混杂纤维增强水泥基复合材料断裂性能研究.pdf

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1、2016年第5期混凝土与水泥制品2016No.55月CHINACONCRETEANDCEMENTPRODUCTSMay混杂纤维增强水泥基复合材料断裂性能研究黄庆康,孙巍巍,董浩林,付金鑫,冯志豪（南京理工大学土木工程系，210094）摘要：为了研究纤维对混杂纤维增强水泥基复合材料(简称：混杂FRCC)断裂性能的影响,进行了缺口梁的三点弯曲对比试验。试验结果表明,纤维的掺入可大幅度提升水泥基材的断裂能和断裂韧度；纤维比例对混杂FRCC的断裂能与断裂韧度有显著影响；在2.0%纤维总体积率条件下,SE-FRCC的断裂性能优于混杂FRCC；对混杂FRCC断裂性能的提升：PVA纤维

2、纤维。关键词：混杂FRCC；纤维比例；纤维类型；断裂性能Abstract:Inordertostudytheinfluenceoffiberonthefracturepropertiesofhybridfiberreinforcedcementitiouscompositematerials,theexperimentofthreepointbendingtestfordapped-endbeamwasconduct.Theresultsindicatethat,thefractureenergyandfracturetoughnessofcementitiousmaterialscan

3、beremarkablyimprovedbyaddingfiber;fiberproportionhasasignificanteffectsonthefractureenergyandfracturetoughnessofhybrid-FRCC;underthecondi-tionof2%fibervolumeratio,thefracturepropertiesofSE-FRCCissuperiortothoseofHybrid-FRCC;thatofFRCCisimproved:PVAfiber约PPfiber约SEfiber.Keywords:Hybrid-FRCC;Fiberp

4、roportion;Fibertypes;Fractureproperties中图分类号：TU528.572文献标识码：A文章编号：1000-4637(2016)05-49-040前言能的影响，可为以后混杂FRCC断裂性能的研究提纤维混凝土由于具有较高的强度、力学性能稳供一定的理论依据。[1-3]定等优点，被广泛应用于市政、桥梁、海洋、地下、1试验概况道路、水利及军事防护等工程，在我国城市化建设1.1原材料进程中发挥了不可替代的重要作用。然而，我国大水泥：P•O42.5级普通硅酸盐水泥，其性能符[11]规模的基础工程建设为其发展带来机遇的同时也合GB175―2007《通用硅酸盐水泥》要求

5、。带来了挑战：一方面，目前针对FRCC的研究方式较粉煤灰：南京某电厂生产的玉级粉煤灰，其性[4-7]单一，对混杂FRCC断裂性能的研究较少；另一方能符合GB/T1596―2005《用于水泥和混凝土中的[12]面，随着我国大规模工程建设的不断推进，超高层、粉煤灰》要求。超大体积以及超大跨径等新型混凝土结构不断出石英砂：中粗石英砂，细度模数为2.8，粒径为现，对水泥基材料的性能和功能提出了新的、更高0.3~1.0mm。[8-9]的要求。此外，基于断裂力学，材料的断裂能和断减水剂：采用DC-WR2聚羧酸高性能减水剂。裂韧度是衡量材料断裂性能的重要指标，是描述材纤维：SE纤维采用超细、高强SE纤

6、维，见图1料对裂纹扩展阻力大小的参数，它们的大小标志着（a）；合成纤维采用聚丙烯纤维（PP），见图1（b）和聚[10]材料裂纹扩展的难易程度。因此，本文通过缺口梁乙烯醇抗裂纤维（PVA），见图1（c）。三种纤维的物的三点弯曲试验，研究了纤维对混杂FRCC断裂性理力学参数见表1。表1纤维的物理力学性能参数纤维类型长度/mm直径/滋m密度/（g/cm3）抗拉强度/MPa弹性模量/GPa断裂伸长率/%SE纤维12~142207.8528502003.5~4.0PP纤维1915~450.9127034.0~9.0PVA纤维1215~401.3010008臆401.2试验配合比基金项目：国家自然科

7、学基金（51308297、51578289）；南京理工大学本科生科研训练立项资助。根据混杂FRCC断裂性能对比试验要求，依据-49-2016年第5期混凝土与水泥制品总第241期表2缺口梁三点弯曲试验配合比SE纤维PP纤维PVA纤系列编号数量体积率体积率维体积/%/%率/%PC3---S2.032.00--玉P2.03-2.00-（a）SE纤维（b）PP纤维（c）PVA纤维A2.03--2.00图1三种纤维的外观形貌S0.5P1.53