荷载作用下纤维增强水泥基复合材料的传输性能研究.pdf

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1、学校代码：10286分类号：TU528.35密级：公开UDC：691学号：109600荷载作用下纤维增强水泥基复合材料的传输性能研究研究生姓名：王倩楠导师姓名：孙伟教授NemkumarBanthia教授申请学位类别工学博士学位授予单位东南大学一级学科名称材料科学与工程论文答辩日期2018年5月9日二级学科名称学位授予日期20年月日答辩委员会主席缪昌文教授评阅人盲审2018年5月30日.博士学位论文荷载作用下纤维增强水泥基复合材料的传输性能研究专业名称：材料科学与工程研究生姓名：王倩楠导师姓名：孙伟教授NemkumarBanthia教授TRANSPORTPROPER

2、TYOFFIBERREINFORCEDCEMENTITIOUSCOMPOSITESUNDEREXTERNALLOADADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofDoctorofEngineeringBYQiannanWANGSupervisedbyProfessorWeiSUNandProfessorNemkumarBANTHIASchoolofMaterialsScienceandEngineeringSoutheastUniversityMay2018东南大学学位论文独创性声

3、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究成果。尽我所知，除了文中特别加以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究成果，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。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：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究所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制

4、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。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名：日期：摘要摘要近年来，我国基础工程建设规模空前，重大桥梁工程、隧道工程、高速铁路和高速公路工程、水利大坝工程等等全面启动。然而由于种种原因，混凝土开裂问题不断出现，工程过早失效和提前退出服役的现象时有发生，不仅需要花费巨额修补费用，而且严重危及到建筑结构的服役性能。提高重大工程的耐久性与服役寿命，已为国内外

5、混凝土科学与工程界高度关注。纤维增强水泥基复合材料（Fiberreinforcedcementitiouscomposites，FRCC）是混凝土改性的一个重要手段,它可以使混凝土的抗拉强度、韧性和耐久性能得到大幅提高。其中钢纤维增强混凝土（Steelfiberreinforcedconcrete，SFRC）以其优良的物理力学性能在多个领域得到推广，被应用于一系列重大混凝土结构和工程中，极大地改善了工程结构的服役性能。此外，高延性水泥基复合材料（Highductilitycementitiouscomposites，HDCC）作为一种新型的FRCC，具有极高的弯拉

6、韧性和优异的裂缝控制能力，用作修复材料时可以限制修复层的裂缝宽度，更好地保护被修复混凝土结构。然而，这两种FRCC在实际工程中的应用并没有预期中广泛。为了推动FRCC在实际工程中的应用，本文重点研究了荷载作用下两种FRCC的传输性能，以期定量描述其相对普通混凝土服役性能的优势。围绕这一研究目的，本文优化了SFRC和HDCC的原材料和配合比并测试了其基本力学性能；分别研究了弯曲荷载作用下SFRC的氯离子传输性能和压应力作用下HDCC的水渗透性；最后使用HYMOSTRUC模型模拟了两种FRCC的浆体微观结构，计算了浆体和FRCC的传输性能，并考虑了荷载对传输性能的影响

7、。首先，采用粉煤灰代替部分水泥，确定了水胶比为0.35的SFRC的配合比，测试了SFRC的抗压强度、劈裂抗拉强度和和抗折强度等力学性能，研究了养护龄期和钢纤维掺量对力学性能的影响。结果表明，加入钢纤维后混凝土的抗压强度略有增长，但增幅有限，而劈裂抗拉强度和抗折强度随着钢纤维掺量的提高大幅增长，荷载-挠度曲线显示，SFRC的韧性远远高于普通混凝土。其次，对主流HDCC的原材料进行优化，使用普通聚乙烯醇（polyvinylalcohol,PVA）纤维代替表面特殊处理的PVA纤维，使用天然河砂代替了超细石英砂，提高了基体的粉煤灰掺量，并加入适量硅灰，制备出了单轴拉伸性能

8、优异，具有