綠色高韌性纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的研究.pdf

1、混凝土因取材廣泛、價(jià)格低廉、抗壓強(qiáng)度高、易于制備成各種形狀等優(yōu)點(diǎn)而獲得廣泛的應(yīng)用。但普通混凝土同時(shí)還存在拉壓比低、斷裂韌性低、脆性大，容易收縮開裂等本質(zhì)缺點(diǎn)。本文針對普通混凝土存在的上述弊端，利用低纖維體積率的高強(qiáng)高彈聚乙烯醇纖維提高水泥基材料的斷裂韌性，并使該材料在彎拉荷載作用下呈現(xiàn)多縫開裂具有偽應(yīng)力應(yīng)變硬化曲線特征。
　　本文以細(xì)觀力學(xué)為理論基礎(chǔ)，探討了高韌性纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的制備方法。系統(tǒng)研究了水膠比、礦物摻合料(粉煤

2、灰、礦渣)種類及摻量、纖維的種類及摻量、骨料顆粒級配對高韌性纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的新拌性能及力學(xué)性能的影響，獲得了以下主要研究結(jié)果：
　?。?）為了獲得不同強(qiáng)度等級的 ECC，采用了0.25和0.35兩種水膠比，水膠比的變化明顯改變了四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)中 ECC的跨中撓度和韌性指數(shù)，0.35水膠比的韌性與延性高于0.25水膠比的韌性與延性，跨中撓度均可達(dá)到20mm以上。0.25水膠比的 ECC的抗壓強(qiáng)度在60MPa以上，滿足對高強(qiáng)混凝

3、土強(qiáng)度等級的要求。0.35水膠比的抗壓強(qiáng)度在30MPa以上，滿足對普通混凝土強(qiáng)度等級的要求。
　　（2）為了研究粉煤灰對 ECC力學(xué)性能的影響，粉煤灰摻量在45％至55%的變化范圍內(nèi)，隨著粉煤灰摻量的增加，各齡期的抗折和抗壓強(qiáng)度逐漸降低，ECC的跨中撓度和韌性指數(shù)略有提高，在滿足抗壓強(qiáng)度的前提下，適當(dāng)增加粉煤灰摻量有助于進(jìn)一步提高ECC的韌性和延性。
　?。?）PVA纖維摻量是決定 ECC材料韌性最重要的參數(shù)。當(dāng) PVA纖維

4、摻量由2%降為1%時(shí)，ECC的韌性降低了33.7%，但 PVA纖維摻量為1%的 ECC表現(xiàn)為偽應(yīng)變硬化特征，跨中撓度仍是不加纖維的跨中撓度的16倍。纖維摻量對 ECC材料的抗壓、抗折強(qiáng)度有一定影響，隨著PVA纖維摻量增加，ECC材料的抗折和抗壓強(qiáng)度降低。
　?。?）嘗試?yán)锰祭w維與 PVA纖維混雜改善低水膠比 ECC材料的韌性和延性，但效果不明顯，高混雜纖維摻量的 ECC的韌性指標(biāo)高于低混雜纖維摻量的，同樣也降低水泥基復(fù)合材料的抗

5、折和抗壓強(qiáng)度。
　　（5）為了擴(kuò)大ECC原材料的適用范圍，研究了粗砂對ECC的韌性和延性的影響。粗砂ECC的新拌性能、韌性和延性明顯低于細(xì)砂ECC的上述指標(biāo)?；陬w粒最緊密堆積原理摻入一定比例的石粉，粗砂加石粉ECC的韌性和延性有顯著改善，且石粉有助于提高粗砂ECC的抗折和抗壓強(qiáng)度。
　?。?）為了研究礦渣對 ECC力學(xué)性能的影響，在礦渣摻量50%、70%和80%三個(gè)摻量下，水泥基復(fù)合材料的韌性指數(shù)依次增加，即礦渣摻量的增加