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1、第47卷第2期大连理工大学学报Vol.47,No.22007年3月JournalofDalianUniversityofTechnologyMar.2007文章编号:1000-8608(2007)02-0233-07PVA纤维增强水泥基复合材料拉伸特性试验研究*高淑玲,徐世(大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁大连116024)摘要:初步配制了PVA纤维水泥基复合材料,对使用原材料的性能、投料顺序和搅拌工艺进行了详细的描述;测定了各个配比的坍落扩展度,揭示掺加纤维后流动性减小的原因是由于PVA纤维有亲水性,纤维表
2、面吸附了大量的自由水分子;利用外夹式单轴直接拉伸试验得到了硬化的应力-应变全曲线,观察到多条裂缝的出现,极限拉应变达到0.7%,大约是混凝土的70倍;根据试验数据得出基体和纤维掺量对极限拉应变、峰值应力和断裂能都产生影响,最后对假硬化的应力-应变全曲线进行了分析.所得结论为高韧性、高耗能材料的配制提供了大量的试验和理论依据.关键词:坍落扩展度;假应变硬化;水泥基复合材料;PVA中图分类号:TU528.58文献标识码:A0引言法非常复杂,到目前为止尚无普遍认同的试验方[4、5]法,本文只讨论利用外夹式直接拉伸试验来测水泥基体
3、材料属脆性材料,抗拉强度极低,其定假应变硬化的应力-应变全曲线.在结构中的使用受到限制,可以通过掺加纤维以增加水泥基材料的韧性.传统的纤维混凝土1试验方法与过程(FRC)在一定程度上减轻了这种脆性,但还是出1.1试件设计与材料现张拉软化特性.因此在过去的10年中,对高性直接拉伸试件尺寸为305mm×76mm×13能纤维增强水泥基复合材料的研究开展得非常迅mm,每组配比浇注6个试件.单轴抗压试验试件[1、2]速.高性能纤维增强水泥基复合材料在单轴为直径76mm高152mm的圆柱体.每组配比至张拉过程中出现肉眼可见的假应变硬化
4、特性,伴少保证3个试件.采用绝对体积法配制,灰砂比随着假应变硬化出现多条裂缝,比较低的纤维掺[6]2,水胶比0.426,配合比见表1.量(2%左右)就可以获得比较高的极限拉应变,试验中水泥采用52.5R普通硅酸盐水泥;细材料有着高韧性和很大的能量吸收能力,这些都骨料为优质硅砂,粒径45～75目,密度2.6是与传统的FRC不同的.要想得到硬化的应力-3g/cm;硅粉采用挪威埃肯(Elkem)微硅粉920U;应变关系要求纤维的弹性模量远远高于基体的弹粉煤灰采用I级粉煤灰;Sika-II高效减水剂;有机性模量,其中PVA纤维的抗
5、拉强度和弹性模量都硅类PRS-6E消泡剂.较高,且与波特兰水泥有良好的化学相容性,亲水PVA纤维采用日本KurarayCo.产K-II可乐性好,能使PVA均匀分散在水泥基中,另外PVA纶,纤维长度12mm,弹性模量29.12GPa,伸长耐酸碱性好,适用于各种等级的水泥,能保证复合3率7%,抗拉强度1092MPa,密度1.3g/cm.[3]材料的耐久性.本文采用PVA纤维,初步配制高强度PVA纤维与水泥基质间有良好的界PVA纤维增强水泥基复合材料,配制工艺与一般面键合力,是由于该纤维的非环形和不规则截面纤维混凝土相似.轴拉试
6、验是获得单轴拉伸应有助于扩大PVA与水泥基质的成键;PVA纤维力-应变关系曲线惟一可行的方法,但其试验方收稿日期:2005-08-19;修回日期:2006-12-22.基金项目:国家自然科学基金资助项目(重点项目50438010).作者简介:高淑玲(1977-),女,博士;徐世*(1953-),男,教授,博士生导师.234大连理工大学学报第47卷表1配合比Tab.1Mixproportions/(kgm-3)w/%编号f/%水泥水粉煤灰硅灰砂减水剂增稠剂消泡剂F-210704505360.80.150.082F-01
7、0704505360.80.150.080FA-29624501085360.80.150.082FA-09624501085360.80.150.080SF-P-29624501085360.80.300.082SF-29624501085360.80.150.082SF-1.59624501085360.80.150.081.5SF-19624501085360.80.150.081SF-09624501085360.80.150.080的分子结构式为(—CH2—CHOH—)n,其中min,直到纤维分散均匀为止.经试验
8、发现:在水—C—OH基团可与水泥水化物中的—OH基团形泥颗粒中先加入HPMC干拌混和,其拌和物的流[3]成牢固的氢桥.动性比湿拌以后再加HPMC好.这种投料顺序和增稠剂采用60HD4000(hydroxypropyl搅拌方法既不使HPMC产生凝聚现象,又节省了methylcellulose,HPMC).
