水泥基復(fù)合材料增韌技術(shù)、機理及服役特性研究.pdf

1、脆性是混凝土材料的特征之一，由于混凝土的脆性，常常誘發(fā)混凝土的開裂，裂縫成為有害物質(zhì)快速侵入混凝土內(nèi)部的通道，誘發(fā)了如膨脹、碳化等耐久性問題，同時在荷載和環(huán)境因素耦合作用下加速導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)的損傷劣化，嚴(yán)重影響混凝土的服役壽命，因此提高混凝土的韌性成為當(dāng)前混凝土材料的發(fā)展方向之一。
　　 本文通過水泥基體的增韌和纖維增韌的復(fù)合，制備出應(yīng)用于高速鐵路隧道襯砌結(jié)構(gòu)的纖維增強聚合物混凝土，并系統(tǒng)研究了彎曲韌性、斷裂韌性、斷裂能、抗裂性

2、能和耐久性能，通過對纖維增強混凝土微觀結(jié)構(gòu)的形成過程和微觀形貌特征的研究，揭示了纖維增強聚合物混凝土的韌性與微觀結(jié)構(gòu)的內(nèi)在聯(lián)系，得到了纖維增強聚合物混凝土的增韌機理，最后建立了彎曲荷載和碳化耦合作用下纖維增強聚合物混凝土的服役壽命預(yù)測模型。全文的研究共分四大部分:
　　 第一部分:纖維增強聚合物混凝土的制備技術(shù)
　　 通過優(yōu)化纖維種類、外形、尺度、摻量和聚合物乳液的品種、摻量，選取最佳的養(yǎng)護制度和施工工藝，制備出具有較高

3、抗拉強度、彎曲韌性和斷裂性能的纖維增強聚合物混凝土。
　　 第二部分:纖維增強聚合物混凝土的基本性能研究
　　 本文通過對纖維增強聚合物混凝土強度、彎曲韌性、斷裂性能、抗裂性能和耐久性指標(biāo)（滲透性、碳化、凍融循環(huán)）等宏觀指標(biāo)的測試，纖維增強聚合物混凝土具有較好的流動性，以荷載一位移曲線包圍的面積評價混凝土的彎曲韌性，比同強度等級的普通混凝土提高10倍以上，斷裂能比相同纖維摻量的纖維混凝土提高2倍以上，且混凝土具有良好的抗

4、裂性能和耐久性能。
　　 第三部分:纖維增強聚合物混凝土微觀結(jié)構(gòu)形成、微觀結(jié)構(gòu)形貌分析和增韌機理研究
　　 纖維增強聚合物中微觀結(jié)構(gòu)的改變是韌性提高的內(nèi)在因素，通過分析混凝土中各組成成分對韌性的影響，建立纖維增強聚合物混凝土的增韌機理;探索微觀結(jié)構(gòu)的形成機理和形貌特征，研究結(jié)果表明:聚合物乳液延緩了水泥的水化過程，同時減少了Ca(OH)2的生成量，通過機械黏結(jié)、物理吸引和化學(xué)鍵等作用，與水泥基體形成牢固的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降

5、低了水泥基體的孔隙率，減小了骨料和水泥基體間、鋼纖維一水泥基體間界面過渡區(qū)的厚度，有效的增加了鋼纖維和水泥基體間的粘結(jié)力。
　　 第四部分:彎曲荷載和碳化耦合作用下纖維增強聚合物混凝土服役壽命預(yù)測模型和應(yīng)用
　　 對彎曲荷載一碳化耦合作用下纖維增強聚合物混凝土的服役壽命模型的建立，考慮粉煤灰摻量、聚合物摻量、纖維摻量、荷載率、養(yǎng)護制度等因素，并結(jié)合構(gòu)造條件，建立了多參數(shù)壽命預(yù)測模型，并對使用該材料的隧道襯砌結(jié)構(gòu)壽命進行預(yù)