pva纤维增强尾矿砂水泥基复合材料力学性能研究

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1、PVA纤维增强尾矿砂水泥基复合材料力学性能研究　　【摘要】研制了采用高强高弹模PVA纤维作为增强材，以特制的尾矿砂水泥砂浆为基体制备PVA尾矿砂水泥基复合材料。本文通过单抗压试验、四点弯曲试验、冲击试验研究这种新型材料的抗压、抗弯和动力荷载作用下的抗裂性能。试验结果表明：该材料抗压强度类似混凝土，弹性模量较低，破坏状态有一定的延性；该材料在弯曲荷载作用下具有假应变硬化和多缝开裂特性，弯曲试验测得的极限拉伸应变在2%以上，极限荷载时薄板试件的最大裂缝宽度在60Lm左右；该材料在动力荷载作用下抵抗动力荷载的性能明显强

2、于普通混凝土，延性指标为8.04，PVA纤维抑制水泥基复合材料裂缝的张开和扩展，并且吸收能量，提高材料的冲击性能，损伤小，整体性强，能量耗散力强。　　【关键词】PVA尾矿砂水泥基复合材料；假应变硬化；多缝开裂；高延性　　【Abstract】AtypeofhightoughnesstailingsandcementitiouscompositereinforcedbyPVAfiberswasdetailingsandcementitiouscompositeveloped.Thecompressivestrengt

3、h，flexuralstrengthandbreakingresistanceofthistypeofmaterialwerestudiedbyuniaxialcompressivetests，four-pointflexuraltestsandImpacttests.Theresultsshowthatthecompressivestrengthissimilartothatofconcretebuttheelasticmodulusislowerandthe8compressivedeformationcap

4、acityismuchhigherthanthatofconcrete；Itexhibitsthecharacteristicsofpseudostrain-hardening，multiplecrackingandhighductilityaswellashighenergyabsorption，Theultimatestrainexcesses2%andthecrackwidthatultimateloadisabout60Lm；theperformanceofdynamicloadresistanceiss

5、trongerthantheordinaryconcrete，theductilityindexis8.04，PVAfiberpreventsmaterialsopenandextensionofcracks，andabsorbingenergy，improvetheimpactofthematerialperformance，littleinjury，integrityisstrong，energydissipationpower.　　【Keywords】PVAtailingsandcementitiousco

6、mposite；Falsestrainhardening；Slit；Highductility　　1研究背景　　超高韧性水泥基复合材料（Engineeredcementitiouscomposites，简称ECC）于20世纪908年代在美国密歇根大学成功研制。它以水泥砂浆为基体，其中加入聚乙烯纤维或聚乙烯醇纤维作为增强材料，通过断裂力学、微观力学和数理统计分析确定合理的纤维长度、直径、基体和界面的性能参数。国外研究表明：超高韧性水泥基复合材料在拉伸和弯曲荷载的作用下呈现假应变硬化和多缝开裂的特征，开裂裂缝宽度在0

7、.1mm以内，可以防止有害物质的侵入和提高构件的力学性能和耐久性能，目前此新型材料已在日本、美国等发达国家投入使用。由于它在材料的延性、耗能、抗侵蚀、抗冲击和耐磨方面性能良好，我国大连理工大学、西安建筑科技大学等高校对它也进行制备工艺、力学性能和耐久性等相关的试验研究。　　铁尾矿砂是一种复合矿物原料，是铁矿石经开采、加工、磁选后以泥浆状排放的一种矿物废料。我国是一个矿业大国，并且90%的能源及80%的原材料均来自矿产资源，目前我国国有矿山8000座，集体及私人矿山20万座，尾矿废料的年排放量为1.35亿t。据统计

8、，截止2010年，我国尾款砂的累积量达到110亿t，伴随着基础建设的扩大，铁矿石的需求日益增加，同时产生大量的废石，尾矿砂对生态环境造成不可估量的严重破坏，并且威胁着人们日常生活和生产，铁尾矿等矿山废弃物的堆存带来一系列的问题。本次课题研究依据鲍文博教授、宁宝宽教授和陈四利等试验结果以尾矿砂作为水泥基复合材料中的细骨料。　　本文采用高强高弹模PVA纤维作为增强材，以精制水