筑技术的不断发展,对建筑材料性能的要求日益提高。

水泥基复合材料因其优异的物理力学性能和良好的耐久性,在建筑领域得到了广泛应用。

然而,传统的水泥基材料在受到冲击或震动时易产生裂纹,影响了其使用性能。

为了改善这一不足,研究人员开始探索将纤维加入到水泥基材料中,以提高其韧性和抗裂性能。

其中,PVA(聚乙烯醇)纤维因其优良的物理性能和与水泥基材料的良好相容性,成为了增强水泥基复合材料的重要选择。

本文旨在研究PVA纤维增韧水泥基复合材料的制备工艺及其在高温环境下的力学性能。

二、PVA纤维增韧水泥基复合材料的制备1. 材料选择制备PVA纤维增韧水泥基复合材料所需的主要材料包括水泥、PVA纤维、水和其他添加剂。

其中,PVA纤维的选择对于提高复合材料的性能至关重要。

应选择具有高强度、高韧性和良好亲水性的PVA纤维。

2. 制备工艺制备过程主要包括材料混合、搅拌、浇筑和养护等步骤。

首先,将水泥、PVA纤维、水和添加剂按照一定比例混合;然后,通过搅拌使各组分充分混合均匀;接着,将混合物浇筑到模具中,进行养护;最后,脱模并得到PVA纤维增韧水泥基复合材料。

三、高温力学性能研究1. 实验方法为了研究PVA纤维增韧水泥基复合材料在高温环境下的力学性能,采用高温炉对试样进行加热,并利用万能材料试验机进行力学性能测试。

通过改变加热温度和加热时间,探究不同条件下复合材料的力学性能变化。

2. 实验结果与分析(1)抗拉强度:随着温度的升高,PVA纤维增韧水泥基复合材料的抗拉强度呈现先增加后降低的趋势。

在较低温度下,PVA纤维能够有效地提高复合材料的抗拉强度;而在较高温度下,由于纤维与基体的热膨胀系数差异较大,导致复合材料内部产生较大的热应力,从而降低其抗拉强度。

(2)抗压强度:与抗拉强度类似,PVA纤维增韧水泥基复合材料的抗压强度在高温环境下也呈现先增加后降低的趋势。

PVA纤维增强水泥基复合材料弯曲韧性试验研究

PVA纤维增强水泥基复合材料弯曲韧性试验研究
变 形恢 复 能 力 , 具 体 数 值 见 表 3所 示 。图 2~图 6 给 出了这些 指 标 随砂灰 比的变化 情况 。
表 3 四 点 弯 曲 试 验 结 果
图 5 砂灰 比对弹性 变形 的影 响






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

聚乙烯醇纤维水泥基复合材料受压弹性模量试验研究

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+ &
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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

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 —
2 0ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1 3年 第 1 1 期
1 1月
混 凝 土 与 水 泥 制 品
CHI NA C0NCRETE AND CEMENT PRODUCTS
2 01 3 No . 1 l
No v e mbe r
聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料力学性能试验研究
梁济丰 , 吕 磊, 余 晓 青
i n g r o l e.
Ke y wo r d s: P V A i f b e r r e i n f o r c e d e e me n t b a s e d c o mp o s i t e ma t e r i a l s ; C o mp r e s s i v e s t r e n th; g B e n d i n g s t r e n g t h
( 空军 勤务 学 院机 场工 程与保 障 系 , 徐州 2 2 1 0 0 )
摘 要: 对 聚 乙烯 醇 纤维 增 强 水 泥 基 复 合材 料 棱 柱 体 试 件 进 行 了抗 折 试 验 . 并 对抗 折 试 验 后 的 一半 试 件 进 行 了
抗压试验。 试 验 结 果表 明 , 随P V A 纤 维 掺 量 的增 加 , 试件 抗 折 强度 大幅 提 高 , 抗 压 强度 先 略 有提 高 然后 降低 , 纤 维在
命 .国外 一 些 发 达 国 家 已经 开 展 了一 定 规 模 的 研
究, 并进 行 了少量 工程应 用 。相对 而 言 , 我 国 的研究
起步较晚, 对 其进 行 力学 性 能研 究具 有 一 定 的实 用
( 2 ) 粉 煤灰 : 选 用徐 州 某 厂生 产 的 I级粉 煤 灰 , 其 化学 成分见 表 2 。
表 1 水 泥 的物 理 性 能
( 3 ) 细骨 料 : 普 通 河砂 , 表 观 密度 2 5 5 0 k g / m , 堆 积 密度 1 5 7 0 k g / m 。 含 泥量 小 于 1 %, 最 大粒 径 不 大
表 3 砂 的 筛 分 结 果
筛孔径/ mm 2 . 3 6 1 . 1 8 0 . 6 0 0 . 3 0 0 . 1 5 < O . 1 5
1 . 1 试验 材料 与配合 比
P V A— E C C 的组 成 成 分 为 水 泥 基 体 与 P V A 纤
维 。水 泥 基体 的主要 成分 是水 泥 、 骨料、 水、 化 学外
加剂 等 。P V A— E C C的性 能与 材 料各 组 分 的具 体性 能指标 有密切 关 系。 ( 1 ) 水泥: 采用 P ・ O 4 2 . 5级水 泥 , 其物 理性 能见 表 l 。
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