纤维增强粉末混凝土防护工程材料之制备及性能研究

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1、纤维增强粉末混凝土防护工程材料之制备及性能研究1绪论1.1课题背景混凝土是当今最主要的建筑材料之一，可以追溯到古老的年代，它是由胶凝材料（主要为粘土、石灰、石膏、火山灰等），颗粒状集料（也称为骨料），水，以及必要时加入的外加剂和掺合料按一定比例配制，经均勻搅拌，密实成型，养护硬化而成的一种人工石材。因其具有原料丰富，生产工艺简单，价格低廉的特点，使得其使用量越来越大。同时混凝土还具有抗HI强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。活性粉末混凝土RPC(reactivepoContainingUltra-fineParticles)材料与纤维增强材料复合而成的高技术混凝土，在成型、硬

2、化过程中可采取适当的成型养护工艺，如加压、加热等。因其具存较高的强度、较高的韧性、低孔隙率等优良的性能，它的开发应用已经越来越受到世界各国的高度重视[2_3]。活性粉末混凝土的抗压强度可以达到200-800MPa;抗拉强度可以达到20-50MPa;弹性模量为40Gpa-60Gpa;300次快速冻融循环后，试样未受损，随着环境污染的円益严重，遵循环境和谐与可持续发展的原则，混凝土朝着高性能、高强度、多功能、延长使用寿命等方向发展。1980年，美国家材料顾委员会（NMAB)率先提出水泥基复合材料（Cement-basedpositeMaterials)这一名词，它是指以水泥为基材的复

3、合材料。我国吴中伟院士提出材料高性能化的主要途径是复合化，其技术方法为超叠加效应，其中纤维增强是核心[5]。纤维增强水泥基复合材料是以水泥、集料、水为基体，以各种有机、无机、金属等纤维为增强体组成的复合材料，即纤维增强砂衆或混凝土。近年来纤维况凝土得到很大的重视，在交通和建筑结构抗震等领域对纤维增强RPC材料的应用取得了长足的进展。美国、英国、日本等国在某些应用领域已做过现场试验，包括桥面和路面的罩而层、边坡的固定、防火设施等。1.2活性粉末混凝土的研究和应用状况1997年，OlivierBonneau等人研究了RPC的抗压强度、抗除冰盐腐蚀、抗冻融循环能力、抗氯离子渗透能力等耐

4、久性能。2001年夏，为了研究RPC是否适合于用于桥梁上，美国联邦高速公路管理局(FH、Diictal-AF和Ductal-FO。Ductal-FM掺入金属纤维，可应用于受荷梁，Ductal-AF是Ductal-FM的改进产品，其抗火性能更加优越，Ductal-FO掺入有机纤维，适用于墙板、遮篷等。我国最早对RPC开展比较系统研究的是湖南大学的黄政宇教授，黄政宇教授课题組应用材料成功地配置出了RPC200，完成了RPC200基本力学性能的测试，并制成了RPC钢管混凝土以及预应力RPC组合梁。淸华大学的覃维祖教授课题组将粉煤灰加入到水泥基体中，实现了水化过程屮动态有效填充。东南大学

5、的孙伟教授也进行了RPC配合比的试验研究，并对RPC的冲击力学性能进行了初步研究。同济大学的龙广成[14]教授课题组研究了养护温度和养护时间对RPC强度的影响。解放军理工大学的王德荣[15-16]教授课题组对钢纤维超高活性混凝土（RPC)遮弹接触爆炸局部破坏和抗侵彻性能进行了研究，结果表明，念5%钢纤维的RPC混凝土抗侵彻、抗爆炸能力最强。总的来说，我國在RPC方而的研究相对较少，并且缺乏广泛的工程应用。3纤维增强RPC的静态力学性能研究.......183.1纤维体积含量的计算方法及配合比.......183.2实验结果分析.......193.2.1水胶比对RPC强度的影响.

6、......193.2.2钢纤维对RPC强度的影响.......213.2.3聚丙烯纤维对RPC强度的影响.......223.2.4聚丙烯腈纤维对RPC强度的影响.......243.2.5碳纤维对RPC强度的影响.......243.2.5混杂纤维对RPC强度的影响.......263.3本章小结.......304纤维增强RPC的电磁屏蔽性能研究.......314.1概述.......314.2电磁屏蔽材料的吸波机现.......314.3电磁屏蔽测试方法.......324.3.1直接测量法.......324.2.2间接测量法.......334.3材料配合比设计..

7、.....334.4实验方案及设备.......344.5实验结果分析.......354.6本小结.......47结论随着科学技术日益发展以及各国军事力量的不断提高，作为传统民用建筑材料的混凝土被越来越广泛的应用在了军事方面，成为防护工程材料中的重要一员。如何提高混凝土的强度使混凝土具有良好的电磁屏蔽性能以及提高混凝土的抗侵彻性能是各国材料界的专家学者们研究的重点。文本通过在一种新兴混凝土材料RPC的基础上掺入不同的纤维，系统研究了RPC的静态力学性能、电磁屏蔽性能和抗侵彻性