PP/CF增强珊瑚砂水泥基复合材料冲击压缩力学性能研究 被引量：8

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作者 郑志豪 任辉启 +3 位作者 龙志林 郭瑞奇 蔡洋 黎智健 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期59-71,共13页

在人工海水制备珊瑚砂水泥基复合材料中混杂加入碳纤维和聚丙烯纤维,得到4种不同纤维掺量的碳-聚丙烯混杂纤维增强珊瑚砂水泥基复合材料。采用直径100 mm的分离式Hopkinson压杆,对材料进行5种应变率下的冲击压缩试验,采用LS-DYNA进行相... 在人工海水制备珊瑚砂水泥基复合材料中混杂加入碳纤维和聚丙烯纤维,得到4种不同纤维掺量的碳-聚丙烯混杂纤维增强珊瑚砂水泥基复合材料。采用直径100 mm的分离式Hopkinson压杆,对材料进行5种应变率下的冲击压缩试验,采用LS-DYNA进行相应的冲击压缩数值模拟。结果表明:(1)试验应变率临界值为200 s^(−1),当试验应变率大于200 s^(−1)时,混杂碳纤维和聚丙烯纤维所形成的纤维网络对试块的增韧效果加强;(2)碳-聚丙烯混杂纤维增强珊瑚砂水泥基复合材料峰值应力具有明显的应变率效应,且动态增强因子对应变率的敏感程度较高;(3)使用珊瑚砂细骨料导致试块内微裂纹和微空洞等缺陷较多,在珊瑚砂水泥基复合材料内混杂掺加碳纤维和聚丙烯纤维后,试块冲击抗压强度的提升有限,但珊瑚砂水泥基复合材料的抗冲击韧性显著提升;(4)通过试验数据和参数调试确定了HJC模型的参数,试块峰值应力的模拟结果与试验结果的误差在5.97%以内。 展开更多

关键词 碳纤维 聚丙烯纤维 珊瑚砂水泥基复合材料 分离式HOPKINSON压杆 冲击压缩力学性能 LS-DYNA

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钢纤维沙漠砂水泥基复合材料高温力学性能研究

2

作者 车雅丽 何明胜 +1 位作者 夏多田 吴声宏 《石河子大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期314-322,共9页

为研究钢纤维沙漠砂水泥基复合材料(SFDM)在高温环境下的物理性能和力学性能的变化,通过质量检测、相对动弹性模量、力学性能和SEM等试验,分析温度、钢纤维掺量和沙漠砂替代率对SFDM力学性能的影响,探讨高温条件下SFDM强度变化的内在机... 为研究钢纤维沙漠砂水泥基复合材料(SFDM)在高温环境下的物理性能和力学性能的变化,通过质量检测、相对动弹性模量、力学性能和SEM等试验,分析温度、钢纤维掺量和沙漠砂替代率对SFDM力学性能的影响,探讨高温条件下SFDM强度变化的内在机理,试验及结果分析表明:随着温度的升高,试件的质量损失率逐渐增大,相对动弹性模量逐渐减少,其抗压和抗折强度均有不同程度的损失。与普通水泥基材料相比,适量沙漠砂和钢纤维的加入可有效改善试件在高温环境下的力学强度,并且当沙漠砂替代率为20%,钢纤维掺量为1.5%时,高温力学性能达到最优。从微观形貌分析可知:200℃以下时,温度的升高可促进试件内部的水化反应,整体结构没有显著变化;200℃以上时,温度的升高将导致试件内部水化产物逐渐分解,微观结构逐渐变成多孔蜂窝结构,纤维-基底界面粘结程度降低,最终导致宏观力学性能降低。最后通过试验数据进行回归分析且拟合出温度-抗压强度、温度-抗折强度损伤模型,这2个模型公式的相关系数R 2均在0.95以上,表明拟合的结果优良,具有较高的可靠性。 展开更多

关键词 高温 钢纤维沙漠砂水泥基复合材料 力学性能 微观结构 温度-强度损伤模型

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黄河砂高延性水泥基复合材料的冻融损伤特性与模型研究

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作者 范嘉慧 张艺珂 元成方 《硅酸盐通报》 北大核心 2025年第6期2060-2069,共10页

为了研究黄河砂高延性水泥基复合材料(ECC)的抗冻耐久性能,开展快速冻融循环试验,研究分析不同黄河砂取代率下ECC材料的质量损失率、相对动弹性模量、立方体抗压强度及劈裂抗拉强度变化规律,基于黄河砂取代率的多维评估,得到了最优黄河... 为了研究黄河砂高延性水泥基复合材料(ECC)的抗冻耐久性能,开展快速冻融循环试验,研究分析不同黄河砂取代率下ECC材料的质量损失率、相对动弹性模量、立方体抗压强度及劈裂抗拉强度变化规律,基于黄河砂取代率的多维评估,得到了最优黄河砂取代率;借助扫描电子显微镜和X射线计算机断层成像试验,进一步分析了最优取代率下ECC材料的微观特征和抗冻机理。研究表明:经历150次冻融循环后,5组ECC试件的相对动弹性模量均不低于97%,且抗压强度和劈裂抗拉强度随着黄河砂取代率的增加而增大。多维评估分析结果表明,100%取代率下黄河砂ECC抗冻性能最佳。微观分析表明,黄河砂ECC孔隙分布均匀、小孔比例较高,内部水化程度较高,纤维黏结性良好。基于Weibull概率分布的冻融损伤模型可较好地预测黄河砂ECC的冻融损伤状态。 展开更多

关键词 黄河砂 高延性水泥基复合材料 取代率 抗冻性能 冻融模型

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玻璃砂超高性能水泥基复合材料的制备及性能 被引量：2

4

作者 张亚芳 曾科 +2 位作者 包嗣海 段莉斌 张维健 《深圳大学学报（理工版）》 CSCD 北大核心 2024年第1期66-73,共8页

为实现超高性能水泥基复合材料(ultra-high performance cementitious composite,UHPCC)的可持续性和环保性,以玻璃砂替代UHPCC中的河砂,制作玻璃砂超高性能水泥基复合材料(glass sand ultrahigh-performance cementitious composite,GS... 为实现超高性能水泥基复合材料(ultra-high performance cementitious composite,UHPCC)的可持续性和环保性,以玻璃砂替代UHPCC中的河砂,制作玻璃砂超高性能水泥基复合材料(glass sand ultrahigh-performance cementitious composite,GS-UHPCC),通过开展力学性能试验,探讨不同玻璃砂替代率和玻璃砂粒径对GS-UHPCC抗压、抗折性能的影响,定量表征GS-UHPCC的弯曲韧性和能量吸收能力,并通过X射线衍射和扫描电镜试验,分析了玻璃砂的增韧机理.结果表明,以平均粒径为0.27 mm的玻璃砂替代河砂,当体积替代率为40%时效果最好,替代后GS-UHPCC在养护28 d时的抗压强度相较于未掺时提升了17.0%,抗折强度提升了14.8%,能量吸收能力最优,微观结构致密,水化反应最为完全.本研究得出的最优玻璃砂替代率与粒径,可为GS-UHPCC的应用提供可行性支持. 展开更多

关键词 混凝土 超高性能水泥基复合材料 玻璃砂 力学性能 水化反应 火山灰效应 能量吸收能力

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定向钢纤维水泥基复合材料的含砂率及定向时程影响规律

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作者 陈卓异 寇子豪 +2 位作者 熊永明 易宏健 曹先慧 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2024年第7期2346-2354,共9页

为研究钢纤维水泥基复合材料中钢纤维定向分布规律,考虑定向时程和含砂率两种因素,基于团队自主研发的钢纤维定向设备,制作32个试件。在恒定磁场下,系统地开展了梯度定向时程与含砂率钢纤维定向试验,利用COMSOL有限元模拟定向试验磁场... 为研究钢纤维水泥基复合材料中钢纤维定向分布规律,考虑定向时程和含砂率两种因素,基于团队自主研发的钢纤维定向设备,制作32个试件。在恒定磁场下,系统地开展了梯度定向时程与含砂率钢纤维定向试验,利用COMSOL有限元模拟定向试验磁场分布情况,通过CT-X射线扫描技术获取不同试件的截面图像,计算钢纤维的方向系数,讨论钢纤维受梯度定向时程与含砂率影响下的定向规律。研究结果表明:随着定向时程的增加,在相同含砂率条件下,钢纤维的方向系数在初始阶段迅速提升,然后逐渐减缓,最终趋于稳定;在相同定向时程下,含砂率过高或过低都会对钢纤维的定向效率产生不利影响,控制含砂率在40%左右时可以获得相对理想的钢纤维定向效果。 展开更多

关键词 水泥基复合材料 磁场定向 含砂率 定向时程 方向系数

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全沙漠砂纤维水泥基复合材料单轴受压尺寸效应试验研究 被引量：4

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作者 张朵 夏多田 +2 位作者 程建军 生兆亮 周长乐 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期127-134,共8页

为探究新疆地区全沙漠砂制备水泥基复合材料ECC(engineered cementitious composite)的可行性,并研究全沙漠砂ECC的单轴受压尺寸效应,在对沙漠砂、石英砂和河砂三种骨料制备的ECC宏观力学性能及微观结构分析比较的基础上,重点对5组不同... 为探究新疆地区全沙漠砂制备水泥基复合材料ECC(engineered cementitious composite)的可行性,并研究全沙漠砂ECC的单轴受压尺寸效应,在对沙漠砂、石英砂和河砂三种骨料制备的ECC宏观力学性能及微观结构分析比较的基础上,重点对5组不同尺寸的沙漠砂ECC试件进行了单轴压缩性能试验。结果表明:在相同的材料配比下,完全使用沙漠砂制备的ECC,其抗压、抗拉以及抗折强度均与其余两种砂制备的ECC相近,沙漠砂ECC中纤维表面较少的附着物和较为完整的形貌对其发挥桥联作用有益;全沙漠砂ECC单轴受压性能具有尺寸效应;提出的高厚比与抗压强度的关系表达式、不同高厚比的应力-应变全曲线模型均与试验结果吻合较好。 展开更多

关键词 纤维混凝土 沙漠砂 水泥基复合材料 微观结构 尺寸效应 应力-应变曲线

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乌兰布和沙漠砂制备高延性水泥基复合材料的力学性能 被引量：16

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作者 李祚 姚淇耀 +4 位作者 朱圣焱 郭新华 彭林欣 滕晓丹 罗月静 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2021年第4期1103-1115,共13页

使用内蒙古乌兰布和沙漠砂完全代替微石英砂配置了高延性水泥基复合材料(ECC),并以砂胶比为变量,对其抗压强度、抗拉强度、抗剪强度以及抗弯强度四个方面的力学性能展开了全面的研究。抗拉试验后进一步对纤维断面使用扫描电镜(SEM)进行... 使用内蒙古乌兰布和沙漠砂完全代替微石英砂配置了高延性水泥基复合材料(ECC),并以砂胶比为变量,对其抗压强度、抗拉强度、抗剪强度以及抗弯强度四个方面的力学性能展开了全面的研究。抗拉试验后进一步对纤维断面使用扫描电镜(SEM)进行了观测,并采用X射线衍射分析(XRD)方法研究了沙漠砂的物质组成。结果表明,以沙漠砂配置的ECC,在相同骨料含量的条件下,其抗压强度、抗拉强度、抗剪强度以及抗弯强度均与微石英砂配置的ECC接近,延性约为微石英砂ECC的一半。除抗剪强度外,沙漠砂ECC其他各项性能均随砂胶比增大而提高,优化配比设计的沙漠砂ECC延性能够达到微石英砂ECC的水平。 展开更多

关键词 高延性水泥基复合材料 骨料 沙漠砂 力学性能 水泥基材料 多重开裂

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沙漠砂超高韧性水泥基复合材料抗冲击荷载试验研究 被引量：3

8

作者 宋浩博 韩风霞 +4 位作者 郭鑫 陈宇轩 苏超 张雨龙 迪娜·包拉提 《混凝土》 CAS 北大核心 2023年第9期97-100,共4页

为研究不同取代率沙漠砂(20%、30%、40%)和聚乙烯纤维掺量(1.0%、1.5%、2.0%)等影响因素对超高韧性水泥基复合材料抗冲击性能的影响,采用落锤冲击试验装置对沙漠砂聚乙烯纤维超高韧性水泥基复合材料试件的抗冲击性能进行了试验研究,并... 为研究不同取代率沙漠砂(20%、30%、40%)和聚乙烯纤维掺量(1.0%、1.5%、2.0%)等影响因素对超高韧性水泥基复合材料抗冲击性能的影响,采用落锤冲击试验装置对沙漠砂聚乙烯纤维超高韧性水泥基复合材料试件的抗冲击性能进行了试验研究,并对其冲击耗能和延性系数等指标进行了分析。结果表明:加入一定的沙漠砂和纤维之后,超高韧性水泥基复合材料的抗冲击性能有一定的提升,延性性能得到改善,当沙漠砂取代率为30%,纤维掺量为1.5%时,超高韧性水泥基复合材料的抗冲击性能最好。 展开更多

关键词 沙漠砂 聚乙烯纤维 超高韧性水泥基复合材料 冲击性能 冲击试验

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绿色PVA纤维增强水泥基复合材料弯曲试验研究 被引量：2

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作者 傅柏权 《混凝土》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期91-94,共4页

为了提高材料的应变硬化性能，以微观力学为基础，通过四点弯曲试验，研究了砂灰比对PVA增强水泥基复合材料性能的影响。试件尺寸400 mm＆#215;100 mm＆#215;15 mm。研究表明：纤维含量为2%时，材料的极限挠度高达40 mm，极限强度在10~1... 为了提高材料的应变硬化性能，以微观力学为基础，通过四点弯曲试验，研究了砂灰比对PVA增强水泥基复合材料性能的影响。试件尺寸400 mm＆#215;100 mm＆#215;15 mm。研究表明：纤维含量为2%时，材料的极限挠度高达40 mm，极限强度在10~14 MPa之间；随着砂灰比的增加，材料的极限荷载和挠度具有相似的变化趋势；并且所有砂灰比试件都表现出了应变硬化现象和纯弯曲段的多缝开裂现象。 展开更多

关键词 水泥基复合材料 微观力学 砂灰比 应变硬化 多缝开裂

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花岗岩石粉-高韧性水泥基复合材料的制备与性能 被引量：11

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作者 任卫岗 庄一舟 于丽雪 《科学技术与工程》 北大核心 2016年第17期269-274,共6页

研究了掺花岗岩石粉的高韧性水泥基复合材料的基本力学性能。采用废弃花岗岩石粉部分取代磨细砂,制备具有不同石粉质量取代率的水泥砂浆;并对其进行抗压、抗折试验分析,得到最优的石粉取代率约为25%;在此最优石粉取代率的基础上配制出... 研究了掺花岗岩石粉的高韧性水泥基复合材料的基本力学性能。采用废弃花岗岩石粉部分取代磨细砂,制备具有不同石粉质量取代率的水泥砂浆;并对其进行抗压、抗折试验分析,得到最优的石粉取代率约为25%;在此最优石粉取代率的基础上配制出掺花岗岩石粉的高韧性水泥基复合材料;并研究聚乙烯醇（PVA）纤维体积掺量（0～1.5%）及其长径比（158～316）对混凝土复合材料基本力学性能的影响。研究结果表明,试验中,当花岗岩石粉掺量一定时（25%）,纤维体积掺量1.5%且长径比237时电镜扫描显示纤维与基体界面结合最紧密,力学性能最佳,此时的极限拉应变高达3.03%,约为普通水泥基材料的300倍。 展开更多

关键词 花岗岩石粉 取代率 磨细砂 聚乙烯醇纤维 高韧性水泥基复合材料 力学性能

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基于细观力学的GS-UHPCC界面黏结行为研究

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作者 张亚芳 叶国诚 +2 位作者 曾科 许敬彬 包嗣海 《硅酸盐通报》 北大核心 2025年第6期2070-2078,共9页

为探讨玻璃砂超高性能水泥基复合材料(GS-UHPCC)的界面黏结性能,开展了不同纤维埋深和加载速率下GS-UHPCC的纤维拉拔试验,定量表征了钢纤维与基体间的界面黏结性能,并在试验研究的基础上讨论了钢纤维与基体间的界面力学性能,建立了钢纤... 为探讨玻璃砂超高性能水泥基复合材料(GS-UHPCC)的界面黏结性能,开展了不同纤维埋深和加载速率下GS-UHPCC的纤维拉拔试验,定量表征了钢纤维与基体间的界面黏结性能,并在试验研究的基础上讨论了钢纤维与基体间的界面力学性能,建立了钢纤维的荷载-滑移模型。结果表明,随着纤维埋深的增加,钢纤维与GS-UHPCC的界面黏结性能显著提高。当纤维埋深达到12和18 mm时,钢纤维的拉拔峰值荷载比纤维埋深为6 mm的试件分别增大43.81%和87.56%,且拉拔能分别增大63.27%和176.36%。此外,钢纤维与GS-UHPCC的界面黏结性能表现出明显的速率敏感性,当加载速率从0.5 mm/min增加到5.0 mm/min时,钢纤维的拉拔峰值荷载和拉拔能平均涨幅分别为27.16%和127.98%。综合考虑平均黏结强度和衰减黏结强度的荷载-滑移模型,能够有效表征钢纤维与基体的界面行为。 展开更多

关键词 玻璃砂超高性能水泥基复合材料 界面黏结性能 荷载-滑移模型 纤维拉拔试验 纤维埋深 加载速率

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粉胶比及砂胶比对ECC力学性能的影响

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作者 邓朗妮 郝世纪 +2 位作者 杨洲 雷丽贞 廖羚 《混凝土》 CAS 北大核心 2024年第11期8-13,18,共7页

为研究粉胶比及砂胶比对工程水泥基复合材料(ECC)力学性能的影响,使用不同的粉胶比及砂胶比制成的ECC立方体试件和哑铃型试件进行立方体抗压试验和单轴拉伸试验,并运用能量比值法表示ECC的韧性指数。试验结果表明:ECC在轴向压缩、拉伸... 为研究粉胶比及砂胶比对工程水泥基复合材料(ECC)力学性能的影响,使用不同的粉胶比及砂胶比制成的ECC立方体试件和哑铃型试件进行立方体抗压试验和单轴拉伸试验,并运用能量比值法表示ECC的韧性指数。试验结果表明:ECC在轴向压缩、拉伸荷载作用下呈现出多点开裂模式,表现出明显的延性破坏特点。随着粉胶比的增大,ECC的抗压、抗拉强度明显降低;粉胶比的增大能有效改善ECC的抗裂能力,提高ECC的抗压韧性,使其具备良好的能量吸收效果,抗拉韧性呈现先增加后降低的趋势;增大砂胶比也会降低ECC的抗压、抗拉强度,但会使ECC的延性和韧性先增加后降低。当砂胶比为0.4、粉胶比为0.6时,ECC的韧性达到最佳。 展开更多

关键词 工程水泥基复合材料 粉胶比 砂胶比 韧性评价

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配合比对PVA-FRCC长期自生收缩性能的影响 被引量：8

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作者 王玉清 刘潇 +1 位作者 刘曙光 孟苏牙拉吐 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期150-157,共8页

基于聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基复合材料(PVA‑FRCC)试件的收缩试验,研究了纤维体积分数、水胶比、砂胶比对PVA‑FRCC自生收缩性能的影响.结果表明:PVA纤维的掺入减小了水泥基材料的自生收缩,但效果有限;低水胶比/低砂胶比(LW/LS)组试... 基于聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基复合材料(PVA‑FRCC)试件的收缩试验,研究了纤维体积分数、水胶比、砂胶比对PVA‑FRCC自生收缩性能的影响.结果表明:PVA纤维的掺入减小了水泥基材料的自生收缩,但效果有限;低水胶比/低砂胶比(LW/LS)组试件的自生收缩明显大于高水胶比/高砂胶比(HW/HS)组试件;水胶比在小范围内变化时,PVA‑FRCC自生收缩随水胶比增大而增大,随砂胶比增大而降低;HW/HS组试件自生收缩占比(ε_(a)/ε_(t))随龄期的增加而增大,LW/LS组试件ε_(a)/ε_(t)随龄期的增加先增大后降低;解除密封后,HW/HS组PVA‑FRCC试件的总收缩仍有较大增长,LW/LS组试件则增长较少. 展开更多

关键词 聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料 自生收缩 纤维体积分数 水胶比 砂胶比

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