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。

为了研究聚乙烯醇(PVA)纤维混凝土的抗冻性能,共设计制作了21个标准混凝土抗冻试件。其中在18个普通混凝土试件里掺入了不同长度及不同体积掺量的PVA纤维,进行冻融循环试验。试验结果表明,随着冻融次数的增加,普通混凝土及PVA纤维混凝土的相对动弹性模量总体上呈现下降趋势,但普通混凝土下降趋势更明显。当冻融次数为75次时,普通混凝土相对动弹性模量已经下降至55.2%,而纤维混凝土在冻融次数为150次时,相对动弹性模量才下降20%之内。

探讨了聚乙烯醇(PVA)及其掺量对水泥砂浆物理力学性能影响。结果表明,随着PVA掺量变化,水泥砂浆的抗压、抗折、轴压强度均呈现明显的低升高降变化规律。PVA掺量为0.6%时,砂浆具有最优的抗压、轴压强度,较之未掺PVA的空白砂浆提升了12.15%和23.19%。1.0%的PVA掺量对水泥砂浆抗折强度提升最为显著,提升幅度达到24.83%。此外,采用扫描电镜对不同PVA掺量的水泥砂浆微观结构观测表明,适量PVA的掺入,能与水化产物结合形成均匀分布的三维网膜结构,桥接水泥板块,阻止裂缝开展,提升砂浆的力学性能。而当PVA掺量过高时,将析出大量的片状聚合物薄膜包裹于水泥表面,抑制水化,并对砂浆宏观性能造成不利影响。

采用聚乙烯醇和碳纳米管作为复合改性剂增强水泥砂浆,测试了掺量对砂浆力学性能和压敏特性的影响,并结合扫描电镜微观分析方法探究了相互作用机理。结果表明,将聚乙烯醇和碳纳米管通过超声分散形成预聚液掺入水泥砂浆中,能随着水化进程的推演脱水析出形成均匀分布的三维网络结构,优化基体内部孔结构,并有效提升其宏观性能。聚乙烯醇掺量1.0%、碳纳米管掺量0.5%时,砂浆具有较好的力学性能,抗压、抗折强度较之空白砂浆分别提升53.48%和100.69%。此外,聚乙烯醇和碳纳米管的相互作用使得导电填料在水泥基体中的分散更为均匀,并有利于导电通路的形成,从而提高水泥砂浆的压敏性。

研究了聚丙烯细纤维和聚烯烃粗纤维对高性能混凝土早期自干燥收缩的影响。试验结果表明,聚丙烯细纤维能减小高性能混凝土的早期自干燥收缩,且随着聚丙烯细纤维掺量的增大,早期自干燥收缩值先减少后增大,在本实验条件下,掺量为0.6kg/m3时达到最小值;而掺加聚烯烃粗纤维对减少混凝土早期自干燥收缩值的效果不很明显。聚丙烯细纤维和聚烯烃粗纤维复掺可降低混凝土的早期自干燥收缩值。

试验研究了聚烯烃粗纤维掺量、基体强度、纤维直径等因素对纤维混凝土梁抗弯冲击性能的影响规律。结果表明,粗合成纤维对混凝土抗冲击性能有显著的增强效果,混凝土由脆性破坏变为良好的延性破坏。随着纤维掺量的增加,纤维混凝土梁的初裂冲击次数和破坏冲击次数一直增加。与直径1mm的纤维相比,混杂纤维能有效提高试件的抗冲击性能,发挥不同纤维的作用,但均低于单掺直径0.5mm和0.8mm纤维的试件。单掺0.5mm纤维的试件,延性指数较大;单掺0.8mm纤维的试件,延性指数最低。混掺纤维试件的延性指数随纤维掺量的增加有较明显的增大。

采用改性聚醚F-108、HZ-004、丙烯酸为单体,在水溶液中通过氧化还原引发体系自由基聚合合成了一系列聚醚型聚羧酸减水剂。研究了不同分子量的主、侧链分子结构、不同聚合温度及引发剂加入方式等对减水剂水泥净浆分散性的影响关系。研究结果表明,最佳合成工艺条件为丙烯酸与活性大单体HZ-004的摩尔比为5:1,改性聚醚HZ-004与F-108的质量比为3:1,反应温度为75～80℃,引发剂一次性加入或滴加时,合成的聚醚型聚羧酸减水剂具有优异的分散性。

研究了长度为6mm、9mm、12mm、15mm和18mm的聚甲醛(POM)纤维对砂浆试块扩展度、力学性能的影响,对比了聚甲醛(POM)纤维、聚乙烯醇(PVA)纤维、聚丙烯(PP)纤维对砂浆试块扩展度、力学性能、抗冻性等性能的影响。结果表明,POM纤维的加入能够有效降低砂浆的流动性,加入POM纤维的砂浆试块相对于加入其他纤维的砂浆试块具有更好的韧性和抗冻性。

为了利用聚甲醛(POM)纤维的性能优势,并促进其在纤维混凝土领域的推广与应用,研究了POM纤维和PP纤维对混凝土新拌性能、塑性抗开裂性能、力学性能、体积稳定性和耐久性能的影响规律。结果表明,掺入POM纤维虽降低了混凝土的新拌性能、抗压强度和干燥收缩变形,但却有效提高了砂浆的塑性抗开裂能力、混凝土的劈裂抗拉强度和耐久性能。与PP纤维相比,当POM纤维和PP纤维的掺量相同时,掺加POM纤维的混凝土具有更为优异的新拌性能、塑性抗开裂能力、抗压强度、劈裂抗拉强度、抗氯离子渗透性能、抗碳化能力和抗冻性能。

利用聚合物水泥包覆膨胀珍珠岩制成改性珠粒,并将改性珠粒掺加到水泥砂浆中制成保温砌块。测试了改性珠粒的吸水率、筒压强度及导热系数,并据此确定了聚灰比;研究了改性珠粒不同掺加比例的保温砌块的密度、导热系数、吸水率以及强度的变化,并对掺加比例与导热系数进行了线性回归分析。