納米SiO2改性超高韌性水泥基復(fù)合材料試驗(yàn)研究.pdf

1、超高韌性水泥基復(fù)合材料(Ultra High Toughness Cementitious Composites，簡(jiǎn)稱UHTCC)是一種具有優(yōu)異變形能力的亂向短纖維增韌水泥基材料，材料設(shè)計(jì)時(shí)為實(shí)現(xiàn)纖維與基體間良好的協(xié)同變形，提高材料變形控裂性能，粉煤灰作為膠凝材料被加入U(xiǎn)HTCC中。相對(duì)水泥而言，粉煤灰反應(yīng)活性較低、水化速度較慢，從而一定程度影響UHTCC材料早期強(qiáng)度及耐久性能。因此，本文在國(guó)家科技支撐計(jì)劃(編號(hào):2012BAJ13B0

2、4)和國(guó)家自然科學(xué)基金(編號(hào):51378462)的資助下，通過(guò)摻加納米SiO2得到具有高強(qiáng)、高韌及高耐久性的高性能水泥基材料，具體研究如下:
　　1、研究了納米SiO2對(duì)UHTCC材料工作性能、干縮性能及導(dǎo)熱性能的影響，試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過(guò)調(diào)整減水劑用量可抵消納米SiO2對(duì)UHTCC流動(dòng)性影響，但干縮應(yīng)變和隔熱能力隨著納米SiO2摻量的增加先增大后減小?；诓牧蟽?yōu)異的隔熱性能，本文計(jì)算得到了將UHTCC作為大壩永久性保溫模板的最小厚度

3、，為解決大壩混凝土開(kāi)裂提供一種較為有效的設(shè)計(jì)方法。
　　2、研究了納米SiO2對(duì)于UHTCC材料水化產(chǎn)物、微觀形態(tài)、孔隙結(jié)構(gòu)的影響，試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著納米SiO2摻量的逐漸增加，粉煤灰水化程度不斷提高，Ca(OH)2含量顯著降低，而材料平均孔徑從22.6nm降低到13.8nm。
　　3、研究了納米SiO2改性UHTCC材料的耐久性能，試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著納米SiO2摻量的增加，UHTCC材料相對(duì)滲透系數(shù)顯著降低，耐久性能得到明顯改

4、善。通過(guò)海水拌養(yǎng)試驗(yàn)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)配筋納米SiO2改性UHTCC梁的抗海水侵蝕能力遠(yuǎn)高于配筋混凝土梁，因此該材料在海島建設(shè)項(xiàng)目中具有廣闊應(yīng)用前景。
　　4、研究了不同納米SiO2摻量對(duì)于PVA-UHTCC材料力學(xué)性能的影響并通過(guò)孔結(jié)構(gòu)復(fù)合體模型分析了納米SiO2的增強(qiáng)機(jī)理，試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)材料抗壓、抗折強(qiáng)度隨著納米SiO2摻量的增加逐漸增大，但是彎曲裂縫寬度也隨之不斷增大。
　　5、研究了混雜纖維對(duì)于納米SiO2改性UHTCC材料力

5、學(xué)性能的影響并提出材料具有應(yīng)變硬化特征的纖維摻量設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)混雜纖維可顯著提升納米SiO2改性UHTCC材料抗壓、抗折及拉伸強(qiáng)度，并重新實(shí)現(xiàn)裂縫的無(wú)害化分散，但鋼纖維摻量過(guò)大將導(dǎo)致材料變形能力顯著下降。
　　6、研究了高溫對(duì)于納米SiO2改性UHTCC材料微觀結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的影響，試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)溫度達(dá)到600℃時(shí)材料微觀結(jié)構(gòu)開(kāi)始后出現(xiàn)劣化，而材料殘余抗壓強(qiáng)度變化規(guī)律與微觀結(jié)構(gòu)完全一致。將納米SiO2改性UHTCC材料