国产化绿色高延性水泥基复合材料优化设计与关键性能

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2、基复合材料化化设计与关键性能专业名称：材料工程研究生姓名：谊正凯导师姓名：郭丽萍中国．南京二０—五年八月ＯＰＴＩＭＩＺＥＤＤＥＳＩＧＮＡＮＤＫＥＹＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥＯＦＤＯＭＥＳＴＩＣＧＲＥＥＮｆｌＧＨＤＵＣＴＩＬＩＴＹＣＥＭＥＮＴＩＴＩＯＵＳＣＯＭＰＯＳＩＴＥＳＡＴｈｅｓｉｓＳｕｂｍｉｔｅｄ化ＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＦｏｒｔｈｅＡｃａｄｅｍｉｃＤｅｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｇＢＹＺｈｅｎｇｋａｉＣｈｅｎ

3、ＳｕｐｅｒｖｉｓｅｄｂｙＬｉｐｉｎｇＧｕｏＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｉｎｅｅｒｉｎｇｇＳｏｕｔｈｅａｓｔＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＡｕｕｓｔ２０１５ｇ东南大学学位论文独创性苗明■本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研巧成果。尽我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研巧成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研巧所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说

4、明并表示了谢意。研巧生签名：Ａ是觀曰期；，东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研充所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可Ｗ采用影印、缩巧或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致，，可包括Ｗ电子信息形式刊登。除在保密期内的保密论文外允许论文被查阅和借阅Ｗ公布（）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布包括Ｗ电子信息形式刊登授权东南大学（）研巧生院办理。□’一研巧生签名导师铭占＾１＾日期：巧ｍ摘要高延性水泥基复合材料（Ｈｉｇｈ

5、ＤｕｃｔｉｌｉｔｙＣｅｍｅｎｔｉｔｉｏｕｓＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，ＨＤＣＣ）拥有超过普通漏凝王２００倍Ｗ上的极限延伸率，在受到弯曲和拉伸荷载时，可！＾表现出应变硬化和多缝开裂特性，具有高延性、高初性和对裂缝宽度优异的控制特性，是建筑物中用来作为抗震耗能材料的良好选择，传统ＨＤＣＣ。但同时较高的原料和生产成本同样限制了它在全球重要海凝主工程中的推广应用。本文提出有效纤维体积率的定义，并Ｗ此修正经典ＨＤＣＣ设计模型，提出浆体塑性粘度、纤维分散度和微观力学参数为重要控制指标；并且在该修正设计模型的指导，下使用成本低、能耗低的

6、原材料替代传统ＨＤＣＣ的高成本，、高能耗原材料在保证纤维具有很高分散度的前提下，不仅实现了ＨＤＣＣ基本为学性能和极限延伸率满足绝大多数混凝王结构工程设计要求，而且还可大幅度降低ＨＤＣＣ的原料与生产成本。本文研究成果可为促进推广本文研制的国产化、绿色化ＨＤＣＣ在国内外相关工程中的实际应用，提供创新理论指导和先进技术支持。－首先，本文研究了国产ＰＶＡＦ基体的界面区Ｗ及基体自身的微观力学参数。通过单丝拔出试验，得到纤维与不同基体间的化学粘结为、摩擦力和滑移硬化系数；依据标准《水工泡凝王断裂试验规程》测试了不同基体的断裂初度和弹

7、性模量。通过理论计算，得到ＨＤＣＣ中纤维与基体桥联余能和ＨＤＣＣ的裂缝尖端顿度，给出了表征ＨＤＣＣ应变２硬化潜能的ＰＳＨ指数￣Ｊｍ。研究发现，当纤维与基体间化学粘结为在１３／，摩擦力（）２？５ａ之间时巧）ＭＰ，复合材料可得到超过２％的极限延伸率，符合工程应用对高延性水泥基复合材料的要求。其次，研巧了ＨＤＣＣ基体新拌浆体的流变特性和体积接量为２％的ＰＶＡ纤维在基体中的分散性能。利用旋转粘度仪和偏光显微镜等测试技术，测试分析了浆体的流变特－性和纤维的分散程度，，研究发现所制备的浆体流变行为符合赫切尔己尔克模型，当，

8、￣基体新拌浆体塑性粘度在１６Ｐａｓ之间时，可实现２％体巧慘量国产ＰＶＡ纤维在基（）体中的均匀分散