通过四点弯曲试验研究了钢纤维和PVA纤维混掺比例对超高性能混凝土(UHPC)弯曲性能的影响,利用数字图像相关(DIC)技术分析了UHPC的裂缝发展规律。结果表明:在混杂纤维总掺量(2.0%)不变的情况下,随着PVA纤维掺量的增加,UHPC的抗弯强度下降,峰值挠度基本先增大后减小,裂缝数量先增大后减小,裂缝分布均匀性先提升后降低;总体上,混杂纤维UHPC的弯曲性能比单掺钢纤维UHPC的弯曲性能好,钢纤维和PVA纤维混掺时的最佳掺量分别为1.6%和0.4%,此时,UHPC的抗弯强度降幅仅为1.99%,但峰值挠度、裂缝数量显著提高,裂缝分布均匀性明显提升。

对比研究了日本PVA纤维(J-PVA纤维)和国产PVA纤维(C-PVA、S-PVA纤维)对工程水泥基复合材料(ECC)性能影响的差异。结果表明:在纤维体积掺量为2.0%的条件下,掺J-PVA纤维的ECC能够完全实现多点开裂,应变硬化特征显著,28 d极限拉应变在3.7%以上;掺C-PVA纤维ECC的28 d极限拉应变在2.1%以上,增韧效果良好,且具有明显的价格优势,在实际工程应用中具有较强的竞争力;S-PVA纤维对ECC性能的改善效果不如J-PVA纤维和C-PVA纤维,工程应用中应注意优选甄别。

基于坍落度、坍落扩展度、抗压强度和抗压弹性模量试验,研究了体积掺量分别为0.05%、0.1%、0.15%、0.2%的PVA纤维和质量掺量分别为1%、2%、3%、4%的纳米CaCO3颗粒对掺粉煤灰混凝土工作性和力学性能的影响。结果表明,在一定的掺量范围内,随着纳米CaCO3掺量的增加,混凝土的抗压强度和抗压弹性模量先增大后减小,当纳米CaCO3掺量为3%时,抗压强度和抗压弹性模量达到最大值;随着PVA纤维体积掺量的增加,混凝土抗压强度先增大后减小,而抗压弹性模量整体上呈逐渐减小的趋势,当纤维体积掺量为0.15%和0.05%时,抗压强度和抗压弹性模量分别达到最大值;新拌混凝土的工作性随着纳米CaCO3和PVA纤维掺量的增加而逐渐降低。

为了研究不同纤维对超高性能混凝土(UHPC)力学性能和抗冲磨性能的影响,分别在UHPC中掺入不同体积分数的钢纤维和PVA纤维,进行了抗压、抗拉及抗冲磨试验。结果表明,钢纤维对UHPC抗压性能的提升效果优于PVA纤维;钢纤维与PVA纤维均能显著提升UHPC的抗拉性能;PVA纤维对UHPC抗冲磨性能的提升效果优于钢纤维。

采用碱浸泡及偶联剂协同处理废旧胶粉(WRP)及PVA纤维,研究了不同掺量、不同细度的废旧胶粉及PVA纤维的混凝土(WPMC)的单面吸水率和劈裂抗拉强度及干燥、饱水抗压强度,分析了相应软化系数及拉压比变化规律。结果表明,废旧胶粉及PVA纤维掺入能降低WPMC的单面吸水率,提升软化系数及拉压比。掺5%细废旧胶粉及0.5%PVA纤维的WPMC不仅成本低,且拥有最佳力学韧性与抗渗耐久综合性能,可应用在建筑地坪、城市园林、公路防撞护栏等领域。

使用DYS-2500高温高压岩石三轴试验机对掺PVA纤维混凝土和普通混凝土试件进行了单轴压缩和常规三轴压缩试验。研究了普通混凝土和掺PVA纤维混凝土的强度、破坏过程、变形等特性。结果表明,PVA纤维掺量从0增加到3.5 kg/m^3时,掺PVA纤维混凝土抗压强度有明显的增加趋势;当PVA纤维掺入量大于3.5 kg/m^3时,掺PVA纤维混凝土抗压强度有明显下降趋势;当PVA纤维掺入量达到7.5 kg/m^3时,掺PVA纤维混凝土抗压强度低于基准混凝土。

通过冻融、抗渗和腐蚀试验进行了环保型PVA纤维尾矿砂水泥基复合材料的试验研究。试验表明:材料抗冻融性能好,经65d250次-20^+20℃的冻融循环后,试件的整体性好,质量和弹性模量损失分别为15.4%和14.6%,可适用寒冷地区的工程需要;材料的抗渗性能较好,密实度高,渗透系数为1.749×10-4m/h;具备优异的抗腐蚀能力,经6个月5%不同种类的盐溶液浸泡腐蚀后进行四点抗压和抗弯试验,各性能指标降低率为6%~10%。

水泥基复合材料掺入PVA纤维可以提升基体的韧性,定向分布的纤维织物也具有增韧效果。为了研究PVA纤维与织物复合对水泥基材料弯曲性能的影响,通过改变PVA纤维的掺量和织物配网率对方板试件进行抗弯性能试验,采用3种弯曲韧性的能量评价方法对试验结果进行分析和对比。试验结果表明,PVA纤维和织物在基体中产生协同作用;PVA纤维对基体弯曲韧性的贡献要优于织物;PVA纤维掺量和织物配网率的增加可以在一定程度上提高板在开裂过程中能量吸收的能力。

为研究混凝土强度、复合梁黏结面处理方法和PVA纤维水泥基复合材料层厚度对PVA增强混凝土复合梁弯曲性能的影响,对十二组100 mm×100 mm×400 mm的复合梁试件进行了四点弯曲试验,分析了试件破坏过程和弯曲性能。结果表明,与基体强度C30的普通混凝土梁相比,随着PVA纤维水泥基复合材料层厚度的增加,复合梁的极限荷载提高了26.7%～48.4%;与基体强度C40的普通梁相比,随着PVA纤维混凝土层厚度的增加,复合梁的极限荷载提高了15.7%～46.6%;随着基体混凝土强度等级的提高,复合梁的极限承载力得到明显提升;复合梁黏结面进行凿毛处理对其极限荷载有所提高。

采用弯曲拉伸试验和抗压试验研究了PVA纤维掺量对PVA-FRCC试件力学性能的影响规律。研究结果表明,PVA-FRCC试件的抗弯强度随着PVA纤维掺量的增加而增大,极限弯曲拉伸应变也随着纤维掺量的增加而增大;随着纤维掺量的增加,PVA-FRCC试件的抗压强度有增大的趋势,但随着掺量的进一步增加,抗压强度开始有降低的趋势。