超高韌性纖維增強水泥基復合材料力學性能試驗研究.pdf

1、超高韌性纖維增強水泥基復合材料是以水泥材料為基材，以纖維為水泥基的增強材料所形成的一種新型水泥基復合材料。這種材料具有高拉應變能力、高韌性，其拉應變?yōu)槠胀ɑ炷晾瓚兊?0倍以上，甚至比鋼筋的應變還大，其飽和裂縫寬度較小，一般情況下小于100μm。因此，將這種材料用于海洋環(huán)境中，能夠滿足對裂縫寬度要求較高的水工混凝土結構，有效防止水工結構開裂，進而提高結構的耐久性。
　　基于超高韌性纖維增強水泥基復合材料的卓越韌性和良好耐久性，本

2、文開展了試驗研究工作，完成的研究工作內(nèi)容如下:
　　1、超高韌性纖維增強水泥基復合材料的四點彎曲試驗研究
　　通過試驗設計、試驗裝置及過程、試驗測試內(nèi)容及測點布置等方面對四點彎試驗進行了詳細介紹，同時還詳細分析了帶纖維四點彎曲試件的破壞形態(tài)。通過四點彎曲試驗得到的帶纖維試件的荷載—位移曲線與理論模擬的結果基本吻合。
　　2、超高韌性纖維增強水泥基復合材料的斷裂試驗研究
　　斷裂試驗的試件尺寸包括80mm×150m

3、m×700mm和100mm×200mm×900mm兩種，其中前者的縫高分為h=50mm和h=60mm兩種，后者的縫高h=80mm。本文對斷裂試驗試件的設計、試驗裝置及過程和試驗內(nèi)容及測點布置進行介紹，并研究分析了斷裂試件梁的破壞過程及縫端破壞形態(tài)、試件的起裂荷載和極限荷載。研究不同條件下斷裂試件的P-CMOD曲線、CMOD-CTOD曲線、P-δ曲線，總結其變化規(guī)律。另外，還計算了超高韌性纖維增強水泥基復合材料試件的斷裂能，并將其與自密實

4、堆石混凝土試件的斷裂能進行對比。通過斷裂試驗表明:
　　(1) PVA纖維的摻入，使得斷裂試驗梁的破壞由脆性破壞轉化為延性破壞，主裂縫對縫端不再敏感，同時大大提高斷裂試驗的起裂荷載、極限荷載、極限荷載對應的CMOD值以及斷裂試件的斷裂能。
　　(2)當PVA纖維體積摻量總量一定時，用少量的國產(chǎn)PVA纖維代替等量進口PVA纖維，所得斷裂試驗的P-CMOD曲線圖大體一致。因此，可以考慮用部分國產(chǎn)PVA纖維代替等量進口PVA纖維，

5、以期在保證力學特性的同時，降低工程造價。
　　(3)通過對斷裂試驗的CMOD-CTOD曲線分析可以看出，尺寸效應在基體試件中更為明顯。
　　(4)當進口PVA體積摻量總量一定時，減小水泥、粉煤灰含量，增大石英砂含量，斷裂試件梁的斷裂能提高，并且試驗梁的預制縫高越大，水泥、粉煤灰及石英砂的含量對其斷裂能的影響越明顯。
　　(5)試件的斷裂能隨著縫高以及試件尺寸的增大有明顯增大的趨勢。在c/h相同的條件下，本試驗斷裂試件的