PVA 纤维长度与掺量对工程水泥基复合材料性能影响试验研究-论文.pdf

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1、铁道建筑2014年第3期RailwayEngineering115文章编号：1003—1995(2014)03-0l15—03PVA纤维长度与掺量对工程水泥基复合材料性能影响试验研究谭明轮，孙仁娟，周志东，祝秀海，赵志钦(1．青岛交通工程监理咨询有限公司，山东青岛266071；2．山东大学土建与水利学院，山东济南2500613．山东东青公路有限公司，山东青州262500)摘要：采用跳桌试验和抗折抗压强度试验研究了聚乙烯醇(PVA)纤维掺量和长度对工程水泥基复合材料(ECC)流动性、抗折及抗压强度的影响。结果表明：掺加PVA纤维可降

2、低ECC的流动度和坍落度，纤维掺量越大，降低作用越明显；不同PVA纤维长度对ECC流动度和坍落度均有降低作用，但流动度的降低程度与纤维长度无明显相关关系；PVA纤维的掺加对ECC的抗折强度有明显的增强作用，纤维掺量越大，增强效果越明显，纤维越长，抗折强度越大；PVA纤维的掺加对ECC的抗压强度有降低的作用，但是降低程度较小。关键词：PVA纤维ECC流动度坍落度抗折强度抗压强度中图分类号：TU528．043文献标识码：ADOI：10．3969／i．issn．1003—1995．2014．03．35工程水泥基复合材料(Engineer

3、edCementitious2010年，徐世娘等通过大量的试验研究，将拉应变Composite，ECC)是一种新型的纤维增强水泥基材料。稳定在3％以上，将具有显著应变硬化特征的纤维水1992年，美国密歇根大学的Victor．C．Li等¨提出了泥基复合材料定义为“超高韧性水泥基复合材料”，为乱向纤维增强水泥基复合材料的纤维桥联法则，该法工程应用奠定了基础。则为ECC的研究奠定了理论基础。1997年Victor．C．总之，PVA-ECC作为一种新材料，具有多缝稳态Li等开始将聚乙烯醇(PVA)纤维掺加到水泥砂浆开裂的特点，抗拉应变、强

4、度和韧性增强，在安全性、耐中，制备成PVA纤维增强水泥基复合材料PVA．ECC。久性、适用性等方面有着优异的性能，可以很好地解决2001年，ZhangJun等对PVA纤维表面进行涂油处传统水泥基材料由于易脆性、弱拉伸性而导致的种种理以降低纤维一基材界面的化学粘结力，用以增加混缺陷。本文通过试验研究分析PVA纤维体积掺量和凝土极限拉应变和抗拉强度，其抗拉试验中混凝土裂长度对ECC流动度和抗折、抗压性能的影响，为PVA．缝平均宽度在0．1mm以下，裂缝平均间距在2．5mmECC的工程应用提供参考。左右。2002年，Nelson等采用断

5、裂韧度试验证明1PVA-ECC材料与配合比设计了PVA纤维具有延缓混凝土微裂缝的扩展和增加混凝土断裂韧度的效果。1)胶凝材料20世纪90年代以来，我国的高等院校和科研院试验中采用基准水泥，为增加新拌PVA—ECC工作所对PVA-ECC展开了相关研究。2003年，王海波性，降低水化热，减少干缩和增加后期强度，该试验中研究指出纤维的掺入对浆体的工作性有一定影响，并采用Ⅱ级粉煤灰。水泥与粉煤灰质量比为56：44。可提高水泥浆体的抗拉强度和阻裂能力。2009年，张2)PVA纤维君等的研究表明，掺加PVA纤维的ECC表现出应选用的国产品牌P

6、VA纤维性能如表1所示。变硬化和多道开裂模式，极限拉应变能够达到2．6％。表1PVA纤维的性能收稿日期：2013—08．10；修回日期：2013．11．25基金项目：国家自然科学基金(51208284)；山东大学自主创新基金(2012TS057)作者简介：谭明轮(1972一)，男，山东胶南人，高级工程师。1l6铁道建筑通常，用水泥基复合材料中纤维的体积百分率来3PVA-ECC流动性试验结果与分析表示纤维含量，称之为“纤维体积率”。目前的分类主要有低、中、高三类。其中，0．1％～1．0％为低掺量，3．1PVA纤维对PVA—ECC流动

7、度的影响1．0％～5．0％为中掺量，5．0％～20．0％为高掺量。本PVA纤维对PVA-ECC流动度的影响如图2所研究取用的纤维体积率为0．5％～2．5％。示。由图2可知，随着PVA纤维体积率的增大，PVA—3)高效减水剂ECC流动度逐渐减小，这是由于纤维的乱向分布形成高效减水剂的用量根据品种、掺量和施工条件而空间网络结构，将水泥砂浆团聚在网络结构中，从而阻定，通常为胶凝材料总量的0．8％～2．0％。本研究考碍了水泥砂浆的自由流动，降低了PVA—ECC的流动虑到拌合物所要求的工作性、凝结性能和经济性，通过度。随着纤维掺量的增加，纤

8、维在单位体积中形成的多次试验确实其添加量为胶凝材料质量的1％。网络结构空间变小，分布密度变大，需包裹纤维表面的4)配合比设计水泥砂浆数量就要增多，纤维的阻力作用相应会增大。PVA．ECC水胶比为0．4，试验用各种组成材料用量如表2所示。纤维体积率和