低掺量油菜秸秆纤维混凝土力学性能试验研究

为了探索秸秆纤维对混凝土力学性能的影响机理,研究了在水灰比为0.50、强度等级为C35条件下,不同油菜秸秆纤维长度和油菜秸秆体积掺量的混凝土力学性能。通过测试混凝土的抗压、劈裂抗拉、抗折强度,分析油菜秸秆纤维对混凝土力学性能的影响规律,并使用扫描电镜验证分析结果。结果表明:混凝土的抗压、劈裂抗拉、抗折强度随着油菜秸秆纤维长度的增加和掺量的提高均呈现先增大后减小的趋势;当纤维长度30～40 mm,体积掺量0.1%时,抗压强度为47.43 MPa,比对照组提高16.45%,当纤维长度20～30 mm,体积掺量0.2%时,混凝土的劈裂抗拉和抗折强度为3.71 MPa、9.1 MPa,比对照组提高9.12%、6.64%,扫描电镜对比观察0.2%和0.4%纤维体积掺量的混凝土内部结构,证实0.2%掺量混凝土的纤维-混凝土交界面无大面积孔隙,纤维上水泥浆体均匀分布,与混凝土间形成良好的吸附黏结力与机械啮合力,混凝土内部纤维填充了有害孔隙,无纤维结团现象,减少了应力集中,增强了混凝土的力学性能。     

油菜秸秆纤维混凝土抗冻性能的试验研究

将处理后的油菜秸秆纤维切成10 ~ 15 mm、>15 ~ 20 mm、>20 ~ 25 mm、>25 ~ 30 mm等4种长度，以体积掺量分别为0.2%、0.4%、0.6%、0.8%掺入混凝土中，进行冻融循环试验，观察油菜秸秆纤维混凝土冻融循环25、50、75、100次的表观形貌，测定其质量和动弹性模量，研究油菜秸秆纤维长度和体积掺量对混凝土抗冻性能的影响，并对油菜秸秆纤维混凝土的使用寿命进行预测。结果表明：当油菜秸秆纤维长度>15 ~ 20 mm、体积掺量为0.2%时，混凝土的抗剥落能力最强，冻融循环100次后，其相对动弹性模量最大，为93.1%，较普通混凝土的提高34.4%，抗冻性能最佳；威布尔分布模型和一元二次函数模型均能较好地反映油菜秸秆纤维混凝土的冻融损伤过程，一元二次函数模型的拟合精度均大于0.98；仅考虑冻融劣化作用，抗冻性能最佳组的油菜秸秆纤维混凝土的使用寿命约为普通混凝土的2.4倍，在哈尔滨使用寿命可达16.7 a、拉萨可达17.3 a、石家庄可达36.7 a、长沙可达136.1 a、上海可达189.3 a。     

油菜秸秆灰分混凝土保温性能试验

选取砂率、水灰比及油菜秸秆灰分掺量为变量,在保障秸秆灰分混凝土设计强度为C20的条件下,采用稳态平板导热仪测试秸秆灰分混凝土试件的导热系数。结果表明:油菜秸秆灰分混凝土的导热系数与秸秆灰分掺量呈负相关关系,掺入油菜秸秆灰分后,导热系数比不掺秸秆灰分的混凝土试件的降低6.8%~21.0%,秸秆灰分的掺量越多,保温性能越好。当水灰比为0.52、秸秆灰分掺量为5%、砂率为30%时,油菜秸杆灰分混凝土抗压强度达22.8 MPa,并具有良好的保温隔热性能。     

油菜秸秆灰分混凝土抗硫酸盐的侵蚀性能

用油菜秸秆灰分等量替代5%、10%、15%、20%和25%的水泥,在水胶比分别为0.4、0.45、0.5下制作油菜秸秆灰分混凝土试件,采用全浸泡方式进行混凝土的抗硫酸盐侵蚀试验,通过对试件变形、质量损失和抗压强度的测试,考察油菜秸秆灰分混凝土的抗硫酸盐侵蚀性能。结果表明:水胶比0.4的油菜秸秆灰分混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力强于水胶比0.5的;当水胶比为0.45,油菜秸秆灰分掺量15%时,油菜秸秆灰分混凝土抗硫酸盐侵蚀能力较普通混凝土增强约46%。     

冲击荷载下油菜秸秆灰分混凝土的动态力学性质

运用直径80 mm分离式霍普金森压杆试验设备,研究油菜秸秆灰分掺量分别为10%、15%、20%、25%的混凝土在0.30、0.45、0.65 MPa冲击加载气压下的动态力学性质。结果表明:油菜秸秆灰分混凝土的应变率与试件加载气压呈正相关关系;峰值应力随加载气压的提高而增大,油菜秸秆灰分掺量为10%的混凝土在不同加载气压下的峰值应力变化率最大,其变化率高达63.63%;在同一加载气压下,油菜秸秆灰分混凝土峰值应力随灰分掺量的增加而减小;相比对照混凝土峰值应力,10%掺量混凝土最大,其峰值应力大于对照混凝土,而其他掺量油菜秸秆灰分混凝土峰值应力均低于对照混凝土,油菜秸秆灰分掺量10%的混凝土的动态承载力最优。     

油菜秸秆灰分混凝土与钢筋粘结性能的研究

用油菜秸秆灰分等量替代5%、10%、15%的水泥,分别制作强度为C20、C30、C40的秸秆灰分混凝土试件,测试混凝土的粘结强度,考察月牙纹钢筋与油菜秸秆灰分混凝土的粘结性能。结果表明,油菜秸秆灰分掺量为5%时,3个强度下的油菜秸秆灰分混凝土与月牙纹钢筋的粘结强度分别为19.06、19.90、20.08 MPa,与普通混凝土相当,油菜秸秆灰分掺量10%和15%的混凝土与月牙纹钢筋粘结性能较普通混凝土减弱。改变5%掺量油菜秸秆灰分混凝土植入钢筋的类型与月牙纹钢筋直径,月牙纹钢筋与油菜秸秆灰分混凝土的粘结强度是光圆钢筋的2.55倍;月牙纹钢筋直径从12 mm增至16、20 mm,粘结强度分别下降了6%与25%,油菜秸秆灰分混凝土粘结性能随着月牙纹钢筋直径增加而减弱。     

轴拉荷载作用下粉煤灰混凝土碳化性能研究

研究通过自行研制的长期轴拉持载装置,对不同掺量的粉煤灰混凝土进行短期及长期轴拉荷载下的碳化试验,探讨不同荷载水平的短期加载及长期持载形式对混凝土碳化的影响,进一步分析拉、压荷载对混凝土碳化性能影响的区别。结果表明:在各碳化龄期,不同掺量粉煤灰混凝土碳化深度均随荷载水平的增加而增大;长期持载较短期加载对粉煤灰混凝土的抗碳化性能更为不利;粉煤灰掺量低于30%时,轴拉荷载下的碳化深度大于轴压荷载下的碳化深度,当粉煤灰掺量达到40%,应力水平超过20%时,轴压荷载较轴拉荷载对混凝土的抗碳化性能更为不利。     

水泥基木纤维复合墙体材料的研究

在水泥和木纤维中加入废旧聚苯颗粒,以浇筑成型的方式制备水泥基木纤维复合墙体材料.研究水灰比、纤维掺量、聚苯颗粒掺量对复合材料性能的影响.结果表明,抗折强度和抗压强度均随水灰比的增加而降低,通过加入木纤维能有效的降低水泥纤维板的密度,因此在保证料浆和易性的前提下,水灰比越小越好.当木纤维掺量在适当范围内,有助于水泥板材抗折强度和抗压强度的提高.极差分析水灰比、木纤维掺量、聚苯颗粒掺量对材料各项性能影响不同,水灰比和木纤维掺量为主要影响因素.SAS分析显示水灰比、木纤维掺量、聚苯颗粒掺量对材料各项性能的影响都是显著的.     

玄武岩纤维对再生混凝土基本力学性能的影响

随着社会发展和技术的进步,我国的再生混凝土的研究日益深入,纤维再生混凝土能提高其力学性能已经成为了土木工程应用的重要依据。玄武岩纤维作为一种新型的无机绿色纤维材料,具有较好的延性及经济性,是改善再生混凝土力学性能的新选择。针对强度为C35的混凝土,研究了长度6mm、12mm及20mm的玄武岩纤维在0.15%及0.3%的体积掺量下对粗骨料替代率为50%的再生混凝土的抗压和劈裂抗拉性能。结果表明,掺入玄武岩纤维对替代率为50%的再生混凝土有一定的增强和增韧效果,长度为12mm,纤维体积掺量为0.3%的玄武岩纤维再生混凝土的抗压强度达到最大值。玄武岩纤维对提高再生混凝土劈裂抗拉强度效果明显,长度为12mm,体积掺量为0.15%的玄武岩纤维再生混凝土的抗拉强度达到最优。     

双掺油菜秸秆灰分和硅粉对混凝土性能的影响

针对油菜秸秆灰分混凝土早期强度较低的缺陷,利用硅粉的高火山灰活性和填充效应,在普通混凝土中掺加油菜秸秆灰分的基础上复掺硅粉,测试双掺混凝土的力学性能和工作性能。结果表明:当秸秆灰分的基准掺量为20%时,随着硅粉掺量增加,混凝土的黏聚性和保水性变优;当硅粉掺量为10%时,混凝土的抗压强度达到17.2 MPa,强度增加24%;当秸秆灰分为20%、硅粉掺量为6%时,双掺混凝土水胶比的最适范围为0.5~0.6。     

单掺掺合料对C25混凝土碳化性能影响

选用常用掺合料Ⅱ级粉煤灰和S95矿粉,采用加速碳化试验方法,研究了单掺掺合料对C25混凝土碳化性能影响。研究结果表明:(1)C25混凝土不同龄期加速碳化深度随着粉煤灰掺量增加,总体的变化规律基本一致;当矿粉掺量增加时,C25混凝土各龄期得加速碳化深度的变化规律不完全相同。(2)相同龄期不同粉煤灰(或矿粉)掺量的C25混凝土加速碳化深度相差不大,且同属于现行预拌混凝土标准中T-IV抗碳化性能等级;在单掺掺合料混凝土中,编号50S28d加速碳化深度最低。(3)针对28d加速碳化深度低的配合比进行了经济分析,编号40S不仅具有较低的28d加速碳化深度,而且单方成本最低。     

氯盐和碳化双重腐蚀对钢筋混凝土强度的影响

运用多试件重复测量设计的方差分析方法,并对原始数据分析采用Bonferroni法进行两两比较,测试碳化和氯盐双重腐蚀的试件强度,分析不同氯离子量和水灰比对不同龄期碳化后钢筋混凝土抗折强度和抗压强度的影响。结果表明:水灰比对混凝土试件强度影响显著;随着水灰比的增大,氯盐对混凝土试件的强度有一定的促进作用。     

轴压荷载下粉煤灰混凝土碳化性能实验研究

本研究以不同的轴压荷载为基准,分别对不同掺量的粉煤灰混凝土进行了短期以及长期加载下的碳化试验,分析短期加载及长期持载2种情况下,不同轴压荷载对粉煤灰混凝土碳化性能的影响。研究结果表明:短期加载与长期持载2种情况下,随着荷载的增加,4种粉煤灰掺量混凝土的碳化深度都呈现先减小后增大的趋势。同时,在20%、40%极限荷载时,长期持载较短期加载更有利于混凝土的抗碳化性能,而在60%极限荷载下,长期持载对粉煤灰混凝土的抗碳化性能更为不利。     

石膏基棉秆复合材料防护管件的制备及防护性能研究

使用棉花秸秆碎料、沙漠沙及石膏制备适于制作梭梭(Haloxylon ammodendron)防护管件的复合材料;通过正交试验考察了复合材料中各材料质量分数、水灰比等因素对复合材料强度的影响;通过稳态法中的平板法、野外实地试验法开展了复合材料防护管件防护性能研究。测试表明,各因素对复合材料抗压强度的影响按重要性排序:石膏掺量水灰比棉花秸秆掺量;各因素对复合材料抗折强度的影响按重要性排序:石膏掺量棉花秸秆掺量水灰比;综合考虑选择配合比:棉花秸秆掺量3%、石膏50%、沙子47%、水灰比0.5的复合材料来制作内管径7 cm左右、防护管件壁厚1 cm、四边形防护管件较为合适。测试表明,石膏基棉杆复合材料防护管内最高温度为32℃,比沙漠地表最高温度低约30℃,管件防护效果优良。     

橡胶混凝土的力学性能试验

依据对废旧轮胎橡胶粉碎料作为添加成分取代部分细骨料的混凝土的力学性能进行了试验.制备了多组不同橡胶粒径和掺量的橡胶混凝土试件;试件采用的橡胶分别为胶粉和胶粒,掺量为细骨料体积的0,20%,40%,60%,80%和100%,以考查橡胶粒径和掺量变化对力学性能的影响.结果表明:橡胶混凝土的立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度等均随橡胶掺量的增加而降低,具有密度小、韧性好、抗裂性能强、变形能力大等传统混凝土难以企及的卓越性能.     

聚丙烯纤维增强补偿收缩砂浆力学性能试验

为研究聚丙烯纤维和膨胀剂对砂浆力学性能及变形性能的影响,利用不同掺量聚丙烯纤维对基准水泥砂浆进行沉入度、抗压强度和抗折强度测试,利用折压比确定聚丙烯纤维最佳掺量用来配制补偿收缩砂浆。试验结果表明,随着纤维掺量的增加,砂浆沉入度逐渐减小;当聚丙烯纤维掺量为0.9kg/m~3,砂浆折压比最大,掺入聚丙烯纤维的抗折试件在破坏形态上表现出"裂而不断"的特点;采用不同膨胀剂掺量配制纤维补偿收缩砂浆,膨胀剂掺量为8%与聚丙烯纤维掺量为0.9kg/m~3双掺配制的补偿收缩砂浆有较好的力学性能和变形性能。     

聚丙烯纤维砂浆冲击试验试件破裂面分形分析

经对聚丙烯纤维砂浆冲击试验试件破裂面的分形维数的计算,并与试件的冲击破坏锤击数进行的对比研究可知:当纤维掺量低于0.1%(体积比)时,由于掺入纤维传递扩散了冲击能量,造成试件内部裂缝的大量延展,因此延迟了试件的冲击破坏过程,导致计算的掺纤维试件破裂面分形维数高于普通砂浆试件。因此,采用分形理论可以解释掺入聚丙烯纤维对提高水泥基材料抗冲击性能的作用机理。     

油菜秸秆纤维对水泥胶砂孔隙特征的影响

为探究油菜秸秆纤维对硅酸盐水泥胶砂孔隙的影响及其作用机理,将处理后的油菜秸秆分别按照0、1%、2%、3%和4%质量分数的比例掺入水泥中,对不同秸秆纤维掺量水泥的标准稠度用水量及凝结时间进行测定,研究不同龄期（3、7、28 d）下油菜秸秆的掺量对水泥胶砂孔隙率和孔隙特征的影响。结果表明,随着油菜秸秆掺量的增加,水泥胶砂试块的表观密度逐渐减小,其中,当掺量为4%时,其表观密度相比基准组降低9.27%;当掺量为1%时,其孔径分布与基准组相近;当掺量为3%和4%时,两组的孔径分布相近,在龄期为28 d时,胶砂的有害孔占比分别为14.2%和15.4%,多害孔占比分别为24.15%和25.01%,与基准组相比,多害孔和有害孔增幅较大,均约为基准组的3.5倍。随着秸秆掺量的增加,水泥胶砂最可几孔径均减小;随着龄期的增加,水泥胶砂最可几孔径减小,多害孔及有害孔比例相对减少。显微形貌分析结果表明,油菜秸秆纤维掺量为1%时,与水泥界面粘接较好;掺量为3%和4%时,多害孔及有害孔增加,主要出现在秸秆纤维周围。     

聚丙烯纤维对混凝土抗裂性能的影响

经对聚丙烯纤维混凝土研究成果的分析可知,聚丙烯纤维的掺入改善了混凝土的工作性能,提高了混凝土的早期强度,减少了混凝土的早期收缩,因而提高了混凝土的抗裂性能。《规程》规定的收缩试验方法,适用于限制混凝土的收缩对比试验,采用改进的收缩试验方法更符合工程实际。建议聚丙烯纤维在混凝土中的合理掺量为0.8~1.0 kg/m3,这对聚丙烯纤维的应用有一定的参考价值。     

改性玄武岩纤维混凝土的力学与变形性能及微观机理研究

为了改善玄武岩纤维混凝土材料的强度和收缩性能,本文采用了玄武岩纤维、芒硝、粉煤灰、脱硫石膏作为外掺料进行混凝土的配制,并按照正交实验的方法确定不同材料的最佳配合比例,最后开展XRD半定量分析与SEM扫描电镜实验对改性混凝土的微观结构进行了探测。结果表明:改性外掺料的等质量替代水泥的最佳配合比为:粉煤灰掺量10%、脱硫石膏掺量8%、芒硝掺量0.5%以及玄武岩纤维掺1.5%;经过复合材料改性后混凝土的抗折强度和抗压强度分别提高了0.48和2.1倍;干缩率减小了0.56倍;从SEM图像中观察到材料中有大量水化凝胶产物包裹玄武岩纤维,粉煤灰和石膏颗粒填充在孔隙中,矿物水化程度和微观结构的变化是改性玄武岩纤维混凝土材料收缩性和强度增强的根本原因。