綠色高韌性纖維增強水泥基復合材料的研究.pdf

1、混凝土因取材廣泛、價格低廉、抗壓強度高、易于制備成各種形狀等優(yōu)點而獲得廣泛的應用。但普通混凝土同時還存在拉壓比低、斷裂韌性低、脆性大，容易收縮開裂等本質缺點。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多縫開裂具有偽應力應變硬化曲線特征。
　　本文以細觀力學為理論基礎，探討了高韌性纖維增強水泥基復合材料的制備方法。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水泥基復合材料的新拌性能及力學性能的影響，獲得了以下主要研究結果：
　　（1）為了獲得不同強度等級的 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彎曲試驗中 ECC的跨中撓度和韌性指數，0.35水膠比的韌性與延性高于0.25水膠比的韌性與延性，跨中撓度均可達到20mm以上。0.25水膠比的 ECC的抗壓強度在60MPa以上，滿足對高強混凝

3、土強度等級的要求。0.35水膠比的抗壓強度在30MPa以上，滿足對普通混凝土強度等級的要求。
　　（2）為了研究粉煤灰對 ECC力學性能的影響，粉煤灰摻量在45％至55%的變化范圍內，隨著粉煤灰摻量的增加，各齡期的抗折和抗壓強度逐漸降低，ECC的跨中撓度和韌性指數略有提高，在滿足抗壓強度的前提下，適當增加粉煤灰摻量有助于進一步提高ECC的韌性和延性。
　　（3）PVA纖維摻量是決定 ECC材料韌性最重要的參數。當 PVA纖維

4、摻量由2%降為1%時，ECC的韌性降低了33.7%，但 PVA纖維摻量為1%的 ECC表現為偽應變硬化特征，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度降低。
　　（4）嘗試利用碳纖維與 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的韌性指標高于低混雜纖維摻量的，同樣也降低水泥基復合材料的抗

5、折和抗壓強度。
　?。?）為了擴大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砂ECC的上述指標?；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的抗折和抗壓強度。
　?。?）為了研究礦渣對 ECC力學性能的影響，在礦渣摻量50%、70%和80%三個摻量下，水泥基復合材料的韌性指數依次增加，即礦渣摻量的增加