應(yīng)變硬化水泥基復合材料單軸拉伸性能及其溫度影響規(guī)律研究.pdf

1、在應(yīng)變硬化水泥基復合材料(Strain Hardening Cement-based Composite，SHCC)的研究過程中，學者們發(fā)現(xiàn)單軸拉伸試驗是檢驗SHCC能否表現(xiàn)出準應(yīng)變硬化特性最直接可靠的方法，某些纖維材料在彎曲或其他力的作用下能夠出現(xiàn)應(yīng)變硬化現(xiàn)象，但在單軸拉伸作用力下仍表現(xiàn)出了應(yīng)變軟化，而且單軸拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線是SHCC的特征曲線?；谶@一基礎(chǔ)，本文針對應(yīng)變硬化水泥基復合材料在不同的原材料選擇、不同配比、不同齡期以及不同

2、高溫、凍融損傷下的單軸拉伸性能進行了試驗研究;同時對SHCC在不同條件下的裂縫控制能力這一新課題展開了深入的研究，主要內(nèi)容如下:
　　(1)SHCC材料中摻入粉煤灰可以有效改善纖維與基體接觸面的特性，減弱纖維與基體間的界面黏結(jié)力，進而在一定范圍內(nèi)增強了SHCC的應(yīng)變硬化特性。本文選擇了Ⅰ級、Ⅱ級粉煤灰兩組對比材料，并對SHCC單軸拉伸性能的影響進行了測定。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)無論是從強度上還是從應(yīng)變硬化性能上，Ⅰ級粉煤灰都比Ⅱ級粉煤灰要好

3、很多。
　　(2)從所用細骨料來看，除了少數(shù)人選用的是普通河砂之外，多數(shù)科研團隊還是參考國外選用了石英砂。所以砂子不同種類、粒徑對SHCC單軸拉伸性能的影響是目前需要研究的問題。通過對普通河砂、不同粒徑石英砂對SHCC單軸拉伸性能及裂縫寬度的影響進行了深入的研究。結(jié)果表明石英砂無論是在提高強度上還是在控制裂縫能力上都優(yōu)于普通河砂，而且石英砂粒徑越小這一效果越明顯。
　　(3)硅灰的摻入可以有效提高SHCC材料的強度，但對其應(yīng)

4、變硬化特性及裂縫控制能力的影響是需要研究的課題。通過對不同硅灰摻量的三組試件進行單軸拉伸試驗及不同應(yīng)變下的裂縫開展情況進行觀測并運用image pro-plus軟件進行數(shù)據(jù)分析處理。結(jié)果表明，硅灰的摻入可以大大提高材料的拉伸強度，且對材料的應(yīng)變能力影響不大，但對材料的裂縫控制能力產(chǎn)生了較大的負面影響。在工程實際應(yīng)用中可根據(jù)結(jié)構(gòu)對裂縫控制能力或強度的要求對材料配比進行選擇。
　　(4)通過試驗研究了SHCC（最大粒徑為0.3mm石英

5、砂配比）在3d、7d、14d、28d四個齡期下單軸拉伸性能。結(jié)果表明，SHCC試件的初裂強度隨齡期的延長逐漸增大，而其韌性受強度的影響隨齡期延長逐漸減小。
　　(5)高溫作用可以促進基體中的各項水化反應(yīng)，使得試件的強度顯著提高，但高溫對材料的應(yīng)變硬化性能及裂縫控制能力有何影響是本課題需要研究的內(nèi)容。通過對不同配比的三組試件在高溫（20-200℃范圍內(nèi)多個溫度）損傷下的單軸拉伸性能進行了研究，結(jié)果表明石英砂配比材料對溫度的敏感性較強

6、，隨著溫度的升高初裂強度大幅度上升。而另外兩組配比試件在高溫作用下應(yīng)力、應(yīng)變的變化與上組試件的變化趨勢基本相同，但幅度有所減小。通過對石英砂組試件在20℃、50℃、80℃、100℃四個溫度在不同應(yīng)變狀態(tài)下的裂縫控制情況進行了研究，結(jié)果表明四個溫度下的試件在極限狀態(tài)下其平均裂縫寬度仍能夠控制在80μm以內(nèi)。
　　(6)研究了SHCC（細骨料為最大粒徑0.3mm的石普通河砂）試件在0、50、100、150、200、300次凍融循環(huán)損傷