高延性纤维增强水泥基复合材料的制备与性能研究

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1、摘要常用的水泥基材料具有脆性、抗拉强度低，韧性差、易开裂等缺点。控制水泥基材料裂缝的发生和发展，提高材料的耐久性一直是水泥混凝土界普遍关注的问题。在水泥基复合材料中掺入PVA纤维来提高水泥基复合材料的延性得到该领域研究者广泛的认同。本文参考了ECC(engineeredcementitouscomposites)的设计思路，采用REC．15型PVA纤维、大掺量粉煤灰、选矿尾砂和聚羧酸类的高效减水剂成功地配制了高延性纤维增强水泥基复合材料(HighDuctileFiberReinforcedCementitiousCom

2、posites简称HDFRCC)。重点研究了REC．15型PVA纤维增强水泥基复合材料的各项性能。本文对纤维掺量、不同骨料粒径、不同水胶比等因素对其延性系数、平均裂缝间距、平均裂缝宽度的影响进行了试验研究。并对采用尾砂、不同纤维掺量的水泥基复合材料的收缩变形、圆环开裂性能、碳化性能，及抗氯离子渗透等性能进行了研究。试验结果表明，REC．15型PVA纤维能够显著的提高抗弯强度、弯曲韧性，各项性能基本随纤维掺量的增加成线性的增长。对于本文重点考察的延性性能，粒径的大小。基体水胶比、纤维掺量都不同程度上影响其延性系数大小和平

3、均裂缝宽度及间距。在相同条件下，使用尾砂和REC-15纤维掺量为2％的水泥基复合材料在薄板弯曲试验中展现了良好的应变硬化和多缝开裂性能。本文同时进行了自由收缩和限制圆环开裂性能试验。结果表明，纤维掺量对材料的自由干燥收缩变形影响不大，但是可以有效的控制限制圆环收缩裂缝，掺量为0．5N时其最大裂缝宽度只有0．05mR]．掺量为1．5％时，裂缝宽度仅为0．02mm。本文还对HDFRCC的抗碳化性能、抗氯离子渗透能力、抗水压渗透性能进行了试验研究。试验结果表明，PvA纤维的掺入对}玎)FRCC的耐久性能有所改善。在力学性能测

4、试和限制收缩试验中，HDFRCC都表现出了良好的多点开裂和应变硬化特性。其多点开裂的性能对于裂缝的贯穿和发展有良好的控制能力，所以阳)FRCC是具有应用前景的一种水泥基复合材料。关键词：聚乙烯醇纤维；尾砂；高延性；多缝开裂；应变硬化东南大学硕士学位论文AbstractThere嘶sOn℃defeelsofnormaleementitiottsmaterials。suchasbrittleness，lowertensionstrength，lowerK)llghne$$andeasytocrackandSOOn．HowC

5、allwefindwaystOcontrolthegenerationanddevelopmentofcrackstOenhaneethedurabilityofmaterials?Ithasbeenpaidmoreattentioninthefieldofcementandeollcreteresearchforalongtime．TheductifityofcompositescanbeimprovedwhenadoptsPVAfibers．andithasbeenidentifledinthisfienAccor

6、dingtothetheoreticaldesignofECC(enginneredeementitiouscomposites)，ThistextchooseREC·15fibers、railings、largeadditionofflyashtomadeoutHDFRCC(HighDuctileFiberReinforcedCementitiousComposites)successfully．AllthekindsofperformanceofPVAfiberreinforcedcementitiouscompo

7、sitesareresearcbed．Theinfluenceofthevolu北fractionoffiber、differentdiametersand．difierefitwater-binderratioonthechangeofductility,averagecrackspace，averagewidthofcrackisstudied．Theshrinkagedeformation,ringrestrained,carbonation,chloridepermeabifityoftheeementitou

8、scompositeswhichadopttailingsanddifferentvolumefractionfiber黜alsoresearched．TheexperimentsindicatethatPVAfiberCallefficientlyenhancetheeementitiousmaterialsofbendings