对经过100℃、200℃、400℃、600℃高温处理后的聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)进行了单轴压缩试验、单轴拉伸试验、剪切试验和四点弯曲试验,对不同温度下的试验结果进行了对比分析,拟合了高温后PVA-ECC各项性能的退化曲线,并通过扫描电镜观察了微观结构。结果表明:PVA-ECC在常温下能够表现出良好的变形能力;当温度由常温升至100℃时,抗压强度大幅下降,继续升至200℃时则有一定提高;当温度超过200℃以后,抗压强度、抗拉强度和极限拉应变均降低,试件由延性破坏变为脆性破坏;常温下,PVA-ECC试件表面密实完整,经过400℃高温处理后,试件呈现出稀疏多孔结构,温度超过600℃时,试件表面呈片状、海绵状形态。

以内蒙古地区的天然浮石为粗骨料配制天然浮石混凝土,采用Ф100分离式霍普金森压杆(SHPB)试验分析了不同聚乙烯醇(PVA)纤维体积掺量(0、0.15%、0.30%)天然浮石混凝土在冲击荷载下的动态力学性能。结果表明:随着PVA纤维掺量的增加,天然浮石混凝土的静态抗压强度增强,动态冲击压缩下破坏程度减弱;当应变率低于96 s-1时,0.30%PVA纤维天然浮石混凝土的动态抗压强度最佳;当应变率高于127 s-1时,0.30%PVA纤维天然浮石混凝土吸收的能量最多,相比于未掺纤维的天然浮石混凝土提高了11.0%。

通过聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)轴向拉伸试验,研究了水胶比、PVA纤维掺量、砂的种类和级配对PVA-ECC拉伸性能的影响,并利用扫描电镜(SEM)分析了砂种类和级配的影响机理。结果表明:当水胶比在0.28~0.34范围内时,PVA-ECC的极限拉应变随水胶比的增大而降低,当水胶比由0.28增至0.32时,PVA-ECC的极限拉应变仍大于3.0%,而当水胶比达到0.34时,PVA-ECC的极限拉应变小于3.0%;随着PVA纤维掺量的增加,PVA-ECC的极限抗拉强度增大,但极限拉应变呈先减小后增大的趋势;砂的种类和级配对PVA-ECC的拉伸性能有影响,选择粒径为0.075~0.150 mm的石英砂作为PVA-ECC的细骨料对PVA-ECC的拉伸性能最有利。

研究了钢纤维(SF)、聚丙烯纤维(PP)和聚乙烯醇纤维(PVA)对免压蒸PHC管桩用混凝土的力学性能及抗冲击性能的影响。结果表明:PP纤维、PVA纤维和SF的加入提高了混凝土的抗压强度和抗折强度,其中,SF的提升效果最大,平均抗压强度高出空白组15MPa,PP纤维和PVA纤维的提升效果不太明显;SF的加入大大提高了蒸养混凝土平板的抗冲击性能,PP纤维的加入对抗冲击性能也有一定程度的提高,PVA纤维略微降低了混凝土平板的抗冲击性能;SF混凝土板的抗冲击性能随W/C变化不大,其他纤维混凝土板的抗冲击性能随W/C增加而降低。

为提高道路修补砂浆的抗弯折性能,研究了聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维及玄武岩纤维单掺及复掺情况下对水泥基材料抗折强度影响规律。结果表明,玄武岩矿物纤维对抗折强度增强效果较小;单掺聚乙烯醇纤维0.75%时,28 d抗折强度比不掺增加15%;单掺1%聚丙烯纤维时,28 d抗折强度比不掺增加16%。聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维及玄武岩矿物纤维复掺时,聚乙烯醇纤维对砂浆28 d抗折强度增强效果的影响程度最大。复掺聚乙烯醇纤维0.5%、聚丙烯纤维0.5%、玄武岩纤维0.25%时,3 d、28 d抗折强度分别为9.4 MPa、13.8 MPa,28 d抗折强度比不掺纤维砂浆增加22%。

嵩昆路军长立交桥湿接缝处采用了聚乙烯醇纤维(PVAF)补偿收缩混凝土,为制备满足性能要求的混凝土,进行了PVAF对C60高性能补偿收缩混凝土工作性能、力学性能、限制膨胀率及耐久性等性能的影响规律研究。结果表明,PVAF的掺入会对混凝土工作性能产生不利影响;随着PVAF掺量的增加,混凝土的抗压强度和弹性模量呈下降趋势,当PVAF掺量为1.8 kg/m^3时,混凝土力学性能不能满足设计要求;混凝土限制膨胀率随着PVAF掺量的增加而呈现降低趋势,当PVAF掺量为1.8 kg/m^3时,混凝土水中14 d限制膨胀率不满足技术要求;随着PVAF掺量的增加,混凝土氯离子扩散系数和电通量呈现近似线性增加的规律;研究结果表明,PVAF掺量宜控制在1.2 kg/m^3以内。

为了探究聚乙烯醇(PVA)纤维和聚丙烯(PP)纤维应用于混凝土中的稳定性,配制了不同浓度的NaOH溶液来模拟混凝土的碱性环境,同时采用加速腐蚀的方法对两种纤维进行碱溶液腐蚀处理,分别测试不同时间段两种纤维的直径和力学性能,并通过电镜观察纤维的表面变化情况。试验结果表明,随着浸泡时间的延长,两种纤维的直径都有所增加,强度都逐渐减小,但PP纤维的耐碱性能优于PVA纤维;碱溶液浓度越高,对纤维的腐蚀就越严重。微观形貌分析表明,相同条件下,PVA纤维比PP纤维受腐蚀更为严重。

关于合成纤维的众多标准中,对纤维的耐碱测试结果一般以强力保留率为准,但强度保留率也是评价合成纤维的一个重要指标。为了对比分析强力保留率和强度保留率,选取了聚乙烯醇和聚丙烯两种合成纤维进行长期高温耐碱试验,测试不同浸泡时间后两种合成纤维的直径和力学性能,分别分析纤维溶胀性、强力和强度的变化。试验结果表明,碱溶液浸泡后合成纤维强力变化不明显,而直径随时间的延长逐渐增加,溶胀性能变大,强度逐渐减小,纤维的耐碱性能下降。因此,现行标准GB/T 21120—2007《水泥混凝土和砂浆用合成纤维》中用强力保留率表征合成纤维的耐碱性能存在不合理之处,标准中并没有考虑纤维直径的变化,而强度保留率却能随直径的变化而变化,相对而言,用强度保留率反映合成纤维的耐碱性能更加合理。

在已有单掺钢纤维和合成纤维混凝土的研究基础上,研究了聚乙烯醇纤维(PVA)和钢纤维混杂,及两种不同参数钢纤维混杂的增韧、增强效果。结果表明,相对于单掺纤维,不同纤维混杂可使混凝土的弯曲强度及弯曲韧性明显提高,荷载作用下混凝土弯曲荷载-挠度曲线的下降段明显变缓,应变硬化现象更为明显,混杂纤维可以产生协同增强效应。

对聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-FRCC)在干湿循环和长期浸泡作用下分别进行了抗硫酸钠侵蚀试验研究,分析对比了不同侵蚀环境下PVA-FRCC的质量变化、体积变化和抗压强度变化。结果表明,在纤维掺量小于1%时,侵蚀环境对PVA-FRCC抗硫酸盐侵蚀性能影响明显,表现为干湿循环作用下侵蚀劣化程度更严重;在纤维掺量大于1%时,侵蚀环境对PVA-FRCC抗硫酸盐侵蚀性能影响不明显。