以黄金尾矿砂为细骨料的工程水泥基复合材料性能研究

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作者 于新 王龙 +1 位作者 何平平 刘雨松 《硅酸盐通报》 北大核心 2025年第7期2566-2577,共12页

工程水泥基复合材料(ECC)因具有极高的延性而受到广泛关注。然而,制备ECC的组分通常以高成本、高碳排放的石英砂作为细骨料,这使ECC应用于实际工程中面临着破坏环境、造价高等问题。为了制备成本、碳排放量更低的ECC,本研究通过工业固... 工程水泥基复合材料(ECC)因具有极高的延性而受到广泛关注。然而,制备ECC的组分通常以高成本、高碳排放的石英砂作为细骨料,这使ECC应用于实际工程中面临着破坏环境、造价高等问题。为了制备成本、碳排放量更低的ECC,本研究通过工业固废产物黄金尾矿砂全比例替代石英砂制备ECC,在不同水胶比及粉煤灰比例下,分别测试并对比黄金尾矿砂基ECC及石英砂基ECC的流动性和力学性能,且通过断裂韧度、纤维分散等试验对力学性能进行了解释,由此探究黄金尾矿砂全比例替代石英砂作为细骨料,制备低成本、低碳排放ECC的可行性。研究结果发现,黄金尾矿砂由于具有更多的棱角,对ECC的流动性能造成了负面影响。但在力学性能方面,使用黄金尾矿砂制备ECC可以有效提高ECC的抗压和抗拉强度,且获得与石英砂基ECC相当的拉伸应变性能。使用黄金尾矿砂全比例替代石英砂制备低碳ECC具有极大的可行性,有助于降低建筑材料制备过程中所产生的碳排放。 展开更多

关键词 工程水泥基复合材料 黄金尾矿砂 低碳排放 流动性 力学性能

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RTP-PVA混杂纤维的工程水泥基复合材料干缩性能试验研究

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作者 陈猛 洪宇 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期407-414,共8页

为研究回收轮胎聚合物(recycled tyre polymer,RTP)和聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)混杂纤维对工程水泥基复合材料(engineered cementitious composites,ECC)干缩性能的影响,对RTP-PVA混杂纤维总体积分数为2.0%的ECC进行流动性、直... 为研究回收轮胎聚合物(recycled tyre polymer,RTP)和聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)混杂纤维对工程水泥基复合材料(engineered cementitious composites,ECC)干缩性能的影响,对RTP-PVA混杂纤维总体积分数为2.0%的ECC进行流动性、直接拉伸和干缩试验,并分析混杂纤维作用机理和干缩计算模型.结果表明:RTP纤维替代率为12.5%~50%对ECC流动性影响不大,比单掺PVA纤维的ECC流动性降低1.09%~3.69%.ECC的抗拉强度随RTP纤维替代率的增加而降低,不同比例的混杂纤维比单掺PVA纤维的ECC抗拉强度降低了23.6%~56.6%.不同比例混杂纤维ECC干缩率曲线趋势相近,7 d时干缩率为28 d时的80.92%~82.77%.ECC的干缩率随RTP纤维替代率的增加而降低,28 d时不同RTP纤维替代率的混杂纤维比单掺PVA纤维的ECC干缩率降低了0.80%~2.09%.RTP-PVA混杂纤维可在ECC中协同发挥作用抑制基体干缩,结合试验结果得到适合RTP-PVA混杂纤维ECC的指数型干缩预测模型. 展开更多

关键词 回收轮胎聚合物纤维 聚乙烯醇纤维 工程水泥基复合材料 干缩 预测模型

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花岗斑岩石粉高韧性水泥基复合材料性能研究 被引量：1

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作者 孙彬强 田茂盛 +2 位作者 谢超 李彦宵 安健民 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2024年第2期555-563,共9页

高韧性水泥基复合材料(ECC)具有优异的力学性能和裂缝控制能力,已应用在大尺寸的板梁结构中,但因造价过高限制了其进一步的推广应用。机制砂在生产过程中会产生大量的石粉,如处理不当则会严重污染环境。为达到降低ECC造价及保护环境的... 高韧性水泥基复合材料(ECC)具有优异的力学性能和裂缝控制能力,已应用在大尺寸的板梁结构中,但因造价过高限制了其进一步的推广应用。机制砂在生产过程中会产生大量的石粉,如处理不当则会严重污染环境。为达到降低ECC造价及保护环境的双重目标,本文以花岗斑岩石粉代替河砂来配制花岗斑岩石粉高韧性水泥基复合材料(GP-ECC),研究了其各项性能,并建立了GP-ECC自收缩预测模型。研究表明,GP-ECC试件均表现出多缝开裂与应变硬化的特征,其抗压强度和抗折强度均随石粉取代率的增加而先减小后增大,完全取代时性能最优,其28 d拉伸峰值应力达4.4 MPa,极限应变超4.2%,抗压强度均超50 MPa,抗折强度超18 MPa。GP-ECC试件的早期自收缩值随石粉取代率的增加而增加,其中石粉完全取代河砂时的自收缩值为3 133.3μm/m,较基准试件增加了117.3%,故抑制GP-ECC的自收缩很有必要。同时,本文提出的自收缩预测模型能够有效预测GP-ECC的自收缩变化情况。SEM测试结果表明,PVA纤维在花岗斑岩石粉水泥基体中分散均匀,能协同工作。 展开更多

关键词 水泥基复合材料 花岗斑岩石粉 拉伸性能 收缩 力学性能 聚乙烯醇纤维

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模拟地震作用下PP-ECC桥墩抗弯性能试验研究 被引量：1

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作者 贾毅 刘鹏曾 +2 位作者 柳其钱 王子浩 宋浩博 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2024年第10期3623-3633,共11页

为研究聚丙烯纤维水泥基复合材料(PP-ECC)桥墩与普通混凝土桥墩在压弯荷载作用下承载力差异,本文通过拟静力试验对6个局部采用PP-ECC桥墩和2个普通混凝土桥墩的抗弯性能进行试验研究。结合PP-ECC桥墩的破坏过程,确定PP-ECC桥墩的压弯破... 为研究聚丙烯纤维水泥基复合材料(PP-ECC)桥墩与普通混凝土桥墩在压弯荷载作用下承载力差异,本文通过拟静力试验对6个局部采用PP-ECC桥墩和2个普通混凝土桥墩的抗弯性能进行试验研究。结合PP-ECC桥墩的破坏过程,确定PP-ECC桥墩的压弯破坏的特征点,之后基于PP-ECC材料的简化本构模型推导出PP-ECC桥墩的理论开裂、屈服和极限荷载公式。对PP-ECC材料进行单轴拉伸和单轴压缩试验,得到简化PP-ECC本构模型的特征参数,通过试验结果对计算结果进行验证,并对比不同轴压比和PP-ECC区高度下桥墩的抗弯承载力、最大变形的差异。结果表明:PP-ECC桥墩在开裂之后,受拉区PP-ECC并未退出工作,而是协同受拉钢筋参与截面受力;PP-ECC桥墩在达到极限荷载时,裂缝稳态发展,没有出现普通混凝土桥墩保护层混凝土大面积剥落的情况;局部采用PP-ECC桥墩极限荷载时最大变形较普通混凝土桥墩有较大提升,且增加轴压比会降低桥墩的变形能力;在较高轴压比下增加PP-ECC区高度,桥墩的抗弯承载力提升了8.8%;使用简化本构模型计算PP-ECC桥墩特征点抗弯承载力时计算精度为0.86~1.13,且方差分析值偏小,具备良好的计算精度。 展开更多

关键词 聚丙烯纤维水泥基复合材料(PP-ECC) PP-ECC桥墩 抗弯性能 简化本构模型 低周反复水平荷载

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抗收缩ECC单轴拉压力学性能及损伤本构模型

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作者 陈宇 宋学伟 吴佳梁 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2024年第9期3137-3148,共12页

工程水泥基复合材料(ECC)是一种新型纤维增强材料,具有良好的延性和微裂缝控制能力。因ECC不含粗骨料,在成型初期易出现收缩裂缝,通过加入膨胀剂可有效抑制其成型收缩。本文通过加入高性能硫铝酸钙(HCSA)膨胀剂制备抗收缩ECC,研究了HCSA... 工程水泥基复合材料(ECC)是一种新型纤维增强材料,具有良好的延性和微裂缝控制能力。因ECC不含粗骨料,在成型初期易出现收缩裂缝,通过加入膨胀剂可有效抑制其成型收缩。本文通过加入高性能硫铝酸钙(HCSA)膨胀剂制备抗收缩ECC,研究了HCSA对ECC拉、压力学性能的影响。结果表明:当HCSA掺量为4%(质量分数)时,可提高ECC单轴抗拉和抗压强度。为了描述ECC的力学性能,从有效应力角度,基于损伤变量模拟ECC的单轴拉、压力学行为,提出了ECC受拉损伤演化方程,建立了ECC单轴损伤本构模型并植入ABAQUS有限元程序,对试验进行了模拟分析。结果表明:所提出的ECC单轴损伤本构模型能够较好地描述ECC在单轴受拉和受压过程的力学行为和损伤演化过程,其参数简单,易于标定。 展开更多

关键词 工程水泥基复合材料 损伤演化方程 抗收缩 本构模型 ABAQUS

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低干缩延性材料-混凝土复合梁抗弯性能 被引量：1

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作者 居贤春 张君 +1 位作者 王振波 施正捷 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期75-81,共7页

为研究延性材料对普通混凝土的增强增韧效果,本文采用低干缩高延性纤维增强水泥基复合材料(LSECC)与普通混凝土复合的方式,从试验与模拟两个方面研究了复合梁的抗弯性能.结果表明,在梁底复合低干缩延性材料后不仅可以提高梁的抗弯承载能... 为研究延性材料对普通混凝土的增强增韧效果,本文采用低干缩高延性纤维增强水泥基复合材料(LSECC)与普通混凝土复合的方式,从试验与模拟两个方面研究了复合梁的抗弯性能.结果表明,在梁底复合低干缩延性材料后不仅可以提高梁的抗弯承载能力,还大幅提升了梁的延性.当LSECC的强度比上层混凝土的强度高时,复合梁的峰值荷载受LSECC层厚的影响明显,随着层厚的增加而增大.当上层混凝土的强度较高时,复合梁的峰值荷载随LSECC层厚度的变化不明显.基于开裂强度和材料应力裂纹宽度关系的抗弯模型可良好地预测不同材料复合梁的弯曲性能,模型结果与实测值吻合良好,可用于组合结构优化设计. 展开更多

关键词 低收缩延性纤维增强水泥基复合材料(lsecc) 混凝土 复合梁 抗弯性能

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高韧性水泥基复合材料试验研究 被引量：7

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作者 薛会青 邓宗才 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第A02期20-27,共8页

通过试验研究高韧性纤维增强水泥基复合材料(ECC)的收缩变形性能、ECC与老混凝土的界面黏结性能和ECC的抗冻融性能,分析了纤维种类和减缩剂对ECC收缩变形的影响规律;探讨了国产与进口纤维对ECC抗冻融性能的影响规律.结果表明:国产PVA纤... 通过试验研究高韧性纤维增强水泥基复合材料(ECC)的收缩变形性能、ECC与老混凝土的界面黏结性能和ECC的抗冻融性能,分析了纤维种类和减缩剂对ECC收缩变形的影响规律;探讨了国产与进口纤维对ECC抗冻融性能的影响规律.结果表明:国产PVA纤维对控制ECC早期收缩变形有较明显的效果,而日本产的高弹性模量PVA纤维对控制ECC后期收缩变形效果显著;水灰比为0.40时,掺入减缩剂可使ECC收缩应变约减少2×10-4,可见减缩剂控制ECC收缩变形效果显著.ECC与老混凝土间的界面黏结性能远优于自密实混凝土和普通混凝土,高韧性水泥基复合材料是修补桥面、路面和加固水库、大坝等混凝土工程的理想材料.ECC抗冻等级高于F300,完全可用于寒冷地区混凝土结构的加固与维护. 展开更多

关键词 ECC 收缩变形 减缩剂 抗冻等级

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低收缩延性纤维增强水泥基复合材料抗氯离子渗透性能 被引量：4

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作者 丁小平 张君 王庆 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第6期827-834,共8页

为研究低收缩延性纤维增强水泥基复合材料(LSECC)抗氯离子渗透性能,首先研究了水胶比、成型方法以及养护龄期对未开裂LSECC抗氯离子渗透性的影响;然后基于LSECC抗弯力学性能特点,通过四点抗弯方法,并同时控制试件底部受拉区变形值,对不... 为研究低收缩延性纤维增强水泥基复合材料(LSECC)抗氯离子渗透性能,首先研究了水胶比、成型方法以及养护龄期对未开裂LSECC抗氯离子渗透性的影响;然后基于LSECC抗弯力学性能特点,通过四点抗弯方法,并同时控制试件底部受拉区变形值,对不同水胶比LSECC进行预开裂损伤;最后分别采用ASTM C1202电通量法和NEL扩散系数法来评价开裂LSECC的抗氯离子渗透性.结果表明:采用挤压成型且水胶比较低、养护龄期较长的未开裂LSECC抗氯离子渗透性较好;开裂LSECC抗氯离子渗透性可分为基材开裂前和基材开裂后2个阶段;随着水胶比的降低,基材开裂后的裂缝数量和宽度均有所减小,抗氯离子渗透性衰减速度减弱;NEL扩散系数法测试结果对开裂LSECC抗氯离子渗透性变化不敏感. 展开更多

关键词 低收缩延性纤维增强水泥基复合材料 裂缝 氯离子 渗透性

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SAP对高性能工程水泥基复合材料性能的影响 被引量：2

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作者 姜爱国 杨维斌 蔡杰 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2023年第11期3836-3842,共7页

高收缩率是限制高性能工程水泥基复合材料(HP-ECC)大规模工程应用的瓶颈之一。本文通过引入超吸水性聚合物(SAP)来缓解HP-ECC的收缩,研究了不同掺量的SAP对HP-ECC抗压强度、抗折强度、拉伸性能、自收缩和干燥收缩性能的影响,并采用扫描... 高收缩率是限制高性能工程水泥基复合材料(HP-ECC)大规模工程应用的瓶颈之一。本文通过引入超吸水性聚合物(SAP)来缓解HP-ECC的收缩,研究了不同掺量的SAP对HP-ECC抗压强度、抗折强度、拉伸性能、自收缩和干燥收缩性能的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)研究了SAP对HP-ECC拉伸后纤维表面形貌变化的影响。结果表明,HP-ECC中掺入SAP后的抗压强度和抗折强度降低,自收缩和干燥收缩得到缓解,且自收缩和干燥收缩随SAP掺量的增加而降低。此外,HP-ECC的拉伸强度降低,拉伸延伸率提高。SAP的引入降低了基体的断裂韧度,使基体更容易形成微裂缝,从而改善了HP-ECC的应变硬化行为和多缝开裂现象。随着SAP掺量的增加,纤维从基体中拔出时的表面形貌越来越光滑,纤维-基体界面黏结性能降低。 展开更多

关键词 超吸水性聚合物 高性能工程水泥基复合材料 收缩性能 抗压强度 抗折强度 拉伸性能

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抗收缩工程水泥基复合材料力学性能研究 被引量：6

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作者 陈宇 林熙杰 +2 位作者 李长辉 吴堃 黄信 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2023年第5期1599-1607,共9页

工程水泥基复合材料(ECC)具有较好的延性和抗拉性能,但成型收缩率较大,容易导致试件成型开裂,严重影响结构的耐久性。在ECC中掺入高性能硫铝酸钙(HCSA)膨胀剂以减小ECC成型收缩率,研究了不同掺量的膨胀剂对ECC收缩率和力学性能的影响。... 工程水泥基复合材料(ECC)具有较好的延性和抗拉性能,但成型收缩率较大,容易导致试件成型开裂,严重影响结构的耐久性。在ECC中掺入高性能硫铝酸钙(HCSA)膨胀剂以减小ECC成型收缩率,研究了不同掺量的膨胀剂对ECC收缩率和力学性能的影响。结果表明:膨胀剂掺量为6%~8%(质量分数,下同)时可明显改善ECC的收缩率,膨胀剂掺量过高会使ECC出现膨胀现象;膨胀剂掺量为4%~6%时可明显提高ECC的抗压强度,但对抗拉强度影响较小;膨胀剂掺量为2%~4%时可明显提高ECC的剪切韧性,但对抗剪强度影响较小;膨胀剂掺量为6%~8%时可明显提高ECC的极限弯曲强度。 展开更多

关键词 工程水泥基复合材料 膨胀剂 收缩率 力学性能 峰值应变 韧性

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低模量早强型高延性混凝土的力学行为 被引量：7

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作者 张志刚 尹志伟 秦凤江 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期707-713,共7页

基于路面工程中超薄白色罩面的应用背景,研发了1种低模量早强型高延性混凝土(LMES-ECC),并通过试验研究了LMES-ECC在不同龄期时的抗压、单轴拉伸和四点弯曲行为,测量了其干燥收缩值,讨论了其早期开裂潜能与约束收缩开裂行为.结果表明:3... 基于路面工程中超薄白色罩面的应用背景,研发了1种低模量早强型高延性混凝土(LMES-ECC),并通过试验研究了LMES-ECC在不同龄期时的抗压、单轴拉伸和四点弯曲行为,测量了其干燥收缩值,讨论了其早期开裂潜能与约束收缩开裂行为.结果表明:3d龄期时,LMES-ECC的抗压强度和弯曲强度分别达到31MPa和7MPa,满足开放交通的需求;在受拉伸和弯曲作用时,LMES-ECC表现出较大的变形能力,且表现出多缝开裂现象,裂缝宽度可控制在60μm以下,其弹性模量约为14GPa,远小于普通混凝土;尽管LMES-ECC的干燥收缩值大于普通混凝土,但是在约束条件下表现出极好的抗开裂能力.LMES-ECC所表现出来的材料特性可大大延长混凝土路面超薄罩面的使用寿命. 展开更多

关键词 高延性混凝土 材料力学行为 低模量 早强 高延性

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高吸水性树脂对高延性水泥基材料性能的影响

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作者 刘家宝 水中和 +2 位作者 亓习博 李世祥 肖勋光 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2023年第12期4224-4232,共9页

分别采用干拌与预吸水拌合两种方式将高吸水性树脂(SAP)加入高延性水泥基材料(ECC)浆体,分析不同掺量及拌合方式下SAP对ECC的极限拉伸应变、抗拉强度、约束收缩和韧性等性能的影响。结果表明:以干拌方式加入SAP可以显著提升ECC浆体的塑... 分别采用干拌与预吸水拌合两种方式将高吸水性树脂(SAP)加入高延性水泥基材料(ECC)浆体,分析不同掺量及拌合方式下SAP对ECC的极限拉伸应变、抗拉强度、约束收缩和韧性等性能的影响。结果表明:以干拌方式加入SAP可以显著提升ECC浆体的塑性黏度,降低浆体流动性,以预吸水拌合方式加入SAP会降低ECC浆体的塑性黏度,增加浆体流动性,更易于成型;以干拌方式加入SAP的ECC试件初裂强度和抗拉强度更高,韧性更优异,以预吸水拌合方式加入SAP的ECC试件极限拉伸应变更高,对约束收缩性能的改善效果更好;加入SAP可以明显提高ECC试件的拉伸应变能力和韧性,所有掺入SAP的ECC试件均具有良好的延性,极限拉伸应变均在3%以上,加入SAP的ECC试件极限拉伸应变相比对照组提高了62.0%~99.0%。 展开更多

关键词 高延性水泥基材料 高吸水性树脂 拌合方式 极限拉伸应变 弯曲挠度 约束收缩 塑性黏度

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