分層纖維增強(qiáng)水泥基材料的制備及彎曲性能試驗(yàn)研究.pdf

1、纖維增強(qiáng)水泥基材料是一種新型的水泥基復(fù)合材料，其抗拉強(qiáng)度高，抗裂性能好，克服了普通水泥基材料脆性破壞的缺點(diǎn)，使其在土木工程領(lǐng)域得到廣泛的研究與應(yīng)用。但是纖維種類眾多，不同纖維的性質(zhì)不同，對(duì)水泥基體的增強(qiáng)和提高效果有較大的差異，其中高彈模纖維對(duì)水泥基的增強(qiáng)效果較為明顯，而低彈模纖維對(duì)水泥基的增韌和阻裂作用明顯。因此，一種纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料的增強(qiáng)效果會(huì)相對(duì)單一，高-低彈模混雜纖維增強(qiáng)水泥基材料相較于單一纖維增強(qiáng)水泥基材料有較大改善，對(duì)材

2、料的強(qiáng)度、韌性和裂縫控制能力等方面均有一定的提高。但不同纖維對(duì)水泥基體的成分和配比要求不同，將不同種類的纖維直接混雜可能會(huì)影響各纖維的效果。鑒于此，本課題通過(guò)分析不同纖維增強(qiáng)水泥基材料的優(yōu)缺點(diǎn)，采用分層澆筑的方式將 PVA纖維和鋼纖維增強(qiáng)水泥基材料復(fù)合在一起，形成了分層纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料，使各纖維增強(qiáng)水泥基材料能夠協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)性能優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。本文重點(diǎn)對(duì)分層纖維增強(qiáng)水泥基材料的抗彎性能進(jìn)行了研究，并與普通的 PVA纖維增強(qiáng)水泥基材料、

3、鋼纖維增強(qiáng)水泥基材料、混雜纖維增強(qiáng)水泥基材料、層布式混雜纖維增強(qiáng)水泥基材料在性能及成本等方面做了比較。
　　通過(guò)研究獲得了如下成果：
　?。?）為獲得性能優(yōu)異的 PVA纖維增強(qiáng)水泥基材料，研究了纖維長(zhǎng)度和水泥強(qiáng)度等級(jí)對(duì) PVA纖維增強(qiáng)水泥基材料拉伸性能的影響。研究表明：PVA纖維長(zhǎng)度和水泥強(qiáng)度等級(jí)對(duì)PVA纖維增強(qiáng)水泥基材料性能的影響具有相關(guān)性，兩者共同發(fā)揮作用，只有當(dāng) PVA纖維和水泥強(qiáng)度匹配時(shí)，才能獲得應(yīng)變硬化性能較好的P

4、VA纖維增強(qiáng)水泥基材料。
　?。?）對(duì)比 PVA纖維增強(qiáng)水泥基材料和鋼纖維增強(qiáng)水泥基材料的基本性能發(fā)現(xiàn)，PVA纖維增強(qiáng)水泥基材料延性極好，具有應(yīng)變硬化和多縫開(kāi)裂的特點(diǎn)，但其抗壓強(qiáng)度較差。鋼纖維增強(qiáng)水泥基材料的抗壓、抗拉、抗彎強(qiáng)度高，但其延性與PVA纖維增強(qiáng)水泥基材料相比較差，拉伸試驗(yàn)下裂縫數(shù)量少且表現(xiàn)為應(yīng)變軟化。
　?。?）提出了分層纖維增強(qiáng)水泥基材料的制作過(guò)程，并通過(guò)四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)研究了材料層厚度和荷載作用位置對(duì)分層纖維增強(qiáng)

5、水泥基材料抗彎性能的影響。研究表明：加載位置對(duì)分層纖維增強(qiáng)水泥基材料的抗彎性能具有重要的影響，當(dāng)跨中荷載作用點(diǎn)位于鋼纖維增強(qiáng)水泥基材料層，P V A纖維增強(qiáng)水泥基材料受拉，鋼纖維增強(qiáng)水泥基材料受壓時(shí)，可以充分發(fā)揮兩種材料的優(yōu)點(diǎn)，使兩種材料在材料層次和結(jié)構(gòu)層次上協(xié)調(diào)作用，實(shí)現(xiàn)性能的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，使復(fù)合材料不僅具有很好的延性，而且強(qiáng)度高。對(duì)比不同材料層厚度發(fā)現(xiàn)，在一定范圍內(nèi)，鋼纖維增強(qiáng)水泥基材料層越厚，其強(qiáng)度越高，PVA纖維增強(qiáng)水泥基材料層越厚