水泥基复合材料韧性提升技术与微观机理分析

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1、水泥基复合材料韧性提升技术与微观机理分析//.paper.edu.cn-1-中国科技论文在线水泥基复合材料韧性提升技术与微观机理分析#郭丽萍1,2，张文潇1，金林洪1*基金项目：国家自然科学基金(编号50908047);高等学校博士学科点专项科研基金资助课题(编号20090092120037);高性能土木工程材料国家重点实验室开放基金资助(编号2010CEM005)作者简介：郭丽萍（1979-），女，副教授，博导，主要研究方向：复杂因素作用下水泥基复合材料多尺度损伤研究（1.东南大学材料科学与工程学院，南京211189；

2、52.江苏省土木工程材料重点实验室，南京211189）摘要：本文采用单掺水溶性聚合物及其与有机/无机纤维复合技术对水泥基材料进行增韧。通过压折比、弯曲荷载-位移曲线积分面积表征材料韧性的方法，对上述增韧技术的增韧效果进行了评价。结果表明，单掺聚合物对于水泥基材料的增韧效果欠佳，而聚合物与聚乙烯10醇纤维复合增韧效果最显著，比基准砂浆提高了5倍以上。此外，通过采用环境扫描电镜对其微观机理分析可知：不仅聚合物能在水泥基体均匀成膜，形成网络状结构，而且聚乙烯醇纤维与聚合物化学相容性好，减少了基体-纤维界面区的微裂纹，从而显著改

3、善了基体、基体-纤维界面区的材料匀质性和粘结强度，提高了水泥基材料的韧性。关键词：水泥基复合材料；韧性；聚合物；纤维；细观损伤；栅格模型15中图分类号：TU528ResearchonTougheningTechnologyandMicroscaleMechanismofCement-BasedCompositesGUOLiping1,2,ZHANGWenxiao1,JINLinhong120(1.SchoolofMaterialsScienceandEngineering,SoutheastUniversity,Nanj

4、ing211189;2.JiangsuKeyLaboratoryofConstructionMaterials,Nanjing211189)Abstract:Threetypesofwater-solublepolymersandthreecategoriesofinorganic/organicfiberswereoptimizedwithsingle-dopedordopedcomplexforimprovingtoughnessofcement-basedmaterials.Thetougheningeffecto

5、fcement-basedmaterialswasevaluatedbythe25compressive-bendingstrengthratioandtheintegralareaofbendingloadanddisplacementcurve.Theresultsshowthatsingle-dopedpolymershavepoortougheningeffectsoncementmortar,however,combiningpolymerswithpolyvinylalcoholfiberhavesignif

6、icanteffectsontoughnessofcementmotor,whicharemorethan5timeshigherthanthereferencemortar.Furhtermore,themicroscalemechanismsoftoughenedcement-basedmaterialswerealsoinvestigatedby30environmentalscanningelectricmicroscopy.Becausethefilm-formingpolymercanuniformthece

7、mentmatrixbyanetworkstructureaswellasthepolyvinylalcoholfiberhasbetterchemicalcompatibilitywithpolymers,notonlythehomogeneityandbondingpropertiesinfiber-matrixinterfacialzoneandinmatrixareincreasedbutthemicro-cracksaredecreasedincement-basedmaterials.Asaresulttha

8、tthetoughnessofcement-basedcompositeissignificantlyimproved.35Keywords:Cement-basedcomposites;Toughness;Polymer;Fiber;Meso-scaledamage;Latticemodel0引言材料的韧性即材料在