掺机制砂的高延性水泥基复合材料的制备.pdf

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1、文章编号：1007-046X(2014)05—0033—03￡态建材掺机制砂的高延性水泥基复合材料的制备PreparationofHighDuctilityCement-BasedCompositeMaterialsMixedwithMachine-MadeSand余保英，向佳瑜，霍亮(1．中建商品混凝土有限公司，湖北武汉430074；2．中国建筑工程总公司技术中心，北京101300)摘要：采用机制砂，经过人工破碎、筛分，研究不同的砂灰比对高延性水泥基复合材料性能的影响。结果表明，砂灰比(O．35~0．50)：1时，水泥基材极限挠度超过17mm、极限抗弯承载力接

2、近8MPa；通过扫描电镜观察发现试件破坏断面处以纤维被拔出方式为主，以纤维拉断方式为辅，水泥基材呈现出明显的应变硬化行为和多缝开裂特征。关键词：机制砂；载荷一挠度曲线；灰砂比；纤维破坏；水泥基复合材料中图分类号：TU528．572文献标志码：A0前言示；采用来自武汉亚东水泥厂的P．042．5水泥和武汉钢铁股份有限公司的Ⅱ级粉煤灰，试验配方如表2所示。水泥美国密歇根大学的VictorC．Li于20世纪90年代发明基复合材料的制备工艺为：粉料(包括水泥+机制砂+掺合了工程水泥基复合材料(EngineeredCementitiousComposite，料)充分搅拌1m

3、in；在此基础上，掺入水、减水剂共同ECC)。该材料具有极高的应变硬化能力和多缝开裂特搅拌2min；再掺入聚乙烯醇纤维搅拌23min；最后入模性，很好地解决了现代混凝土产品脆性开裂的问题Ⅲ。基成型。成型的水泥基复合材料薄板的尺寸为400mm×于此，水泥混凝土行业涌现了研究高延性水泥基复合材料100mm×10mm，通过四点弯曲试验，进行水泥基复合材的热潮：延性纤维增强水泥基复合材料(DuctileFiber料载荷一挠度曲线的测试，采用扫描电镜对纤维在水泥基ReinforcedCementitiousComposites)、工程水泥基复合材料材中的破坏方式进行分析。

4、(EngineeringCementitousComposite，ECC)、超高延性表1纤维性能水泥基复合材料(Ultra—highToughnessCementitious密度／g．cm-长度／mm直径／um断裂伸长率／％抗拉强度／MPa弹性模量／GPaComposite，UHTCC)~研究不断涌现。现有研制的高延性纤维增强建筑复合材料较多的用到石英砂。该类砂价格昂贵，严重限制其在普通建筑材料中的应用。本文针对于此，采用机制砂，通过人工破碎和筛3042．010．8628d分，控制机制砂细度在420177m之间，通过改变机制3042．013．3228d砂用量，分

5、析砂灰比对纤维增强水泥基复合材料载荷、挠3042．015．1】28d度的影响；进行不同砂灰比下，水泥基材断裂模式的分析，3042．016．2928d并探索纤维的破坏形式。2试验结果与分析1原材料2．1灰砂比对载荷和挠度的影响采用高强、高弹模聚乙烯醇纤维，基本性能如表1所以纤维体积掺量2．0％为基准，研究了灰砂比对载荷5／2014粉煤灰33一挠度曲线的影响，对应编号为SSC—CM．、SSC—CM，、SSC—CM以及SSC—CM，测试结果如图1所示。根据试件抗折强度的计算公式：，：旦式中一薄板抗折承载力，MPa；F一试件破坏荷载，N；，一支座问跨度，mill；h一试

6、件截面高度，mm；b一试件截面宽度，infl。试验中采用400mm×100mmX10IIIin试件，f，为遍300mnl，b为100mm，h为10mm)。计算所得抗弯承载罐力和挠度的结果如表3所示。表3砂灰比对水泥基复合材料性能指标的影响300250200150雄1()05O首先，根据图1从视觉上对曲线的抖动幅度进行分析：0O510l52O一般而言，试件曲线的抖动幅度对应着试件开裂的裂纹扩挠度／mm展情况，从载荷～挠度曲线可以看出：SSC—CM试样在载荷达到峰值以后迅速的破坏．曲线抖动幅度较大，而SSC—CM，、SSC—CM以及SSC—CM均能在载荷达到峰值时，

7、恒稳一段时间，抖动幅度相对平缓，表明其具有更加冬耀椿稳定的载荷一挠度曲线和多缝开裂行为其次，结合图1和表3对试件的挠度和载荷进行分析，可以发现：随着砂用量的降低即砂灰比的降低，试件的抗橇腰／ram弯承载力和挠度均进一步增加，灰砂比O．5：l的SSC—CM3图1灰砂比对载荷挠度曲线的影响和灰砂比0．35：1的SSC—CM4两组试样表现出更优的应变硬化行为。表明随着砂用量的提高，纤维与基体界面的化2．2灰砂比对基材开裂模式的影响学粘结强度降低，韧性及耗散能力进一步下降。由表3可高延性水泥基复合材料的裂缝出现形式主要表现为：以看出，SSC—CM3和SSC—CM4极限抗

8、弯承载力均接近加载后，在